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淺談高速公路紅砂巖路基施工技術與質量控制
【摘 要】 紅砂巖由于材料的特殊性，以前多為棄方或用于低等級道路的填筑，本文通過紅砂巖在寧杭高速公路路基填筑中的應用對高速公路紅砂巖路基的施工技術與質量控制提出個人淺見，以供參考。
【關鍵詞】 高速公路；紅砂巖路基；施工技術；質量控制
1 概述
在寧杭高速公路路基三標范圍內存在強風化泥質砂巖或砂質泥巖，根據地勘報告，泥質砂巖或砂質泥巖呈磚紅色，主要成分為石英、粘土礦物，粉粒結構，層理不清，鈣質、粘土質膠結；巖芯塊狀、短柱狀（5-10cm）,后可折斷，敲擊聲悶，取芯率90%，天然強度1.0-2.5Mpa，地基容許承載力[σ0]=300~500kPa,水穩性較差，該類巖土被稱為紅砂巖，不能直接用作路基填筑，需通過自然崩解后，摻石灰和水泥綜合處治后用灰土包邊用于路基中部填筑。
2 紅砂巖簡述
(1)紅砂巖屬于巖石類它包括泥巖、泥質砂巖、砂巖、泥質或砂質頁巖等沉積類巖石，其中多數因富含鐵的氧化物而呈紅色、深紅色或色，開挖后，隨著時間的推移，在大氣、陽光、特別是雨水的作用下易分解；
(2)紅砂巖常見病害可分為沉陷和坍落二類。常見病害分析如下：一是路基填料不良（紅砂巖崩解不完全），填筑施工方法不當，壓實不足，在荷載與自然因素的作用下，均可能發生沉陷，直接導致路面損壞；二是易風化的紅砂巖邊坡設計不當或防護不良，均可能造成路基邊坡的坍落。由于紅砂巖為極易風化的崩解的沉積巖，因此用紅砂巖修筑的路基邊坡在溫度與水的共同作用下極易發生風化剝落的病害，如果不及時處理，風化向邊坡深部發展，引起邊坡坍落等病害，給高速公路留下質量隱患。
3 紅砂巖的主要特性
3.1 遇水崩解和膨脹
紅砂巖在干濕循環作用下，經過陽光、大氣特別是雨水的重復作用下，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，強度下降較塊有的甚至達到40%左右，在機械和人力作用下易成為渣泥狀，滿載的汽車在壓實好的試驗路行走時最大可見20mm深的車轍。
3.2 高吸水性，透水性與難以蒸發性
一旦紅砂巖崩解或碾壓成細粒狀，其吸水性較強，很快達到飽和狀態；壓實度雖能要求，但仍有較大的孔隙率；吸水和飽和后的紅砂巖在強光、風作用下水分蒸發慢一般要1天左右才能蒸發完成，但蒸發卻較為徹底，且行車作用下易揚塵。
3.3 低粘解性
破碎后重新組合的紅砂巖，粘結性能好，易松散，作壓實度檢測時，很難取得塊狀樣品，這說明紅紅砂巖路基的整體性或板塊性較差，強度具有不可逆轉性。
3.4 易風化性
一旦外力作用下破壞，那么在大氣、陽光雨水的影響下，紅砂巖極易風化。若遇水，則不僅僅是軟化，更是加速了這種風化過程，經過幾次干濕循環作用，紅砂巖易風化破碎，利于壓實。
綜上可知，紅砂巖的特性介于未風化巖石與粘土之間。用于紅砂巖路堤和筑路材料就是具有上述的 紅砂巖填料。同其他筑路、材料一樣都需要在現場攤鋪壓實成型，使材料具有滿足要求的密實程度，才具有足夠的強度和穩定性，因此紅砂巖路基必須進行良好的人工壓實。
4 紅砂巖施工用原材料基本要求
(1)石灰質量符合GB1594-79中規定的Ⅲ級以上石灰技術指標，石灰消解應在用于工程7天之前完成，必須經過監理抽檢合格后方可用于工程施工；
(2)水泥準備：天寶山牌32.5R水泥，水泥不得受潮、結塊、不得使用過期水泥，強度、等檢測指標必須符合各項規定；
(3)紅砂巖的崩解處理：填料采用崩解后的紅砂巖，取前應清除挖方段表層草、樹根石塊及腐殖土等。然后對紅砂巖進行開挖，將開挖后的紅砂巖充分裸露在大氣、陽光、和雨水中，必要時每天用水車澆水，使其迅速分化崩解消除紅砂巖的活性，這個過程在7-14天左右。崩解處理后紅砂巖表面出現大量裂縫，大部分碎石塊巖石崩解，以腳掌推動時大塊巖石裂成碎塊巖石，即認為紅砂巖的崩解處理已完成。然后將崩解后的紅砂巖運到施工現場進行路基填筑。
5 施工前對下承層的檢查驗收
(1)檢查下承層的平整度，壓實度，橫坡，路基寬度等符合設計要求，無任何松散，軟弱地點，對松散軟弱地基應換填或用路拌機翻拌晾曬后重新壓實。
(2)對放置2天以上的下承層上土前用壓路機碾壓1遍，然后再上土，如果下承層被雨水侵蝕或放置時間更長，表面有松散現象時，用光輪壓路機進行復壓復檢。
6 紅砂巖路基的現場施工技術
紅砂巖填筑施工工藝流程如下：
施工準備→下承層驗收與檢查→測量放樣→打網格上料→翻拌晾曬→檢測含水量→初步整平并碾壓→打網格布石灰和水泥→拌和→含水量與灰劑量檢測→平地機初步整平→打網格布水泥→混合料拌和→平地機整平→壓路機碾壓成型。
6.1 外摻石灰、水泥的用量
