高速公路紅砂巖路基施工技術淺析

眭志榮 黃彩云

摘 要：為充分利用紅砂巖作為路基填料，對紅砂巖路基施工方案進行分析，并闡述特殊條件下的處治措施。研究認為：紅砂巖填前預處理可以加速使其崩解穩(wěn)定;應采取路基補強措施減少工后沉降;隔絕與水的接觸可以避免紅砂巖軟化，提高路基水穩(wěn)定性;及時封閉巖面，防止風化。

關鍵詞：紅砂巖;強夯;沖擊碾壓;機械開挖

一、引言

湖南某高速公路紅砂巖分布較廣，地形起伏不平，挖填方量較大。場地內紅砂巖主要呈泥狀膠結結構，巖石天然單軸抗壓強度小于15MPa，屬于一類紅砂巖。紅砂巖在挖掘或爆破出來后，受雨水浸泡可崩解破碎，甚至軟化成泥，給施工造成很大困難。為充分利用紅砂巖填筑路堤，避免遠運取土，本文對紅砂巖路基開挖、填筑施工方案進行介紹，并闡述特殊情形下的應對措施，為類似條件下的紅砂巖路基施工提供參考。

二、挖方施工

2.1本項目終點為樞紐互通式立體交叉，連接已通車多年的國家干線高速公路。其中一條匝道緊鄰該干線公路，位于紅砂巖挖方路段，選擇安全經濟的開挖方案成為亟待解決的問題。首先，爆破開挖最常用，也比較經濟，不足之處是產生的飛石嚴重危害通行的車輛、人員，引發(fā)交通事故，阻斷交通，因此并不可行。其次，紅砂巖雖然為軟巖，但泥質膠結程度好，結構致密，仍有一定的強度，采用普通挖掘機開挖極為困難，功效低，成本高，往往事倍功半。經綜合比較，最后選擇卡特鷹嘴鉤機，自帶推土機功能，水平分層耙松開挖，日開挖量約300m3。開挖出的紅砂巖粒徑在20cm左右，無需進行二次破碎即可用于路基填筑。

2.2對于滿足安全距離的挖方段，仍采用爆破開挖。因紅砂巖的特殊性質，爆破后的坡面極不平整，超挖、欠挖嚴重。因此要根據地形、地質條件，充分利用各種爆破方法的特性，因地制宜的選用爆破方法，調整爆破參數，有計劃的分段分批爆破。為保證爆破后的石碴粒徑適合路基填筑，減少二次破碎，在開挖中以小型松動爆破為主，炮眼孔距、深度通過試驗確定，一般不大于2米。沿開挖邊界布置密集炮孔，使爆區(qū)與保留區(qū)間形成一定寬度的預裂縫，減弱主爆區(qū)爆破對邊坡開挖線以外巖體的破壞和震動，形成比較平整的開挖面，最后對局部爆破不到位的巖體采用挖掘機破碎錘清除。

2.3紅砂巖路塹上路床范圍宜進行超挖，換填密實性好的路基填料，封閉巖面，以隔絕外界雨水下滲侵蝕基底地基。

三、填方施工

3.1紅砂巖含有一定的伊利石、蒙脫石粘土礦物，水穩(wěn)定性差，存在膨脹潛勢，其工程性質主要由粘土礦物的含量決定。研究表明，當紅砂巖中蒙脫石含量超過5%時，巖體就會發(fā)生較明顯的膨脹崩解。紅砂巖暴露在大氣環(huán)境下，經干濕循環(huán)交替作用，顆粒不斷碎化成渣狀或泥狀，強度降低，大約2個月后可達到穩(wěn)定狀態(tài)。試驗表明，紅砂巖經壓實后，透水性小，穩(wěn)定性得到提高，在做好預先處理后仍可用作路基填料。填前預處理一般采用機械和人工相結合進行破碎，也可將爆破出來的紅砂巖暴露在大氣環(huán)境中，放置一段時間任其自然崩解破碎，降低其活性，也可灑水輔助其崩解，一般經8-20天即可達到崩解的目的。

3.2針對場地內紅砂巖遇水崩解軟化的性質，避免出現(xiàn)路基病害，適用于水面以上的路基填筑。對水塘、農田地段，要求路堤底部填筑水穩(wěn)定性好的石塊、砂礫，填至水位以上0.5m，然后方可利用開挖的紅砂巖填筑。

