眭志榮 黃彩云

摘 要：為充分利用紅砂巖作為路基填料，對(duì)紅砂巖路基施工方案進(jìn)行分析，并闡述特殊條件下的處治措施。研究認(rèn)為：紅砂巖填前預(yù)處理可以加速使其崩解穩(wěn)定;應(yīng)采取路基補(bǔ)強(qiáng)措施減少工后沉降;隔絕與水的接觸可以避免紅砂巖軟化，提高路基水穩(wěn)定性;及時(shí)封閉巖面，防止風(fēng)化。

關(guān)鍵詞：紅砂巖;強(qiáng)夯;沖擊碾壓;機(jī)械開(kāi)挖

一、引言

湖南某高速公路紅砂巖分布較廣，地形起伏不平，挖填方量較大。場(chǎng)地內(nèi)紅砂巖主要呈泥狀膠結(jié)結(jié)構(gòu)，巖石天然單軸抗壓強(qiáng)度小于15MPa，屬于一類(lèi)紅砂巖。紅砂巖在挖掘或爆破出來(lái)后，受雨水浸泡可崩解破碎，甚至軟化成泥，給施工造成很大困難。為充分利用紅砂巖填筑路堤，避免遠(yuǎn)運(yùn)取土，本文對(duì)紅砂巖路基開(kāi)挖、填筑施工方案進(jìn)行介紹，并闡述特殊情形下的應(yīng)對(duì)措施，為類(lèi)似條件下的紅砂巖路基施工提供參考。

二、挖方施工

2.1本項(xiàng)目終點(diǎn)為樞紐互通式立體交叉，連接已通車(chē)多年的國(guó)家干線(xiàn)高速公路。其中一條匝道緊鄰該干線(xiàn)公路，位于紅砂巖挖方路段，選擇安全經(jīng)濟(jì)的開(kāi)挖方案成為亟待解決的問(wèn)題。首先，爆破開(kāi)挖最常用，也比較經(jīng)濟(jì)，不足之處是產(chǎn)生的飛石嚴(yán)重危害通行的車(chē)輛、人員，引發(fā)交通事故，阻斷交通，因此并不可行。其次，紅砂巖雖然為軟巖，但泥質(zhì)膠結(jié)程度好，結(jié)構(gòu)致密，仍有一定的強(qiáng)度，采用普通挖掘機(jī)開(kāi)挖極為困難，功效低，成本高，往往事倍功半。經(jīng)綜合比較，最后選擇卡特鷹嘴鉤機(jī)，自帶推土機(jī)功能，水平分層耙松開(kāi)挖，日開(kāi)挖量約300m3。開(kāi)挖出的紅砂巖粒徑在20cm左右，無(wú)需進(jìn)行二次破碎即可用于路基填筑。

2.2對(duì)于滿(mǎn)足安全距離的挖方段，仍采用爆破開(kāi)挖。因紅砂巖的特殊性質(zhì)，爆破后的坡面極不平整，超挖、欠挖嚴(yán)重。因此要根據(jù)地形、地質(zhì)條件，充分利用各種爆破方法的特性，因地制宜的選用爆破方法，調(diào)整爆破參數(shù)，有計(jì)劃的分段分批爆破。為保證爆破后的石碴粒徑適合路基填筑，減少二次破碎，在開(kāi)挖中以小型松動(dòng)爆破為主，炮眼孔距、深度通過(guò)試驗(yàn)確定，一般不大于2米。沿開(kāi)挖邊界布置密集炮孔，使爆區(qū)與保留區(qū)間形成一定寬度的預(yù)裂縫，減弱主爆區(qū)爆破對(duì)邊坡開(kāi)挖線(xiàn)以外巖體的破壞和震動(dòng)，形成比較平整的開(kāi)挖面，最后對(duì)局部爆破不到位的巖體采用挖掘機(jī)破碎錘清除。

