红砂岩地带路基施工技术

红砂岩路基施工技术
红砂岩广泛分布在我国西南、中南等省区，这些岩石具有较强的水软化性，干湿循环作用下崩解强烈等不良特性。

我部正在施工的衡枣高速公路位于湖南永州境内，长4km，均处于红砂岩地区，因此掌握红砂岩的施工特性，采取相应的技术措施组织施工是摆在我们面前的一项重要课题。

下面就红砂岩的施工特性，对我部施工的红砂岩路基的施工作一简述。

1、红砂岩的主要施工特性
1.1 遇水崩解和膨胀
红砂岩在干湿循环作用下，经过阳光、大气，特别是雨水重复作用，易崩解成小碎块，体积略有增加，膨胀率约为1%~4%。

崩解后的红砂岩，遇水软化，强度下降较快（有的达40%左右），此时，在机械和人力作用下易成为渣泥状，满载的东风车在压实好的试验路段行走时最大可见20cm 深的车辙。

并且上述性质不可逆转。

1.2高吸水性、透水性与难蒸发性一旦红砂岩崩解或碾压成细粒状，吸水性非常强，很快达到饱和状态；红砂岩压实度虽能达到要求，但仍具有较大的空隙率，实测达0.1~0.3 左右，因此其透水性相对较强，对90 区的检测表明:最大透水深度可达20~30c m吸水饱和后的红砂岩，在强光、风、作用下水分蒸发慢，表层10cm 一般要一天左右才蒸发完，但蒸发却较为彻底，且在行车作用下易扬尘。

1.3 低粘结性
破碎后重新组合的红砂岩，粘结性能小，易松散，作压实度检测时，很难取到块状样品，这说明：红砂岩路基的整体性或板块性较差，强度具有不可逆转性。

1.4易风化性一旦在外力作用下破坏，由于大气、阳光、雨水影响，红砂岩极
易
风化，若遇水，不光软化，更加速了这种风化进程，倘经过风、水、光等几次循环作用，红砂岩易破碎，利于压实。

1.5不均匀沉降由于粒径难以百分之百地控制且不均匀，加上红砂岩极易风
化及遇
水软化，红砂岩路基易出现较大的不均匀沉降。

根据红砂岩的上述施工特性，采取有效措施，进一步优化路基填筑施工工艺，以便控制路堤施工质量。

2、路堑施工控制红砂岩地带路堑施工，主要是控制路基红砂岩的爆破，有效控制移挖作填材料-- 红砂岩的粒径的大小，控制好路堑边坡的稳定性，尽量减少或避免边坡超挖现象；同时根据红砂岩自身在遇水、光照及大气作用下易风化崩解的施工特性，为填方段作好充分的材料准备工作。

2.1 表土处理料场清除杂物爆破前，需清除表面的草木、杂物、淤泥、耕植土。

挖除不含树根、石块和垃圾的表土，并堆放在指定地点，以备绿化使用。

红砂岩料场上部如有残积土、坡积土，甚至洪积层和冲积层时（以上俗称“盖山土”），经过试验合格后，可以使用。

但不宜将这些盖山土与红砂岩混在一起使用，否则将因两者的最大干密度不同而无法判定红砂岩层的密实度。

红砂岩料场中的红砂岩风化层不必推除，可以使用。

2.2红砂岩地区的土石界定湖南省衡枣高速公路的施工对于红砂岩的土石作出如下界定：在公路挖方中用不小于320 马力推土机单齿松动器无法松动，须用爆破或用钢楔大锤或用气钻方法开挖的，以及大于或等于1m3孤石为石方，余为土方。

2.3 红砂岩石方爆破
2.3.1地质地形情况:我部施工的红砂岩路基工程节理发育且程度不一，地形起伏较大属于丘陵地貌，覆盖层厚度薄，砂岩大面积出露。

2.3.2爆破工作面的选取：针对地形起伏较大的特点，需有效组织好爆破作业面，一般选取高差较大的部位进行突击施工，配备较为精干的人员及性能良好的机械设备，打通纵向施工便道，以增加整个线路作业面，同时减少横向便道等临时设施费用。

