紅砂巖地帶路基施工技術(shù)

1、紅砂巖路基施工技術(shù)紅砂巖廣泛分布在我國西南、中南等省區(qū)，這些巖石具有較強(qiáng)的水軟化性， 干濕循環(huán)作用下崩解強(qiáng)烈等不良特性。我部正在施工的衡棗高速公路位于湖南永 州境內(nèi)，長4km，均處于紅砂巖地區(qū)，因此掌握紅砂巖的施工特性，采取相應(yīng)的 技術(shù)措施組織施工是擺在我們面前的一項(xiàng)重 要課題。下面就紅砂巖的施工特性， 對我部施工的紅砂巖路基的施工作一簡述。1、紅砂巖的主要施工特性1.1遇水崩解和膨脹紅砂巖在干濕循環(huán)作用下，經(jīng)過陽光、大氣，特別是雨水重復(fù)作用，易崩 解成小碎塊，體積略有增加，膨脹率約為1%4%。崩解后的紅砂巖，遇水軟化， 強(qiáng)度下降較快（有的達(dá)40%左右），此時(shí)，在機(jī)械和人力作用下易成為渣泥狀，

2、 滿載的東風(fēng)車在壓實(shí)好的試驗(yàn)路段行走時(shí)最大可見20cm深的車轍。并且上述性 質(zhì)不可逆轉(zhuǎn)。1.2高吸水性、透水性與難蒸發(fā)性一旦紅砂巖崩解或碾壓成細(xì)粒狀，吸水性 非常強(qiáng)，很快達(dá)至譬和狀態(tài)；紅砂巖壓實(shí)度雖能達(dá)到要求，但仍具有較大的空隙 率，實(shí)測達(dá)0.10.3左右，因此其透水性相對較強(qiáng)，對90區(qū)的檢測表明：最 大透水深度可達(dá)2030c m吸水飽和后的紅砂巖，在強(qiáng)光、風(fēng)、作用下水分蒸發(fā) 慢，表層10cm 一般要一天左右才蒸發(fā)完，但蒸發(fā)卻較為徹底，且在行車作用下 易揚(yáng)塵。1.3低粘結(jié)性破碎后重新組合的紅砂巖，粘結(jié)性能小，易松散，作壓實(shí)度檢測時(shí)，很難 取到塊狀樣品，這說明：紅砂巖路基的整體性或板塊性較差，強(qiáng)

3、度具有不可逆轉(zhuǎn) 性。1.4易風(fēng)化性一旦在外力作用下破壞，由于大氣、陽光、雨水影響，紅砂巖極易風(fēng)化，若遇水，不光軟化，更加速了這種風(fēng)化進(jìn)程，倘經(jīng)過風(fēng)、水、光等幾次循環(huán) 作用，紅砂巖易破碎，利于壓實(shí)。1.5不均勻沉降 由于粒徑難以百分之百地控制且不均勻，加上紅砂巖極易風(fēng) 化及遇水軟化，紅砂巖路基易出現(xiàn)較大的不均勻沉降。根據(jù)紅砂巖的上述施工特性，采取有效措施，進(jìn)一步優(yōu)化路基填筑施工工藝， 以便控制路堤施工質(zhì)量。2、 路塹施工控制 紅砂巖地帶路塹施工，主要是控制路基紅砂巖的爆 破，有效控制移挖作填材料-紅砂巖的粒徑的大小，控制好路塹邊坡的穩(wěn)定 性，盡量減 少或避免邊坡超挖現(xiàn)象；同時(shí)根據(jù)紅砂巖自身在遇水

4、、光照及大氣作 用下易風(fēng)化崩解的施工特性，為填方段作好充分的材料準(zhǔn)備工作。2.1表上處理 料場清除雜物爆破前，需清除表面的草木、雜物、淤泥、耕植 上。挖除不含樹根、石塊和垃圾的表土，并堆放在指定地點(diǎn)，以備綠化使用。 紅砂巖料場上部如有殘積土、坡積土，甚至洪積層和沖積層時(shí)（以上俗 稱“蓋山 上”），經(jīng)過試驗(yàn)合格后，可以使用。但不宜將這些蓋山上與紅 砂巖混在一起使 用，否則將因兩者的最大干密度不同而無法判定紅砂巖層的密實(shí)度。紅砂巖料場 中的紅砂巖風(fēng)化層不必推除，可以使用。2.2紅砂巖地區(qū)的土石界定湖南省衡棗高速公路的施工對于紅砂巖的土石作 出如下界定：在公路挖方中用不小于320馬力推土機(jī)單齒松動器