2.3紅砂巖路塹上路床范圍宜進(jìn)行超挖，換填密實(shí)性好的路基填料，封閉巖面，以隔絕外界雨水下滲侵蝕基底地基。

三、填方施工

3.1紅砂巖含有一定的伊利石、蒙脫石粘土礦物，水穩(wěn)定性差，存在膨脹潛勢(shì)，其工程性質(zhì)主要由粘土礦物的含量決定。研究表明，當(dāng)紅砂巖中蒙脫石含量超過(guò)5%時(shí)，巖體就會(huì)發(fā)生較明顯的膨脹崩解。紅砂巖暴露在大氣環(huán)境下，經(jīng)干濕循環(huán)交替作用，顆粒不斷碎化成渣狀或泥狀，強(qiáng)度降低，大約2個(gè)月后可達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。試驗(yàn)表明，紅砂巖經(jīng)壓實(shí)后，透水性小，穩(wěn)定性得到提高，在做好預(yù)先處理后仍可用作路基填料。填前預(yù)處理一般采用機(jī)械和人工相結(jié)合進(jìn)行破碎，也可將爆破出來(lái)的紅砂巖暴露在大氣環(huán)境中，放置一段時(shí)間任其自然崩解破碎，降低其活性，也可灑水輔助其崩解，一般經(jīng)8-20天即可達(dá)到崩解的目的。

3.2針對(duì)場(chǎng)地內(nèi)紅砂巖遇水崩解軟化的性質(zhì)，避免出現(xiàn)路基病害，適用于水面以上的路基填筑。對(duì)水塘、農(nóng)田地段，要求路堤底部填筑水穩(wěn)定性好的石塊、砂礫，填至水位以上0.5m，然后方可利用開(kāi)挖的紅砂巖填筑。

雖然在路基填筑前對(duì)紅砂巖進(jìn)行了崩解處理，但路基空隙仍然較大，在外部荷載和干濕循環(huán)作用下極易產(chǎn)生較大的工后沉降和不均勻變形。為了減少工后沉降、避免不均勻變形，需對(duì)路基進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理，改善路基的壓實(shí)效果。對(duì)高路堤路段，每4～6m填筑高度強(qiáng)夯一遍，夯錘重20噸，直徑2m，底部設(shè)有排氣孔;夯錘落距為10m。經(jīng)試夯，以前后兩擊夯沉量之差小于5cm確定夯擊遍數(shù)，最終確定單點(diǎn)夯擊4次。完成強(qiáng)夯處理后，推平夯坑，并平整壓實(shí)，滿(mǎn)鋪一層雙向土工格柵對(duì)路堤進(jìn)行加筋，可以起到約束路堤側(cè)向變形，調(diào)整不均勻變形，增強(qiáng)路堤穩(wěn)定性的作用。

對(duì)一般路堤路段，選擇在路基頂部沖擊碾壓來(lái)補(bǔ)強(qiáng)處理，采用三邊形沖擊壓路機(jī)，最大瞬間沖擊力不小于250噸，輪重16噸，動(dòng)力小于于400馬力，行駛速度不小于12km/h。路基沖擊碾壓應(yīng)大面積進(jìn)行，路段長(zhǎng)度至少大于100m，以便于壓路機(jī)作業(yè)時(shí)提高行駛速度，增加激振效果。

3.3外界積水和大氣環(huán)境干濕循環(huán)變化對(duì)紅砂巖路基水穩(wěn)定性的影響尤其重大，隨著路基土含水量的增大，紅砂巖顆粒有進(jìn)一步崩解和軟化的可能，易使路基產(chǎn)生局部沉陷，必須對(duì)紅砂巖路基需采取一些隔水、排水措施。本項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)有一處低洼漏斗區(qū)域，長(zhǎng)期積水，下挖清淤后出現(xiàn)多股涌流狀地下水，為此采取開(kāi)挖盲溝將地下水引至路基外。為避免雨水下滲影響路基穩(wěn)定，選擇在路基邊坡用粉質(zhì)粘土包邊，包邊土的厚度宜為1.5m。并在路床范圍填筑粉質(zhì)粘土作為防滲隔離層，防止表層紅砂巖浸水后軟化，強(qiáng)度降低，以及產(chǎn)生膨脹變形。

