高速公路红砂岩路基施工技术浅析

眭志荣 黄彩云

摘 要：为充分利用红砂岩作为路基填料，对红砂岩路基施工方案进行分析，并阐述特殊条件下的处治措施。研究认为：红砂岩填前预处理可以加速使其崩解稳定;应采取路基补强措施减少工后沉降;隔绝与水的接触可以避免红砂岩软化，提高路基水稳定性;及时封闭岩面，防止风化。

关键词：红砂岩;强夯;冲击碾压;机械开挖

一、引言

湖南某高速公路红砂岩分布较广，地形起伏不平，挖填方量较大。场地内红砂岩主要呈泥状胶结结构，岩石天然单轴抗压强度小于15MPa，属于一类红砂岩。红砂岩在挖掘或爆破出来后，受雨水浸泡可崩解破碎，甚至软化成泥，给施工造成很大困难。为充分利用红砂岩填筑路堤，避免遠运取土，本文对红砂岩路基开挖、填筑施工方案进行介绍，并阐述特殊情形下的应对措施，为类似条件下的红砂岩路基施工提供参考。

二、挖方施工

2.1本项目终点为枢纽互通式立体交叉，连接已通车多年的国家干线高速公路。其中一条匝道紧邻该干线公路，位于红砂岩挖方路段，选择安全经济的开挖方案成为亟待解决的问题。首先，爆破开挖最常用，也比较经济，不足之处是产生的飞石严重危害通行的车辆、人员，引发交通事故，阻断交通，因此并不可行。其次，红砂岩虽然为软岩，但泥质胶结程度好，结构致密，仍有一定的强度，采用普通挖掘机开挖极为困难，功效低，成本高，往往事倍功半。经综合比较，最后选择卡特鹰嘴钩机，自带推土机功能，水平分层耙松开挖，日开挖量约300m3。开挖出的红砂岩粒径在20cm左右，无需进行二次破碎即可用于路基填筑。

2.2对于满足安全距离的挖方段，仍采用爆破开挖。因红砂岩的特殊性质，爆破后的坡面极不平整，超挖、欠挖严重。因此要根据地形、地质条件，充分利用各种爆破方法的特性，因地制宜的选用爆破方法，调整爆破参数，有计划的分段分批爆破。为保证爆破后的石碴粒径适合路基填筑，减少二次破碎，在开挖中以小型松动爆破为主，炮眼孔距、深度通过试验确定，一般不大于2米。沿开挖边界布置密集炮孔，使爆区与保留区间形成一定宽度的预裂缝，减弱主爆区爆破对边坡开挖线以外岩体的破坏和震动，形成比较平整的开挖面，最后对局部爆破不到位的岩体采用挖掘机破碎锤清除。

2.3红砂岩路堑上路床范围宜进行超挖，换填密实性好的路基填料，封闭岩面，以隔绝外界雨水下渗侵蚀基底地基。

三、填方施工

3.1红砂岩含有一定的伊利石、蒙脱石粘土矿物，水稳定性差，存在膨胀潜势，其工程性质主要由粘土矿物的含量决定。研究表明，当红砂岩中蒙脱石含量超过5%时，岩体就会发生较明显的膨胀崩解。红砂岩暴露在大气环境下，经干湿循环交替作用，颗粒不断碎化成渣状或泥状，强度降低，大约2个月后可达到稳定状态。试验表明，红砂岩经压实后，透水性小，稳定性得到提高，在做好预先处理后仍可用作路基填料。填前预处理一般采用机械和人工相结合进行破碎，也可将爆破出来的红砂岩暴露在大气环境中，放置一段时间任其自然崩解破碎，降低其活性，也可洒水辅助其崩解，一般经8-20天即可达到崩解的目的。

3.2针对场地内红砂岩遇水崩解软化的性质，避免出现路基病害，适用于水面以上的路基填筑。对水塘、农田地段，要求路堤底部填筑水稳定性好的石块、砂砾，填至水位以上0.5m，然后方可利用开挖的红砂岩填筑。

