紅砂巖路基設計與施工

上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司 230031

摘要：本文結合安慶市懷寧縣城道路設計與施工中紅砂巖路基的實際情況，介紹紅砂巖路基的設計與施工方法，供此類路基設計與施工參考。

關鍵詞：紅砂巖；路基；設計與施工

1 概述

懷寧屬大別山南麓、長江流域多樣型自然生態環境和丘陵地區，地處郯——廬大斷裂和沿江擠壓破碎帶之間，屬長江中下游。縣城所在地段為高河～潛山地槽東側，為中生代地層，棕紅色砂巖為第三系陸相碎屑沉積，上層偶爾有薄砂礫層。紅砂巖層上覆蓋新生代黃褐色粉質粘土，結構緊實，地基承載力在15～18t/m2。

由于紅砂巖的特殊性質決定了它不宜作為路基填料，但由于路基填料來源困難，為節省造價，必須考慮紅砂巖的利用。

2 紅砂巖的分類及性質

紅砂巖屬沉積巖，薄中厚層狀，泥質或硅質膠結，完整性較好，產生于中生代白堊紀時期構造形態屬印支期褶皺為主的復式向斜，主要分布在長江以南及長江以北局部地區，主要化學成分是粘土礦物、石英、方解石等，含有少量有機物，最大干容重2.00～2.20g/cm3，膨脹率1%～4%，按其膠結、強度與風化的不同程度可分為浸水崩解或強烈崩解、浸水崩解不強烈或略有崩解、浸水崩解不強烈，強度較高，水穩性好三類。

紅砂巖在干濕循環作用下，極易崩解，崩解后呈碎塊，體積略有增加。崩解后的紅砂巖遇水軟化，強度下降，經雨水浸泡易呈粘泥狀。它具有高吸水性、透水性和粘結性，易風化且巖體節理、裂隙發育，給開挖爆破工作造成較大難度。

3 路基設計與施工控制

由于紅砂巖不適于做路基填料，在《施工技術規范中》也就沒有明確紅砂巖路基的施工方法。根據實踐中的經驗，必須先消除紅砂巖的活性，保證路基填筑密實、密水，重點要解決以下四個問題：

⑴控制紅砂巖的粒徑，使之符合規范要求；

⑵采用合理的施工工藝控制施工，使路基質量達到規范要求，不留質量隱患；

⑶減小路基的不均勻沉降；

⑷保障邊坡穩定，預防滑坡。

⒊⒈ 路堤填筑施工工藝

紅砂巖路基容易出現不均勻沉降、強度降低的情況。為充分利用紅砂巖材料又能避免病害的發生，必須采用合理的施工工藝。重點從填筑材料密實、密水等方面控制。

石方開挖→（超大粒徑）崩解至合格粒徑→分層填筑→攤鋪（包邊）→耙壓→羊足碾碾壓→平地機整平→碾壓成型→檢測壓實度、高程→重型壓路機補壓。

⒊⒉ 粒徑控制

粒徑控制主要采用以下措施：

⑴采用合理爆破方案，在石方爆破開挖時盡量減小粒徑，同時盡量減小對邊坡的擾動，保證邊坡穩定又能做到經濟合理；

⑵在路基填筑前盡量利用巖石易崩解特性，使巖石充分崩解，自然減小粒徑；

⑶在路基攤鋪后采用“耙壓”方法減小粒徑。

⒊⒈⒈⒈ 爆破

根據實際水文、地質、安全條件和爆破粒徑要求，采用小型松動爆破為主，深孔爆破為輔的爆破方案。通常采用分臺階自上而下爆破。由于巖石裂隙發達，為減小對邊坡的震動，采用小型風槍鉆孔，孔深3～5m，孔距2 m，采用藥壺爆破。爆破出的粒徑約60%可直接填筑路基，約10%需二次爆破。其它需經崩解后使用。

現場也采用挖掘機帶風鎬的作業方法，采掘的塊體需經崩解后使用。

⒊⒈⒈⒉ 自然崩解

通過崩解降低巖石活性、降低巖石強度，應避免此過程發生在路基中，形成病害。

將爆破后紅砂巖粒徑超過100cm 以上的運至預崩解場地，攤鋪厚度不宜超過最大巖塊直徑。巖石應直接暴露在空氣中，增加暴露面積；根據天氣情況適當澆水，加速巖石的崩解，待巖石表面出現裂紋后即可填筑路基。

⒊⒈⒈⒊ 耙壓、整平

耙壓目的是通過外力粉碎粒徑超標的材料，降低巖石活性。

紅砂巖填料運至現場，先用推土機攤鋪，然后利用推土機履帶碾碎巖塊，碾壓數遍再用松土器鉤松填筑層，將殘存的巖塊勾起再碾壓，直至填筑材料粒徑符合要求。

通過現場觀察，Ⅰ類巖利用D85 型推土機碾壓5～7遍，YT230推土機型碾壓3～5遍，可將巖塊粉碎徹底。Ⅱ類巖石用D85型推土機碾壓10遍可以碾碎，但不是很徹底；利用YT230型推土機約需6～8 遍，可以碾碎，基本徹底；利用D9G型壓路機碾壓3～5遍即可將巖石徹底碾碎。