5、無法松動，須用 爆破或用鋼楔大錘或用氣鉆方法開挖的，以及大于或等于1m3孤石為石方，余為 上方。2.3紅砂巖石方爆破2.3.1地質(zhì)地形情況：我部施工的紅砂巖路基工程節(jié)理發(fā)育且程度不一，地 形起伏較大屬于丘陵地貌，覆蓋層厚度薄，砂巖大面積出露。2.3.2爆破工作面的選取：針對地形起伏較大的特點(diǎn)，需有效組織好爆破 作業(yè)面，一般選取高差較大的部位進(jìn)行突擊施工，配備較為精干的人員及性能良 好的機(jī)械設(shè)備，打通縱向施工便道，以增加整個(gè)線路作業(yè)面，同時(shí)減少橫向便道 等臨時(shí)設(shè)施費(fèi)用。2.3.3爆破選取鉆孔設(shè)備：根據(jù)地形及地質(zhì)情況，對節(jié)理不很發(fā)育及 地理 位置較為復(fù)雜的地段采用潛孔鉆，并將其安裝在全液壓自動履帶

6、臺車上；采用外 徑80120mm鉆桿，鉆孔深度812米。地形較為平坦，節(jié)理發(fā)育地段，采用 螺旋鉆或風(fēng)槍打眼，控制深度在3.05.0米。2.3.4爆破方式：根據(jù)紅砂巖的地質(zhì)特性及沿線居民較多的現(xiàn)場實(shí)際情況， 不易進(jìn)行大型爆破，目的是保證路塹邊坡穩(wěn)定，同時(shí)確保周邊地區(qū)居民的安全。 鑒于此，采用藥壺爆破和微差爆破相結(jié)合的爆破方式，并參照經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的經(jīng)濟(jì)技 術(shù)指標(biāo)實(shí)施爆破。具體經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見下表。紅砂巖經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)參考表序號工作項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)1炸藥類型硝銨2號炸藥2爆破方式電氣爆、小型松動起爆3每立方紅砂巖炸藥量0.40.5kg，雷管 1.06 節(jié)4每立方紅砂巖潛孔鉆臺 班0.12臺班5每立方紅砂巖人

7、工工日0.24 工 日6二次爆破紅砂巖比例10%30%否則需調(diào)整爆破方案7每次爆破宜爆深度812米，即每節(jié)臺階高度8爆破孔眼間距縱、橫向均為2.530米，梅花型布置9爆破孔眼直徑812cm10每次爆破宜爆炸藥總量1000kg,若為非公路項(xiàng)目可酌增減11爆破安全距離離爆破源200m12爆破松動距離裂隙發(fā)育時(shí)0.51.0m,相反，0.30.5m13邊坡面的開爆方式P酌情密距淺孔小藥量且預(yù)留一個(gè)松動距離14每立方紅砂巖建安成本含炸、裝卸、碾壓等工序的工、料、機(jī)費(fèi)用為1620 元/m3備注：上述數(shù)字均按85%保證率從現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)而得，統(tǒng)計(jì)年限為1999年2.4爆破后的后序工作2.4.1采用小型爆破等手段對

8、局部欠挖部位進(jìn)行清理，同時(shí)總結(jié)爆破經(jīng) 驗(yàn)，減少或避免超爆現(xiàn)象，保證路塹邊坡穩(wěn)定及后續(xù)防護(hù)工作的順利施工。2.4.2線路高切方部位一般在設(shè)計(jì)上采取二級防護(hù)形式，因此在條件允許 的情況下，將二級防護(hù)材料備好（主要指片石），甚至將防護(hù)做好，以減少后期防護(hù)施工的倒料困難和費(fèi)用。243紅砂巖填料的崩解處理：紅砂巖爆破時(shí)粒徑宜小，對爆破后粒徑較大 的紅砂巖實(shí)施解炮，這樣可以增加紅砂巖與空氣和水的接觸面積加速紅砂巖的風(fēng) 化崩解過程，減少紅砂巖在料場的崩解處理時(shí)間，減少壓 實(shí)功。合理利用季節(jié)性 天氣的變化，在冬春季節(jié)進(jìn)行大面積的二級紅砂巖爆破作業(yè)，干旱季節(jié)采用人工 灑水，對爆破后的紅砂巖進(jìn)行崩解處理，為填方段