虽然在路基填筑前对红砂岩进行了崩解处理，但路基空隙仍然较大，在外部荷载和干湿循环作用下极易产生较大的工后沉降和不均匀变形。为了减少工后沉降、避免不均匀变形，需对路基进行补强处理，改善路基的压实效果。对高路堤路段，每4～6m填筑高度强夯一遍，夯锤重20吨，直径2m，底部设有排气孔;夯锤落距为10m。经试夯，以前后两击夯沉量之差小于5cm确定夯击遍数，最终确定单点夯击4次。完成强夯处理后，推平夯坑，并平整压实，满铺一层双向土工格栅对路堤进行加筋，可以起到约束路堤侧向变形，调整不均匀变形，增强路堤稳定性的作用。

对一般路堤路段，选择在路基顶部冲击碾压来补强处理，采用三边形冲击压路机，最大瞬间冲击力不小于250吨，轮重16吨，动力小于于400马力，行驶速度不小于12km/h。路基冲击碾压应大面积进行，路段长度至少大于100m，以便于压路机作业时提高行驶速度，增加激振效果。

3.3外界积水和大气环境干湿循环变化对红砂岩路基水稳定性的影响尤其重大，随着路基土含水量的增大，红砂岩颗粒有进一步崩解和软化的可能，易使路基产生局部沉陷，必须对红砂岩路基需采取一些隔水、排水措施。本项目场地内有一处低洼漏斗区域，长期积水，下挖清淤后出现多股涌流状地下水，为此采取开挖盲沟将地下水引至路基外。为避免雨水下渗影响路基稳定，选择在路基边坡用粉质粘土包边，包边土的厚度宜为1.5m。并在路床范围填筑粉质粘土作为防渗隔离层，防止表层红砂岩浸水后软化，强度降低，以及产生膨胀变形。

四、红砂岩边坡防护

触发边坡失稳的因素是多种多样的，其中水的作用是诱发边坡失稳的最主要因素，特别是边坡内部的地下水渗流对边坡的稳定性有着至关重要的作用。红砂岩岩体层理、节理及裂隙发育，受外界影响特别容易风化、崩解，长期强度低，红砂岩路堑边坡的病害较多。因此，红砂岩边坡开挖后必须及时防护并做好排水工程，对边坡进行全封闭防护。

由于红砂岩属软岩类岩石，一般性软岩只要有合适的条件，草根可以生长。对于填方边坡，因为路基填筑过程中已进行了包边处理，草灌容易扎根成活，因此可以大量采用植草灌或喷草灌方案。植草灌或喷草灌边坡冲刷防护优点极为明显，施工工艺难度较轻，工期短，造价低。对于挖方边坡，因红砂岩不保水，通透性差，吸热性强，日间高温急增，夜间散热快，土温变化极大，一般植物难以生长。根据国内的工程实践，红砂岩挖方边坡采用挂网客土喷播进行防护的效果比较显著，其防护作用包含两个部分：挂铁丝网、三维网的加筋锚固作用，以及草自身的防护作用。由于客土喷播前，加入了一定粘结剂，再进行压力喷播，使土壤产生一定的板结作用，有利于抵抗边坡冲刷，防止草粒和土壤中的养分流失;当植被长成后，草根与网缠绕结成一个具有高抗拉强度的网状整体模块结构，固土和防冲刷功能得以进一步加强。通过生态植草防护使得边坡防护经济、适用和美观，解决了红砂岩边坡植物难以生长的难题，使修建的高速公路成为绿色通道和环保之路。

此外坡脚易积水，也是风化最强烈的部位，应重点加强对坡脚的封闭保护，需砌筑矮脚墙、护面墙等硬性防护，并及时引排地下水、雨水。

五、结论

（1）红砂岩填前预处理可以加速使其崩解，趋于稳定。

（2）对不同填方高度红砂岩路基，应采取强夯或冲击碾压等路基补强措施，减少工后沉降，提高路基强度、稳定性。

（3）红砂岩填料的水稳定性差，易受外界积水和大气环境干湿循环变化的影响，应采取必要的隔水、排水措施。

（4）及时对红砂岩边坡进行防护，封闭岩面，减少水的侵袭，延缓岩体风化。

参考文献

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