浅析红砂岩路基施工技术管理

摘要：红砂岩在我国南方特别是湘南粤北分布很广，因其特有遇水崩解塌陷以及爆破难度大的特性，使其在路基施工中具有很强的特殊性，在目前部颁相关规范中没有相宜的处理措施，文章根据作者在衡炎高速十二标对红砂岩路基施工管理了经验和感想。

关键词：红砂岩；路基施工；施工技术管理

中图分类号：U412 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）12-0069-02

1 工程概况

衡阳至炎陵高速公路第12合同段，迄于茶陵县下东乡的梦溪村K83+200，止于马江镇麻石村K92+860，全长9.6km，共有路基土石方132万方，其中红砂岩石方有120万方。以长石红砂岩为主，泥胶结结构，且胶结程度较高。红砂岩路基的施工是本项目施工的难点。

2 红砂岩的特点

红砂岩广泛分布在我国南方长江中下游地区，特别是湘南粤北分布很广。主要矿物成分为长石、石英、少量云母。多为沉积岩，泥胶结结构，层状分布，自然状态非常密实，解理很少，按矿物质分可分为长石红砂岩和石英红砂岩。我们施工的标段以长石红砂岩为主。红砂岩按其力学性能分为三类：一类红砂岩亲水性粘土矿物质含量高，浸水后呈泥状或，渣状崩解：岩石自由膨胀率平均为41.3%>40%，具有膨胀性，其单轴抗压强度小于15Gpa，属于软岩；二类红砂岩浸水呈块状崩解，一般具有碎屑结构特征，单轴抗压强度在1515Gpa附近，也属于软岩；三类红砂岩浸水不崩解，强度较高，其单轴抗压强度可达60～70Gpa。我们施工标段以二、三类红砂岩为主。

红砂岩路堑开挖以爆破为主，辅以冲击锤和大功率推土机开挖。由于红砂岩的弹性模量模量较小，韧性有余而脆性不足，导致红砂岩的爆破比较困难，特别是长石成分含量较高长石红砂岩，以泥胶结为主，且胶结程度较高，爆破时耗药量大，爆破后大块率高，需二次解炮改小，因而爆破成本很高。石英含量较高的石英红砂岩在爆破后大块率较低，容易破碎。

由于红砂岩的天然结构及其矿物和化学成分，决定了红砂岩雨水崩解软化的工程特性。大量红砂岩路基病害的调查研究和探讨表明，红砂岩路基的病害主要有路基的沉陷所致，而路基的沉陷往往与红砂岩的浸水崩解相关。因此红砂岩路堤填筑要尽可能使填料破碎或预崩解，粒径不大于30㎝。

3 红砂岩路基施工

3.1 红砂岩路基施工设备

根据红砂岩路基的一些基本特点路堑开挖所需设备（以一套设备配置为例）：潜孔钻机2台，以履带式自行潜孔钻机为好，手风枪4台，挖掘机（220马力以上）3台，大功率推土机2台，破碎锤。运输设备以大功率的双桥自卸汽车为好。而路堤压实的主要设备要求有60t以上的拖式羊足碾一台，自重18t以上的震动压路机一台，推平机械中推土机功率不应小于160马力。红砂岩路基施工时设备的效率不及土方的一半，在设备配置时一定要充分考虑。

3.2 红砂岩的开挖及预崩解

未开挖的红砂岩致密且具有一定的强度，特别是二类、三类红砂岩大多以爆破形式开挖。放置一段时间，裸露预大气、阳光、和雨水中，在这些自然因素的作用下，促使红砂岩块崩解破碎，强调降低。如果红砂岩不经过预崩解，对长石红砂岩来讲爆破的大块率相当的高，二次解炮将浪费大量的人力和物力。采用破碎锤的成本也很大。

红砂岩的另一种开挖形式可采用机械开挖，特别是一类红砂岩主要以大功率推土机和挖掘机施工为主。二、三类红砂岩也可采用机械施工，但功率要足够大。我们在衡炎高速公路十二标的施工中采用CAT-D9L推土机（功率为460马力）对红砂岩（二、三类红砂岩）进行单钩开挖，作业效率可以达到每天1000方以上。推出来的填料较小，满足路基填筑粒径要求，可直接进行路基填筑，在连续晴天，工期较紧没办法进行预崩解的情况下是一种很好的施工方案，特别在距离建筑物较近的时候更为优越，又能极大地避免爆破冲击波对建筑物的破坏。其施工成本比爆破施工略高或基本相当。二类、三类红砂岩须爆破进行配合施工边坡等机械无法施工的部分。