2.3.3爆破选取钻孔设备：根据地形及地质情况，对节理不很发育及地理位置较为复杂的地段采用潜孔钻，并将其安装在全液压自动履带台车上；采用外径80~120mm 钻杆，钻孔深度8~12 米。

地形较为平坦，节理发育地段，采用螺旋钻或风枪打眼，控制深度在3.0~5.0 米。

2.3.4爆破方式:根据红砂岩的地质特性及沿线居民较多的现场实际情况，不易进行大型爆破，目的是保证路堑边坡稳定，同时确保周边地区居民的安全。

鉴于此，采用药壶爆破和微差爆破相结合的爆破方式，并参照经验统计的经济技术指标实施爆破。

具体经济技术指标见下表。

红砂岩经济技术指标参考表
备注：上述数字均按保证率从现场统计而得，统计年限为年
2.4爆破后的后序工作
2.4.1采用小型爆破等手段对局部欠挖部位进行清理，同时总结爆破经验，减少或避免超爆现象，保证路堑边坡稳定及后续防护工作的顺利施工。

2.4.2线路高切方部位一般在设计上采取二级防护形式，因此在条件允许的情况下，将二级防护材料备好（主要指片石），甚至将防护做好，以减少后期防护施工的倒料困难和费用。

243红砂岩填料的崩解处理：红砂岩爆破时粒径宜小，对爆破后粒径较大的红砂岩实施解炮，这样可以增加红砂岩与空气和水的接触面积加速红砂岩的风化崩解过程，减少红砂岩在料场的崩解处理时间，减少压实功。

合理利用季节性天气的变化，在冬春季节进行大面积的二级红砂岩爆破作业，干旱季节采用人工洒水，对爆破后的红砂岩进行崩解处理，为填方段准备好充足的料源。

3红砂岩路堤填筑
红砂岩路堤施工主要控制好松铺厚度及红砂岩粒径，通过振动碾压使路基密实，从而提高路基的强度和水稳性。

3.1红砂岩路堤施工工序
3.1.1 红砂岩填料碾压松铺层填方作业要求分层进行摊铺，每层松铺厚度根据压实设备、压实方法及现场压实试验确定。

根据以往的施工经验，业主对红砂岩填料辗压层松铺厚度作出如下要求：90区--h < 40cm；93区及95区--h< 30cm两种。

要求使用320马力推土机、18T羊足碾、以及40T振动压路机并配备60T 拖式振动碾碾压。

另外，每层填料铺设的宽度，每侧应超出路堤的设计宽度0.5~1.0m,以保证修整路基边坡后的路堤边缘有足够的压实度。

从料场运往工地的红砂岩填料，不论是一类岩还是二类岩，都含有许多大岩块,在现场直接用直尺来量松铺厚很不准确。

因此,可以在现场通过下列计算方法预先确定红砂岩的松铺碾压层厚。

按两车倾倒间距L 来确定。

施工时,运土汽车按正六边形在现场等距离倾倒填料。

L=1.0746(Q/h)1/2
式中：L——两车红砂岩的倾倒间距，m
Q ――每辆车所运红砂岩松方数，m3
h――松铺厚度，m
3.1.2红砂岩填料的“耙压”
红砂岩填料的最大颗料直径d不得大于2/3h,即用于90区填筑的红砂岩最大粒径不得大于25cm,用于93区和95区的红砂岩最大粒径不得大于
20cm。

对于一类岩，一般可在现场的“耙压”和以振动压路机的振动辗压中得以满足。

用推土机将红砂岩填料推平，经履带辗压之，再以松土齿耙松，称为“耙压”。

一般耙压遍数不得少于三遍，目的在于辗碎红砂岩大颗粒，经耙压后，检查红砂岩最大料径是否满足要求。

若不满足，应继续耙压。

在我施工现场，对于单轴极限抗压强度Ra为5~7Mpa的二类岩，即使直径稍大，也能根据此方法用320马力的推土机压碎，对其中个别不崩解的坚硬颗料或靠压实设备无法压碎的硬质材料，应予以剔除或人工击碎，使其最大尺寸不超过压实层厚的1/4，并应使料径分布均匀，达到要求的压实度。

