一、前言

　　我國南部省區廣泛分布紅砂巖這種巖體。湖南省(湘)潭衡(陽西)高速公路第十二合同段位于衡陽市境內,標段全長10.396km,路基土石方400多萬方,挖填數量較大,是本標段控制工期。合同段紅砂巖分布較普遍,這類巖石具有遇水崩解和膨脹,高吸水性、透水性與難蒸發性、低粘結性、易風化性和不均勻沉降等不良特性。去年在常德至吉首高速公路C10標路基施工中初識紅砂巖,發現其爆破施工較難、填筑較難、質量難以控制。今年潭衡高速公路第十二合同段又遇紅砂巖,且地段較長數量較大,不得不重新把紅砂巖的施工擺在更高的位置來加以認識,研究如何充分利用紅砂巖修筑路堤、避免換土,如何解決紅砂巖施工難題,從而切實解決相關難題,指導和配合工程的施工。

　　二、對紅砂巖的有關認識

　　概念:南方廣泛分布的泥巖、砂質泥巖、泥質砂巖、砂巖及頁巖等沉積巖類巖石,因含有豐富的氧化物呈紅色、深紅色或褐色,這類巖石統稱為紅砂巖。紅砂巖主要呈粒狀碎屑結構和泥狀膠結結構兩種典型結構形式,因膠結物質和風化程度的差異,其強度的變化大。多數紅砂巖在挖掘或爆破出來后,受大氣、陽光、特別是雨水的作用下可崩解破碎甚至泥化,其巖塊的大小及顆粒級配將隨干濕循環的時間過程而變化,其物理力學性質也將產生變化。

　　分類:紅砂巖按強度和崩解特性劃分為如下三種類型:

　　一類紅砂巖,巖塊天然單軸抗壓強度小于15Mpa,在105℃溫度下烘干后浸水24小時內,呈現渣狀、泥狀或粒狀崩解;

　　二類紅砂巖,巖塊天然單軸抗壓強度小于15Mpa或稍大于15Mpa,在105℃溫度下烘干后浸水24小時內,浸水崩解不強烈或略呈塊狀崩解;

　　三類紅砂巖,巖塊天然單軸抗壓強度大于15Mpa,浸水完全不崩解,且強度高,水穩定性好,特性與普通砂巖無區別,民間多年來用它作為建筑石材使用。一般工程中主要存在的是一類巖和二類巖,三類巖存在很少,這給施工帶來很大困難。

　　處理紅砂巖的兩個基本原則

　　消除紅砂巖的活性。紅砂巖在爆破開挖出來后,受陽光、大氣特別是雨水的作用而迅速風化崩解,由大塊狀風化崩解成碎塊狀,當有雨水或浸水時,在機械作用(汽車、挖掘機)和人力作用下而成為渣泥狀,但破碎后重新組合的紅砂巖,粘結性能小,不能由渣泥狀逆轉成碎塊狀和大塊狀,這種性質即為紅砂巖的不可逆轉性。紅砂巖浸水崩解性的強弱和紅砂巖膨脹勢的大小,稱為紅砂巖的活性。浸水崩解愈強膨脹勢愈大的紅砂巖,其活性愈大。用來修筑路堤時,活性愈大的紅砂巖形成路基病害的可能性愈大。

　　紅沙巖的崩解處理。經崩解處理后的紅砂巖不僅活性減少,而且巖石軟化,強度降低,便于碾壓。因此用崩解處理后的紅砂巖修筑路堤不僅可以提高工效,保證工程質量,而且可以減少甚至消除病害的發生。崩解處理方法如下:將爆破出來的紅砂巖填料不加遮蓋地裸露于大氣、陽光和雨水中,在這些自然因素的作用下,紅砂巖(特別是未風化的一類巖)迅速風化崩解,強度急劇降低,活性迅速消除。在崩解處理期間,晴天視氣溫情況宜每天在料場澆水一次(氣溫高),或隔天澆水一次(氣溫低),如果晴朗無雨天氣連續超過兩三天時,即應在料場澆水以加速紅砂巖的崩解和消除活性的過程。用此方法作崩解處理時,八天至十五天后(氣溫高取小值,氣溫低取大值),經崩解處理的紅砂巖填料可運往路堤填筑。

　　三、紅砂巖路基填筑施工

　　常用機械設備配備。平地機PYl80,振動壓路機YZl8B,羊角碾 YZTK18,灑水車8t,推土機 D85,挖掘機1m3。

　　路基填筑施工工藝。紅砂巖的填筑工藝以“預崩解-耙壓-壓實”程序為核心。

　　填前碾壓:路堤填筑前要進行填前碾壓,即改造地形、清除表土及地面附著物,并將原地面碾壓至要求的密實度。

　　耙壓、整平:填料運到填方段后,卸料后采用220馬力以上的三齒推土機、勾松,“耙壓”遍數應不少于三遍,未經料場崩解處理的紅砂巖至填方路段后,相應的“耙壓”遍數應增加一倍。