通過試驗，利用YT230 型推土機和YZB18K型羊足碾配套使用，碾壓4～6遍即可將巖塊基本粉碎，對堅硬不能破碎的巖塊，用人工粉碎或清運出場的辦法處理。

⒊⒈⒈⒊ 碾壓

推土機耙壓后，90區采用50t以上羊角碾振壓3～5遍，行駛速度控制在2～3km/h；93區采用50t以上羊碾振壓3～5遍，行駛速度控制在2～3km/h，基本可以保證巖石粒徑控制在25cm以內。施工中嚴格控制最大粒徑和每層松鋪厚度，經耙壓后的填料最大粒徑不得大于25cm，每層松鋪厚度不大于40cm。平地機的整平方法是由兩側開始向路中推進，往復三次，一般就可達到規定的粒徑要求。

平地機精平后，用YZl8B以上振動壓路機強振碾壓3遍，行駛速度控制在3～4km/h；最后用YZl8B振動壓路機碾壓4遍，行駛速度控制在3～4km/h。壓實時的操作要求從兩側路基邊沿向路中推進；壓路機碾壓輪重疊不小于40～50cm。

整平后的路堤適當灑水使石塊之間有一層潤滑，易于碾壓時石塊移動、嵌瑣，振動碾壓以拖式50t或擊振力50t以上自行式重型壓路機為佳。

壓路機的碾壓速度對路堤的壓實有顯著的影響，當鋪層厚度不變時，傳遞至填方的能量與下列因素成比例；碾壓遍數/壓路機速度，壓路機的速度有一個最佳值，一般在3～6km/h之間，但在下列情況下建議采用偏低值3～4km/h。

⑴壓實度要求高；

⑵難于壓實的材料；

⑶鋪層較厚。

⒊⒈⒉ 密實密水控制措施

經攤鋪耙壓后的填筑層，應盡快碾壓。為保證密實度，根據不同的碾壓設備控制松鋪厚度，采用震動式YZ18壓路機，激振力25t壓路機松鋪厚度不宜大于30cm，激振力48t的壓路機松鋪厚度不宜超過40cm。Ⅰ類巖最佳含水量一般在12%左右，Ⅱ類巖的最佳含水量一般在6%，壓實前的材料含水量誤差控制在最佳含水量的1%以內。為保證路基邊緣的壓實度和后期綠化需要。路基邊緣用低液限粘土包邊加寬0.5m。

經碾壓密實的填筑層，如果利用灌砂法檢測密實度。由于Ⅱ類巖多為顆粒材料試驗成洞困難，檢測結果準確性較差。經現場試驗改為根據配套設備的碾壓遍數，采用自重18t光面碾碾壓無輪跡與試驗檢測數據雙控的辦法檢驗密實度。

施工中填筑施工停滯時間過長時，路基頂面做出不小于2%的橫坡，并整平路面，再用CBR值符合要求的低液限粘土填筑一層，以利于排水并防止水分下滲，起到密水作用。在下一層填筑前，將己完工的路基用羊角碾重新振壓一遍，形成凹凸面，以保證上下層面間的聯結。

⒊⒉ 路基不均勻沉降的控制

由于紅砂巖未完全消除的活性產生的不均勻沉降，需通過崩解和耙壓解小粒徑，盡量消除殘存活性。填筑密封層防止水分滲入路堤，同時做好路拱排水，盡量減小紅砂巖與空氣、水分的接觸，削弱紅砂巖崩解所需的外界條件。

在實踐中采用南非產藍派沖擊式壓路機補壓，減小壓實層的空隙度。試驗證明，在壓實度合格的路基上，用沖擊式壓路機以不小于12～15km/h的速度補壓，可產生約400t的沖擊力，碾壓影響深度約1.5m，碾壓12～20遍的情況下，路基普遍沉降4～8cm。用該設備在填挖交界、半填半挖路段90區、93區、95區頂面補壓，能有效減小或消除不均勻沉降。

⒋ 結語

在紅砂巖路基施工中，應著重做好防排水施工，采取周密施工組織，做到隨挖、隨填、隨壓、路塹邊坡隨防護，并通過預崩解、耙壓、密實、密水及重型壓路機補壓等技術措施，有效消除紅砂巖的活性，保證了路基整體強度和穩定。

懷寧新縣城最早建成的道路已使用了近十余年，路基穩定，水泥混凝土路面沒有出現因路基不均勻沉降造成的病害。

參考文獻：

[1]盧宏 黃志軍.論紅砂巖路基的基本理論與施工技術.民營科技，2007年09期。

[2]胡新民.高速公路紅砂巖路基施工技術與質量控制.壓實機械與施工技術，2004年07期。