9、準(zhǔn)備好充足的料源。3紅砂巖路堤填筑紅砂巖路堤施工主要控制好松鋪厚度及紅砂巖粒徑，通過振動碾壓使路基密 實(shí)，從而提高路基的強(qiáng)度和水穩(wěn)性。3.1紅砂巖路堤施工工序3.1.1紅砂巖填料碾壓松鋪層填方作業(yè)要求分層進(jìn)行攤鋪，每層松鋪厚度根 據(jù)壓實(shí)設(shè)備、壓實(shí)方 法及現(xiàn)場壓實(shí)試驗(yàn)確定。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，業(yè)主對紅砂 巖填料輾壓層松鋪厚度作出如下要求：90區(qū)-h 40cm； 93區(qū)及95區(qū)一h 30cm兩種。要求使用320馬力推土機(jī)、18T羊足碾、以及40T振動壓路機(jī)并配 備60T拖式振動碾碾壓。另外，每層填料鋪設(shè)的寬度，每側(cè)應(yīng)超出路堤的設(shè)計(jì)寬 度0.51.0m,以保證修整路基邊坡后的路堤邊緣有足夠的壓實(shí)度。

10、從料場運(yùn)往工 地的紅砂巖填料，不論是一類巖還是二類巖，都含有許多大巖塊，在現(xiàn)場直接用直 尺來量松鋪厚很不準(zhǔn)確。因此，可以在現(xiàn)場通過下列計(jì)算方法預(yù)先確定紅砂巖的松 鋪碾壓層厚。按兩車傾倒間距L來確定。施工時(shí)，運(yùn)上汽車按正六邊形在現(xiàn)場等距離傾倒 填料。L=1.0746(Q/h) 1/2式中：L兩車紅砂巖的傾倒間距，mQ 每輛車所運(yùn)紅砂巖松方數(shù)，m3h松鋪厚度，m3.1.2紅砂巖填料的“耙壓”紅砂巖填料的最大顆料直徑d不得大于2/3h,即用于90區(qū)填筑的紅砂 巖最大粒徑不得大于25cm,用于93區(qū)和95區(qū)的紅砂巖最大粒徑不得大于 20cm。對于一類巖，一般可在現(xiàn)場的“耙壓”和以振動壓 路機(jī)的振動輾壓

11、中得以 滿足。用推土機(jī)將紅砂巖填料推平，經(jīng)履帶輾壓之，再以松土齒耙松，稱為“耙 壓”。一般耙壓遍數(shù)不得少于三遍，目的在于輾碎紅砂巖大顆粒，經(jīng)耙壓后，檢 查紅砂巖最大料徑是否滿足要求。若不滿足，應(yīng)繼續(xù)耙壓。在我施工現(xiàn)場，對 于單軸極限抗壓強(qiáng)度Ra為57Mpa的二類巖，即使直徑稍大，也能根據(jù)此方法 用320馬力的推土機(jī)壓碎，對其中個(gè)別不崩解的堅(jiān)硬顆料或靠壓實(shí)設(shè)備無法壓碎 的硬質(zhì)材料，應(yīng)予以剔除或人工擊碎，使其最大尺寸不超過壓實(shí)層厚的1/4,并 應(yīng)使料徑分布均勻，達(dá)到要求的壓實(shí)度。3.1.3路拱橫坡為了迅速排除降落在路面上的水，以減少降水對路面的浸濕和沿裂縫或接縫 滲漏入路基，通常在路表面和路基上修