　　碾壓:推土機耙壓后,90區采用50t以上羊角碾振壓3～5遍,93區采用50t以上羊角碾振壓3～5遍,行駛速度均控制在2～3km/h,基本可以保證巖石粒徑控制在25cm以內。施工中要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25厘米,每層松鋪厚度不大于40厘米。平地機的整平方法是由兩側開始向路中推進,如此往返三次,一般就可達到規定的粒徑要求。

　　含水量控制:紅砂巖填料碾壓前含水量應控制在最佳含水量±1%范圍。對完成路段采用灌砂法進行壓實度檢測,含水量用灑精燃燒法或烘干法測試。施工中路拱橫坡采用4%。遇雨或雨后,施工表面不干時,不得開放交通,雨后進行施工,下層填方須重新壓實,符合要求,方可施工。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。

　　壓實質量控制:紅砂巖路基壓實度試驗檢測比較困難,考慮到施工中的技術要求及實際情況,可采用壓實度試驗與外觀檢查對比的方法,同時采用壓實沉降差作為參考值:①灌砂法檢測壓實度時如遇到大石塊,則此試驗點位棄置不用,重新選點試驗。②外觀檢查:要求表面平整密實,無空隙、松石、坑洼及大的石塊存在,50t以上壓路機振壓后無明顯輪跡。③壓實沉降差法:在路基上用隨機取樣的方法布設觀測點,測其高程,然后再用拖式50t壓路機加振一遍觀測其高程計算出沉降量。

　　紅砂巖路塹上路床0-30厘米范圍內換填適宜填料時不能用紅砂巖,其路床底部30-80厘米必須為新鮮巖面,且0-30厘米范圍內使用CBR值不小于8%密實性好的路基填料封面,以避免大氣雨水對紅砂巖的侵蝕,降低基底的承載力。

　　紅砂巖的爆破施工

　　爆破方式選取的原則:①首先根據石方集中的程度來考慮爆破方法,其次根據地形的變化,路基設計橫斷面的形狀以及地質條件所能允許的爆破規模,進行全面規劃,從石方集中的地方開始選炮位做爆破準備。②充分利用巖石的崩塌作用,從路基面開挖創造階梯。③綜合利用小炮群,分段分批爆破。④由于紅砂巖為軟巖石路基材料,考慮到工程地質和水文地質情況,在開挖中,以小型松動爆破為主。對石質挖方邊坡采用小炮爆破,對風化嚴重節理發育的巖層宜采用小炮微差爆破。

　　爆破技術方案。爆破方法可采用松動爆破、微差爆破和光面爆破和預裂爆破等幾種類型。炮眼按其深度,采用手持風鉆或潛孔鉆鉆孔,炮眼布置在整體爆破時采用“梅花型”或“方格型”。石方爆破的關鍵是保證出渣的片石小于25×25cm,用作填料的一、二類紅砂巖爆破宜采用小型及松動爆破,炮眼孔距與深度可通過爆破試驗確定,一般孔距與孔深不宜大于2米,不作填料的不受限制。起爆破器材采用毫秒微差電雷管導爆索起爆系統,炸藥用量0.40～0.50

瀝青麻繩是有麻繩和公司的技術人員研發的一款具有防腐性瀝青為主要材料的添加劑通過浸泡的一款產品。麻繩是取各種麻類植物的纖維。麻繩是麻在大水池里泡一段時間，后扒掉皮，曬干，然后用搓繩機加工。麻繩具有抗拉力和抗阻力較強，而且耐腐蝕、耐摩擦、有彈性，當突然受到沖擊時不易斷裂，在起重作業中用得較多。然而瀝青麻繩在研究開發中通過瀝青等添加劑的浸泡后，用于伸縮縫、沉降縫等填縫材料。瀝青麻繩的規格有2cm~8cm之間都有。

　　施工工藝:根據斷面高度和超深確定鉆孔深度。一次鉆好豎、斜向孔,分兩次引爆,即路塹爆破和光面爆破。路塹爆破后不必清渣,馬上就進行光面爆破,這樣可以用推土機配合裝載機和自卸汽車進行石方施工,或者用挖掘機配合自卸車進行清渣。

　　四、紅砂巖路基病害的防治對策

　　對于接近飽和的松軟土地基,可采取預壓排水、擠密加固或其他軟基處理措施,并分析地基在設計路堤荷載作用下的沉降量,確保工后沉降不超過允許值;當松軟土厚度不大時(一般以3米為界限),可采取挖土換填措施。

　　對于非飽和的松散土地基,當厚度不大時,可采用重型壓路機壓實處理措施,若厚度較大時,可采取強夯加固措施。

　　在高填方路段,要對地基的承載力和沉降量進行驗算分析,必要時采取加固措施。

　　對于低洼易積水地段,在地基一定厚度范圍內要采用水穩定性良好的填料填筑,清除積水,截斷水源。

　　對于路基兩側的高邊坡,需要進行穩定性分析驗算,一般要采取邊坡防護和排水防治措施。

　　對于遠離構造物的局部路段,若路基沉陷是因雨水滲入路基表層土中導致的,要對沉陷部位開挖進行處理,若是因路基填土壓實質量差所致,應考慮采用注漿或擠密處理措施。

　　在紅砂巖路基施工和營運期間要加強排水和隔水措施,確保排水通道暢通,路基表面無積水。