四、紅砂巖邊坡防護(hù)

觸發(fā)邊坡失穩(wěn)的因素是多種多樣的，其中水的作用是誘發(fā)邊坡失穩(wěn)的最主要因素，特別是邊坡內(nèi)部的地下水滲流對(duì)邊坡的穩(wěn)定性有著至關(guān)重要的作用。紅砂巖巖體層理、節(jié)理及裂隙發(fā)育，受外界影響特別容易風(fēng)化、崩解，長(zhǎng)期強(qiáng)度低，紅砂巖路塹邊坡的病害較多。因此，紅砂巖邊坡開(kāi)挖后必須及時(shí)防護(hù)并做好排水工程，對(duì)邊坡進(jìn)行全封閉防護(hù)。

由于紅砂巖屬軟巖類(lèi)巖石，一般性軟巖只要有合適的條件，草根可以生長(zhǎng)。對(duì)于填方邊坡，因?yàn)槁坊钪^(guò)程中已進(jìn)行了包邊處理，草灌容易扎根成活，因此可以大量采用植草灌或噴草灌方案。植草灌或噴草灌邊坡沖刷防護(hù)優(yōu)點(diǎn)極為明顯，施工工藝難度較輕，工期短，造價(jià)低。對(duì)于挖方邊坡，因紅砂巖不保水，通透性差，吸熱性強(qiáng)，日間高溫急增，夜間散熱快，土溫變化極大，一般植物難以生長(zhǎng)。根據(jù)國(guó)內(nèi)的工程實(shí)踐，紅砂巖挖方邊坡采用掛網(wǎng)客土噴播進(jìn)行防護(hù)的效果比較顯著，其防護(hù)作用包含兩個(gè)部分：掛鐵絲網(wǎng)、三維網(wǎng)的加筋錨固作用，以及草自身的防護(hù)作用。由于客土噴播前，加入了一定粘結(jié)劑，再進(jìn)行壓力噴播，使土壤產(chǎn)生一定的板結(jié)作用，有利于抵抗邊坡沖刷，防止草粒和土壤中的養(yǎng)分流失;當(dāng)植被長(zhǎng)成后，草根與網(wǎng)纏繞結(jié)成一個(gè)具有高抗拉強(qiáng)度的網(wǎng)狀整體模塊結(jié)構(gòu)，固土和防沖刷功能得以進(jìn)一步加強(qiáng)。通過(guò)生態(tài)植草防護(hù)使得邊坡防護(hù)經(jīng)濟(jì)、適用和美觀(guān)，解決了紅砂巖邊坡植物難以生長(zhǎng)的難題，使修建的高速公路成為綠色通道和環(huán)保之路。

此外坡腳易積水，也是風(fēng)化最強(qiáng)烈的部位，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)坡腳的封閉保護(hù)，需砌筑矮腳墻、護(hù)面墻等硬性防護(hù)，并及時(shí)引排地下水、雨水。

五、結(jié)論

（1）紅砂巖填前預(yù)處理可以加速使其崩解，趨于穩(wěn)定。

（2）對(duì)不同填方高度紅砂巖路基，應(yīng)采取強(qiáng)夯或沖擊碾壓等路基補(bǔ)強(qiáng)措施，減少工后沉降，提高路基強(qiáng)度、穩(wěn)定性。

（3）紅砂巖填料的水穩(wěn)定性差，易受外界積水和大氣環(huán)境干濕循環(huán)變化的影響，應(yīng)采取必要的隔水、排水措施。

（4）及時(shí)對(duì)紅砂巖邊坡進(jìn)行防護(hù)，封閉巖面，減少水的侵襲，延緩巖體風(fēng)化。

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