12、筑成直線型或拋物線型路拱。在分層碾壓 紅砂巖路基的施工中，耙壓后并經(jīng)檢查合格的填料，在自動平地機(jī)整平后，應(yīng)逐 層將路拱橫坡增大到4%，以利路基橫向排水。3.1.4壓實(shí)度含水量控制紅砂巖填料碾壓時(shí)的含水量須控制在合適范圍之內(nèi)，按最佳含水量甲枝控 制，在我施工現(xiàn)場多次測得甲。 一般為8%125%。3.1.5輾壓確定壓實(shí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)參數(shù)壓實(shí)施工中正確選擇壓實(shí)機(jī)具并組織合理的操作，通過實(shí)驗(yàn)段的施工確定出 經(jīng)濟(jì)技術(shù)參數(shù)以用于大面積的施工。我公司承建的紅砂巖路堤 施工對不同地段的 紅砂巖在90區(qū)、93區(qū)及95區(qū)均作了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)段，最后確定了如下經(jīng)濟(jì)技術(shù)指 標(biāo)：見下表機(jī)械遍數(shù)區(qū)位320推土機(jī)耙壓18噸羊角碾振

13、動碾壓40噸光輪壓路 機(jī)碾壓90區(qū)35293區(qū)37395區(qū)385紅砂巖路堤填筑碾壓要求一覽表：（2）工作中需要注意的幾個(gè)問題a路基壓實(shí)的一般原則是：先輕后重，先慢后快，先兩側(cè)后中間（也可從中心 向兩側(cè)順次行駛輾壓）。但在紅砂巖路堤施工中，可以采用先 重后輕的施工順序， 有條件的管區(qū)可以使用60噸拖式振動壓路機(jī)碾壓數(shù)遍后，再以40噸輪式振動壓路機(jī)碾壓，以便將推土機(jī)在耙壓過程中未粉碎的紅 砂巖大顆粒繼續(xù)粉碎。b應(yīng)經(jīng)常注意檢查上的含水量和密實(shí)度，并視需要采取相應(yīng)調(diào)整措施，以達(dá)到 符合規(guī)定壓實(shí)度的要求。c壓路機(jī)在輾壓過程中應(yīng)順行車方向輾壓，不得橫壓。d壓路機(jī)行駛速度控制：壓路機(jī)行駛速度過慢，則影響生產(chǎn)

14、率，行駛過快則對 上的接觸時(shí)間過短，壓實(shí)效果較差，振動壓路機(jī)的最佳速度為36km/h。對壓實(shí)度 要求高，以及鋪上層較厚時(shí)，行駛速度要慢些。碾壓開始宜用慢速，隨著土層的逐 步密實(shí)，速度應(yīng)逐步提高。3.1.6壓實(shí)工作的控制與檢查為保證達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度，在壓實(shí)施工過程中應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行壓實(shí)的工 作的控制 與檢查，以便適時(shí)調(diào)整壓實(shí)工作。經(jīng)過對我施工段不同紅砂巖 料場取樣，確定一、 二類紅砂巖干密度為2.052.18t/mj，通過對以經(jīng)濟(jì)技術(shù)參數(shù)作控制的壓實(shí)路堤 的檢測，相應(yīng)干密度紅砂巖填筑的路堤壓實(shí)度均滿足設(shè)計(jì)要求。4路堤填筑的注意問題針對紅砂巖的施工特性，合理采取有效措施， 保證紅砂巖路堤的穩(wěn)定性及密水性

15、。4.1包邊土及封層處理：對有條件的地段，盡量在附近征用低液限粘土作包 邊上和封層。在紅砂巖路堤填筑過程中，同時(shí)進(jìn)行包邊上施工，并按“犬牙交 錯(cuò)”的形式排布，路基兩側(cè)各超填0.5米。紅砂巖路堤在冬春兩季長期停工時(shí)， 路堤表面及邊坡應(yīng)加以休整和密實(shí)，路堤表面加鋪厚度30cm的低液限粘土封層，并壓實(shí)至要求的密實(shí)度。使得路堤與外界雨水隔離，防止雨水浸泡。4.2保證排水通暢，做好雨后處理：施工過程中做出不小于4%坡度 的路 拱，路堤表面不允許積水，挖掘并修筑邊溝，路堤邊腳不得滯水。雨后紅砂巖路 堤用推土機(jī)松土器耙松、翻曬，待填料合格后按碾壓型路 堤方法碾壓，直至質(zhì)量 和壓實(shí)度合格為止。4.3填筑路堤材