3.3 红砂岩路基的爆破

由于红砂岩大多为泥胶结，韧性较强而脆性不足，其在爆破时冲击波能量被红砂岩大量吸收衰减，而岩石不易破碎，且有大块率较高的特点，我们对红砂岩的爆破进行了爆破设计，施工检验效果较好，有效降低了红砂岩的大块率。

（1）为确保边坡稳定，开挖深度6米以上、红砂岩石方量较大且无特殊路基处理的工点采用小型潜孔钻机，实施梯段控制爆破方法施工；为提高爆破效果，降低大块率，并降低震动效应，均采用大孔距（孔距采用2.5～3米）、小排距（排距采用1.2～1.5米）、梅花形布孔（临近系数m=a/b=2.0～2.5），并采用导爆管毫秒雷管实施逐排微差挤压爆破。

（2）为提高边坡稳定性和美观程度，本标段采用预留光爆层法进行光面爆破。潜孔钻机钻孔时边坡设计有台阶者分台阶进行光爆，设计无台阶者从堑顶沿坡面钻孔一次爆到底。

（3）为确保路基面平整坚实，最底层2米采用风枪钻孔爆破，并严格控制孔底标高和超钻值，并适当缩小排距和孔距实施逐排微差起爆。

（4）为确保路基坚实和坡脚稳定，红砂岩路基边沟开挖采用两侧沟壁先行预裂爆破，然后沿中心布一排纵向倾斜孔，人为创造倾斜面，从外向内依次响炮，松动后采用挖铲挖槽。

（5）为很好的对红砂岩进行预崩解，保证路堤填筑质量，减少二次解炮，节约成本，我们在施工时特意在雨季路堤填筑无法进行时对红砂岩挖方进行爆破，使雨水能下渗，提高预崩解的效果。

（6）红砂岩路基的爆破方案见附图：红砂岩路基梯段阶梯松动控制爆破

3.4 红砂岩路基的填筑

红砂岩路基施工要求配有大功率推土机（功率不小于160马力）和大吨位的压路机，尤其以大吨位的凸块碾、羊足碾最好。其的施工设备与常规路基要求相同。

红砂岩路基的填料的最大粒径一般不超过松铺厚度的2/3，松铺厚度为40～50㎝，最大粒径不超过30㎝。松铺时增加一道耙压工序，“压”主要是指压碎，而非压密。耙压的主要目的是借用推土机的自重和履带粉碎红砂岩。

经过预崩解或者大功率推土机钩松的填料运到填方工点，使用大功率推土机反复耙压，耙压后粒径仍超过规定尺寸采用破碎锤进行破碎。再用60t拖式羊足碾碾压3～4遍，然后用平地机刮平，用自重不小于20t的震动压路机碾压3遍以上。因此碾压前需检查填料的含水量是否接近最佳含水量，红砂岩的最佳含水量一般为8～11%，当含水量不足时，须及时洒水。当含水量接近最佳含水量后经过反复推土机和拖式羊足碾耙压，大部分填料已经泥化，呈土石混合状态，形成密实的不透水水路堤。类似碾压合格的粘土路基。由于现场实际为土石混填路基，实验室无法模拟现场确定最佳含水量。因而其压实度的评价一般采用工艺法控制。当采用20t以上压路机碾压轮迹印小于2㎜时即可认为压实度合格。

施工时，为利于雨天路基横向排水，每一压实层都应作成不小于4%的路拱横坡。路基超填按50㎝控制，边坡整修可滞后路基填筑20～30天，待边坡上红砂岩块自然崩解，在进行人工整坡。

为防止雨水对红砂岩路基产生危害，路基挖方及填方在路床顶面应填筑不小于50㎝的粘土（要求CBR值不小于8%）或其他不透水层进行封层以隔断外界水分。

4 结语

红砂岩路基填料的充分预崩解和耙压及路床部分采用不透水层进行封层是减少红砂岩路基工后沉陷的保障；红砂岩路基压实设备一定要采用大吨位羊足碾和大功率的推土机，这是保证红砂岩路基能充分得到耙压的设备保障；在雨季前或雨季中对红砂岩路基进行大量爆破是保证红砂岩填料能得到预崩解的措施保障；采用大孔距、小排距，梯段微差挤压松动爆破可有效地降低爆破中的大块率；大功率的推土机（如CAT-D9L）的开挖是红砂岩路基施工的一种不错的选择。

参考文献

[1] 公路工程技术标准（JTJ001-97）[S].

[2] 公路路基施工技术范（JTJ033-95）[S].

[3] 公路土工试验规程（JTJ051-93）[S].

[4] 公路工程质量检验评定标准（JTJ071-98）[S].

作者简介：张全明（1969—），男，中铁十二局集团第七工程有限公司工程师，研究方向：桥梁、路基、隧道等施工技术与管理。