3.1.3路拱横坡
为了迅速排除降落在路面上的水，以减少降水对路面的浸湿和沿裂缝或接缝渗漏入路基，通常在路表面和路基上修筑成直线型或抛物线型路拱。

在分层碾压红砂岩路基的施工中，耙压后并经检查合格的填料，在自动平地机整平后，应逐层将路拱横坡增大到4%，以利路基横向排水。

3.1.4压实度含水量控制
红砂岩填料碾压时的含水量须控制在合适范围之内，按最佳含水量W ot控制，在我施工现场多次测得W ot 一般为8%~12.5%。

3.1.5辗压
（1）确定压实经济技术参数
压实施工中正确选择压实机具并组织合理的操作，通过实验段的施工确定出经济技术参数以用于大面积的施工。

我公司承建的红砂岩路堤施工对不同地段的红砂岩在90区、93区及95区均作了相应的实验段, 最后确定了如下经济技术指标：见下表
红砂岩路堤填筑碾压要求一览表：
（2）工作中需要注意的几个问题
a路基压实的一般原则是：先轻后重，先慢后快，先两侧后中间（也可从中心向两侧顺次行驶辗压）。

但在红砂岩路堤施工中，可以采用先重后轻的施工顺序，有条件的管区可以使用60吨拖式振动压路机碾压
数遍后，再以40吨轮式振动压路机碾压，以便将推土机在耙压过程中未粉碎的红砂岩大颗粒继续粉碎。

b应经常注意检查土的含水量和密实度，并视需要采取相应调整措施，以达到符合规定压实度的要求。

c压路机在辗压过程中应顺行车方向辗压，不得横压。

d压路机行驶速度控制：压路机行驶速度过慢，则影响生产率，行驶过快则对土的接触时间过短，压实效果较差，振动压路机的最佳速度为3~6km/h。

对压实度要求高，以及铺土层较厚时，行驶速度要慢些。

碾压开始宜用慢速，随着土层的逐步密实，速度应逐步提高。

3.1.6压实工作的控制与检查
为保证达到规定的压实度，在压实施工过程中应经常进行压实的工作的控制与检查，以便适时调整压实工作。

经过对我施工段不同红砂岩料场取样，确定一、二类红砂岩干密度为2.05~2.18t/m i，，通过对以经济技术参数作控制的压实路堤的检测，相应干密度红砂岩填筑的路堤压实度均满足设计要求。

4 路堤填筑的注意问题针对红砂岩的施工特性，合理采取有效措施，保证红砂岩路堤的稳定性及密水性。

4.1包边土及封层处理：对有条件的地段，尽量在附近征用低液限粘土作包边土和封层。

在红砂岩路堤填筑过程中，同时进行包边土施工，并按“犬牙交错”的形式排布，路基两侧各超填0.5 米。

红砂岩路堤在冬春两季长期停工时，路堤表面及边坡应加以休整和密实，路堤表面加铺厚度30cm 的低液限粘土封
层，并压实至要求的密实度。

使得路堤与外界雨水隔离，防止雨水浸泡。

4.2保证排水通畅，做好雨后处理：施工过程中做出不小于4%坡度的路拱，路堤表面不允许积水，挖掘并修筑边沟，路堤边脚不得滞水。

雨后红砂岩路
堤用推土机松土器耙松、翻晒，待填料合格后按碾压型路堤方法碾压，直至质量
和压实度合格为止。

4.3填筑路堤材料的级配控制：为了提高路基的强度和减少空隙率，增加其在使用过程中的稳定性，用做路堤填料的红砂岩，一般要求其具有良好的级配，
以便有效控制红砂岩路堤的压实度，但是红砂岩填料粒径不得超过规定尺寸，原
因是粒径过大路堤内部的密实程度不一定符合路堤压实度的要求，同时不利于路
堤的水稳定性。

同时每层红砂岩路堤填料要求相对稳定，不宜出现本层各区域填
料粒径差别过大的现象，原因是不同粒径填料具有相对不同的压实度，工后沉降
有所区别。

上述问题如果不在施工中加以控制，道路在投入使用后，在自重和车
辆荷载的长期作用下，路堤空隙率发生变化，从而在路面上发生裂缝、辙槽、沉
陷等变形现象。

4.4填切交界处的处理填切交界处容易产生应力集中而引起破坏，具体处理方法主要有两种：
441挖台阶：台阶宽40~100cm,高不大于本填方区填土高度，长度则随相应地形而定，坡度内侧倾斜2~4%。