雖然在路基填筑前對紅砂巖進行了崩解處理，但路基空隙仍然較大，在外部荷載和干濕循環(huán)作用下極易產生較大的工后沉降和不均勻變形。為了減少工后沉降、避免不均勻變形，需對路基進行補強處理，改善路基的壓實效果。對高路堤路段，每4～6m填筑高度強夯一遍，夯錘重20噸，直徑2m，底部設有排氣孔;夯錘落距為10m。經試夯，以前后兩擊夯沉量之差小于5cm確定夯擊遍數，最終確定單點夯擊4次。完成強夯處理后，推平夯坑，并平整壓實，滿鋪一層雙向土工格柵對路堤進行加筋，可以起到約束路堤側向變形，調整不均勻變形，增強路堤穩(wěn)定性的作用。

對一般路堤路段，選擇在路基頂部沖擊碾壓來補強處理，采用三邊形沖擊壓路機，最大瞬間沖擊力不小于250噸，輪重16噸，動力小于于400馬力，行駛速度不小于12km/h。路基沖擊碾壓應大面積進行，路段長度至少大于100m，以便于壓路機作業(yè)時提高行駛速度，增加激振效果。

3.3外界積水和大氣環(huán)境干濕循環(huán)變化對紅砂巖路基水穩(wěn)定性的影響尤其重大，隨著路基土含水量的增大，紅砂巖顆粒有進一步崩解和軟化的可能，易使路基產生局部沉陷，必須對紅砂巖路基需采取一些隔水、排水措施。本項目場地內有一處低洼漏斗區(qū)域，長期積水，下挖清淤后出現(xiàn)多股涌流狀地下水，為此采取開挖盲溝將地下水引至路基外。為避免雨水下滲影響路基穩(wěn)定，選擇在路基邊坡用粉質粘土包邊，包邊土的厚度宜為1.5m。并在路床范圍填筑粉質粘土作為防滲隔離層，防止表層紅砂巖浸水后軟化，強度降低，以及產生膨脹變形。

四、紅砂巖邊坡防護

觸發(fā)邊坡失穩(wěn)的因素是多種多樣的，其中水的作用是誘發(fā)邊坡失穩(wěn)的最主要因素，特別是邊坡內部的地下水滲流對邊坡的穩(wěn)定性有著至關重要的作用。紅砂巖巖體層理、節(jié)理及裂隙發(fā)育，受外界影響特別容易風化、崩解，長期強度低，紅砂巖路塹邊坡的病害較多。因此，紅砂巖邊坡開挖后必須及時防護并做好排水工程，對邊坡進行全封閉防護。

由于紅砂巖屬軟巖類巖石，一般性軟巖只要有合適的條件，草根可以生長。對于填方邊坡，因為路基填筑過程中已進行了包邊處理，草灌容易扎根成活，因此可以大量采用植草灌或噴草灌方案。植草灌或噴草灌邊坡沖刷防護優(yōu)點極為明顯，施工工藝難度較輕，工期短，造價低。對于挖方邊坡，因紅砂巖不保水，通透性差，吸熱性強，日間高溫急增，夜間散熱快，土溫變化極大，一般植物難以生長。根據國內的工程實踐，紅砂巖挖方邊坡采用掛網客土噴播進行防護的效果比較顯著，其防護作用包含兩個部分：掛鐵絲網、三維網的加筋錨固作用，以及草自身的防護作用。由于客土噴播前，加入了一定粘結劑，再進行壓力噴播，使土壤產生一定的板結作用，有利于抵抗邊坡沖刷，防止草粒和土壤中的養(yǎng)分流失;當植被長成后，草根與網纏繞結成一個具有高抗拉強度的網狀整體模塊結構，固土和防沖刷功能得以進一步加強。通過生態(tài)植草防護使得邊坡防護經濟、適用和美觀，解決了紅砂巖邊坡植物難以生長的難題，使修建的高速公路成為綠色通道和環(huán)保之路。

此外坡腳易積水，也是風化最強烈的部位，應重點加強對坡腳的封閉保護，需砌筑矮腳墻、護面墻等硬性防護，并及時引排地下水、雨水。

五、結論

（1）紅砂巖填前預處理可以加速使其崩解，趨于穩(wěn)定。

（2）對不同填方高度紅砂巖路基，應采取強夯或沖擊碾壓等路基補強措施，減少工后沉降，提高路基強度、穩(wěn)定性。

（3）紅砂巖填料的水穩(wěn)定性差，易受外界積水和大氣環(huán)境干濕循環(huán)變化的影響，應采取必要的隔水、排水措施。

（4）及時對紅砂巖邊坡進行防護，封閉巖面，減少水的侵襲，延緩巖體風化。

參考文獻

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