本標段紅砂巖路基施工采用石灰劑量3%,水泥劑量2.5%,根據標準試驗，混合料的最大干密度為1.74g/cm3、最佳含水量為15%。
6.2 紅砂巖、石灰、水泥的拌和
6.2.1 紅砂巖的裝運
放出路基中線及2條邊線（邊線超寬50cm），紅砂巖填筑路基用于路基中部，在路基超寬邊線以內1.5m范圍用粘土包邊。在下承層用石灰打網格，用挖機配合運輸車將崩解后的紅砂巖運至現場按照格子上料，裝運紅砂巖用同一型號的車輛，以便控制每車土的數量基本相等。上好料后用推土機均勻攤鋪在路基上，要求表面大致平整，厚度均勻。然后用旋耕機配合東方紅推土機翻拌晾曬，當含水量較最佳含水量大3～5%時用壓路機穩壓1遍并用平地機初步整平一次，然后布設石灰網格開始布灰。
6.2.2 石灰布設
恢復中線、兩條邊線，布設石灰網格，按照網絡和石灰用量上灰，用平地機將石灰攤平，局部地方由人工配合，確保石灰攤鋪均勻。
6.2.3 石灰和紅砂巖拌和
石灰攤鋪后，用旋耕機配合強制式路拌機進行粉碎與拌和。拌和時從兩側向中心拌和，每次重疊10～20cm。發現漏拌，夾層的現象，及時重新拌和。當檢測含水量比最佳含水量高2～3%，灰劑量檢測合格后可進行整平碾壓。
6.2.4 水泥的布設
用壓路機穩壓、平地機整平后恢復中線和兩條邊線，布設石灰網格，按照網格和水泥用量布設水泥，由人工將水泥攤鋪均勻。
6.2.5 混合料的拌和
(1)水泥布設結束后用路拌機進行粉碎與拌和。
(2)路拌機拌和時應調整好刀片深度，要求拌和時嵌入下承層1～2cm，有專人隨機跟蹤每5米檢查拌和深度，防止出現夾層，同時避免拌和太深或太淺而影響石灰、水泥的劑量。
(3)拌和后的石灰、水泥含量要均勻，拌和完成的標志是混合料色澤一致，沒有灰條、灰團和花面，且水分適合均勻。
(4)路拌機拌和后檢查混合料的含水量，試驗人員按照200m取4個斷面每斷面6個點取樣，用EDTA法檢測灰劑量并檢測含水量，當含水量比最佳含水量略高、灰劑量滿足要求時報監理抽檢合格后進行整平。
6.3 整平
整平時先用壓路機穩壓1遍后采用平地機粗平，平地機粗平要由路基兩側向中心進行刮平，要有初步的路拱坡度，局部人工配合找平，粗平后檢查松鋪厚度，再用壓路機穩壓1遍后進行精平，精平要求平順且有2%橫坡。每次整形都要按照規定的坡度和路拱進行，在整形過程中，禁止任何車輛通行。對于局部低洼處，由人工將表層5cm以上翻松，并用新拌的灰土找補平整后再穩壓一遍，重新用平地機進行精平。
6.4 碾壓
(1)當整平后的含水量處于最佳含水量的±2%時進行碾壓。
(2)先用YZ14JD壓路機進行穩壓，碾壓順序為由兩側路肩向路中心碾壓。然后用LSS220振動壓路機強振碾壓2～3遍，最后用18～21t的鐵三輪開始靜壓3～5遍。碾壓時前輪輪跡應重疊前輪的三分之一寬度，碾壓速度控制在2.0-3.5Km/h范圍內，碾壓時應重疊前輪1/2輪寬，后輪必須超過兩段的接縫處，前輪壓完路基全寬時即為一遍，碾壓要由輕到重，先慢后快。路基坡腳線處應多壓2～3遍。
(3) 碾壓過程中如有反彈，松散起皮時應及時處理（如有"彈簧"、"松散"、"起皮"等現象，應及時翻開重新拌和、換填、清除或少量灑水）使其達到質量要求。
(4) 檢測壓實度和其它項目如路基寬度、平整度、縱向偏位等指標的檢測，檢測合格然后報監理工程師檢測。
(5) 養生：碾壓結束后要立即進行養生，先采用適當灑水養生，檢測合格后立即進行上土覆蓋。養生期間除灑水車外，禁止任何車輛通行
7 施工控制中應注意的事項
(1)必須要嚴格控制灰土成型前的含水量與灰劑量的均勻性，因為含水量控制不均勻，將會導致局部彈簧、松散、起皮以及壓實度不足等質量問題發生；灰劑量摻灰不均勻或灰劑量不足或局部過量，將會影響成型質量，起不到降低土的含水量與砂化作用，易發生灰團、花白，壓實度不足等質量問題。
(2)要嚴格控制分層填筑厚度。按照確定的松鋪系數打網格進行層厚控制，過厚將會產生壓實不足，路拌機無法拌和與存在素土夾層等現象。
(3) 要加強邊部壓實質量控制，要及時進行邊破刷坡處理，做好現場規范、文明施工，確保路基范圍內不積水。
(4) 要嚴格控制水泥從攤鋪到碾壓結束的成型時間,確保在水泥初凝前碾壓結束,時間范圍控制在4小時以內較為適宜。
(5) 紅砂巖施工時對邊部要采用灰土進行包邊處理，確保邊部壓實質量，以防發生滑坡，包邊處理的寬度應控制在不大于2米。
8 結語
通過寧杭高速公路的施工經驗說明紅砂巖可用作高等級公路路基填料，但只能通過自然崩解后，摻石灰和水泥綜合處治后用灰土包邊用于路基中部填筑，施工中一定要按照確定的施工工藝組織施工，以確保路基的施工質量。
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