16、料的級配控制：為了提高路基的強(qiáng)度和減少空隙率，增加其 在使用過程中的穩(wěn)定性，用做路堤填料的紅砂巖，一般要求其具有良好的級配， 以便有效控制紅砂巖路堤的壓實(shí)度，但是紅砂巖填料粒徑不得超過規(guī)定尺寸，原 因是粒徑過大路堤內(nèi)部的密實(shí)程度不一定符合 路堤壓實(shí)度的要求，同時(shí)不利于路 堤的水穩(wěn)定性。同時(shí)每層紅砂巖路堤填料要求相對穩(wěn)定，不宜出現(xiàn)本層各區(qū)域填 料粒徑差別過大的現(xiàn)象，原因是不同粒徑填料具有相對不同的壓實(shí)度，工后沉降 有所區(qū)別。上述問題如果不在施工中加以控制，道路在投入使用后，在自重和車 輛荷載的長期作用下，路堤空隙率發(fā)生變化，從而在路面上發(fā)生裂縫、轍槽、沉 陷等變形現(xiàn)象。4.4填切交界處的處理 填

17、切交界處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中而引起破壞，具體處理 方法主要有兩種：441挖臺階：臺階寬40100cm，高不大于本填方區(qū)填上高度，長度則隨相應(yīng) 地形而定，坡度內(nèi)側(cè)傾斜24%。4.4.2設(shè)置土工格柵：填切交界處的路基-80cm及-30cm處，為防止不均勻 沉降宜加鋪兩層上工格柵，從而確保整體受力均勻，減少橫向和縱向變形。4.5高路堤填筑：除按設(shè)計(jì)加設(shè)平臺或邊坡放緩施工外，應(yīng)預(yù)留工后沉降 量，按1%估計(jì)預(yù)留沉降高度，同時(shí)按填切交界處一樣，在高路堤的路基-80cm及 -30cm處，為防止不均勻沉降宜加鋪兩層上工格柵，確保整體受力均勻。在路堤 填筑過程中，填料性質(zhì)差別較大時(shí)，不宜分段或分幅填筑，以免不同填料

18、的界面 上形成滑動面。4.6切方段的盲溝設(shè)置紅砂巖透水性強(qiáng)，為了降低水位或攔截地下水，可在排水溝以下設(shè)置盲溝。使 富水地段的水位降低，防止切方路段在干濕循環(huán)作用下，造成紅砂巖崩解，對路基 造成病害，影響路基使用壽命。4.7 95區(qū)精加工由于紅砂巖的高吸水性及透水性，95區(qū)部分，尤其是最上面的30cm ,宜 用CBR值大于8的好土、最好是摻入水泥或石灰的改良上進(jìn)行填筑。施工時(shí)認(rèn)真 做好壓實(shí)厚度與松鋪系數(shù)關(guān)系的試驗(yàn)，確保精加工標(biāo)高等符合規(guī)范要求。4.8藍(lán)派補(bǔ)壓路堤因紅砂巖路基工后沉降量大，施工中采取一定的措施是非常有必要的，衡陽至 棗木鋪高速公路選用南非產(chǎn)250T凸三輪壓路機(jī)進(jìn)行補(bǔ)壓是一種較好的解決辦法。 藍(lán)派重型壓路機(jī)對紅砂巖路堤進(jìn)行補(bǔ)壓，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)定作如下施工要求：（1）碾壓遍數(shù)在20遍以上；碾壓速度不得小于12km/h，速度越大，激振效果越好；每碾壓5遍時(shí)應(yīng)用平地機(jī)平整，然后繼續(xù)碾壓；靠近結(jié)構(gòu)物臺背處2m,及填上高度不大于2m的結(jié)構(gòu)物頂部 處禁止碾壓。按上述要求對我 施工段進(jìn)行 補(bǔ)壓，取 得了良好的 效果，經(jīng)過對 k110+900k114+750各填筑區(qū)間補(bǔ)壓后沉降結(jié)果的統(tǒng)計(jì)：持力層為軟基的路堤沉 降量為812cm,約為填高的1/1001/150;持力