4.4.2设置土工格栅：填切交界处的路基-80cm及-30cm处，为防止不均匀沉降宜加铺两层土工格栅,从而确保整体受力均匀,减少横向和纵向变形。

4.5高路堤填筑：除按设计加设平台或边坡放缓施工外，应预留工后沉降量，按1%估计预留沉降高度，同时按填切交界处一样，在高路堤的路基-80cm及-30cm处，为防止不均匀沉降宜加铺两层土工格栅，确保整体受力均匀。

在路堤
填筑过程中，填料性质差别较大时，不宜分段或分幅填筑，以免不同填料的界面
上形成滑动面。

4.6切方段的盲沟设置
红砂岩透水性强，为了降低水位或拦截地下水，可在排水沟以下设置盲沟。

使富水地段的水位降低，防止切方路段在干湿循环作用下，造成红砂岩崩解，对路基造成病害，影响路基使用寿命。

4.7 95 区精加工
由于红砂岩的高吸水性及透水性，95 区部分，尤其是最上面的30cm ,宜
用CBR值大于8的好土、最好是掺入水泥或石灰的改良土进行填筑。

施工时认真做好压实厚度与松铺系数关系的试验，确保精加工标高等符合规范要求。

4.8 蓝派补压路堤
因红砂岩路基工后沉降量大，施工中采取一定的措施是非常有必要的，衡阳至枣木铺高速公路选用南非产250T 凸三轮压路机进行补压是一种较好的解决办法。

蓝派重型压路机对红砂岩路堤进行补压，并根据经验规定作如下施工要求：（1）碾压遍数在20遍以上；
（2）碾压速度不得小于12km/h，速度越大，激振效果越好；
（3）每碾压5 遍时应用平地机平整，然后继续碾压；
（4）靠近结构物台背处2m,及填土高度不大于2m的结构物顶部处禁止碾压。

按上述要求对我施工段进行补压，取得了良好的效果，经过对k110+900~k114+750各填筑区间补压后沉降结果的统计：持力层为软基的路堤沉降量为8~12cm,约为填高的1/100~1/150;持力层为红砂岩的路堤沉降量为4~6cm,约为填高的1/200~1/300。

上述数据与经验公式的计算结果基本吻合。

采取蓝派补压有效地减小了工后沉降，对红砂岩路堤稳定性方面有着重要的作用。

5红砂岩路基的防护及排水
鉴于红砂岩易风化崩解及吸水、透水性强的不稳定施工特性，施工过程中要给予高度重视，杜绝质量隐患，以免造成质量事故。

对于路堑施工，一旦成型，尽快创造条件做好防护工作，尽量减少红砂岩的暴露时间，防止过度的风吹、雨淋、日晒而加快其风化崩解的进程，造成路堑边坡失稳；路基施工过程中注意排水，路堤顶面做出路拱，路堤边缘保持水流通畅，杜绝泡水现象，红砂岩路堤成型一段，就要做好排水沟及边坡防护，并且边坡上尽快种植植被，封闭红砂岩路堤。

采取上述措施，能够有效地提高红砂岩路基的稳定性，减少路基滑坡、路基开裂、沉陷等通病的机率。

6体会和建议
6.1 通过一年来的主体施工及半年多的工后观察，成型后的红砂岩
路基没出现一处质量问题。

说明了准确把握红砂岩的施工特性，采取有效技术措施，能够搞好红砂岩路基施工。

6.2 利用红砂岩作筑路材料，移挖作填，能够加快施工进度，大幅度降低工程造价。

6.3加大路基防护的一次性投入，充分保证红砂岩路基的密水，增强路基的长期稳定和使用寿命。

6.4针对红砂岩路基的不均匀沉降性，建议首次铺设沥青砼路面，待2-4
年路基基本稳定后换用水泥砼路面。

总2002年度深基础工程学术交流/ 生如*店*田*罡焙g浴密轴*：^恣辟席尙。