淺談高速公路紅砂巖路基施工技術(shù)與質(zhì)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(yīng)用對高速公路紅砂巖路基的施工技術(shù)與質(zhì)量控制提出個人淺見，以供參考。
【關(guān)鍵詞】 高速公路；紅砂巖路基；施工技術(shù)；質(zhì)量控制
1 概述
在寧杭高速公路路基三標(biāo)范圍內(nèi)存在強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖或砂質(zhì)泥巖，根據(jù)地勘報告，泥質(zhì)砂巖或砂質(zhì)泥巖呈磚紅色，主要成分為石英、粘土礦物，粉粒結(jié)構(gòu)，層理不清，鈣質(zhì)、粘土質(zhì)膠結(jié)；巖芯塊狀、短柱狀（5-10cm）,后可折斷，敲擊聲悶，取芯率90%，天然強(qiáng)度1.0-2.5Mpa，地基容許承載力[σ0]=300~500kPa,水穩(wěn)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(zhì)砂巖、砂巖、泥質(zhì)或砂質(zhì)頁巖等沉積類巖石，其中多數(shù)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(dāng)，壓實(shí)不足，在荷載與自然因素的作用下，均可能發(fā)生沉陷，直接導(dǎo)致路面損壞；二是易風(fēng)化的紅砂巖邊坡設(shè)計不當(dāng)或防護(hù)不良，均可能造成路基邊坡的坍落。由于紅砂巖為極易風(fēng)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(fā)生風(fēng)化剝落的病害，如果不及時處理，風(fēng)化向邊坡深部發(fā)展，引起邊坡坍落等病害，給高速公路留下質(zhì)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(huán)作用下，經(jīng)過陽光、大氣特別是雨水的重復(fù)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(qiáng)度下降較塊有的甚至達(dá)到40%左右，在機(jī)械和人力作用下易成為渣泥狀，滿載的汽車在壓實(shí)好的試驗(yàn)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(fā)性
一旦紅砂巖崩解或碾壓成細(xì)粒狀，其吸水性較強(qiáng)，很快達(dá)到飽和狀態(tài)；壓實(shí)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(qiáng)光、風(fēng)作用下水分蒸發(fā)慢一般要1天左右才能蒸發(fā)完成，但蒸發(fā)卻較為徹底，且行車作用下易揚(yáng)塵。
3.3 低粘解性
破碎后重新組合的紅砂巖，粘結(jié)性能好，易松散，作壓實(shí)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(qiáng)度具有不可逆轉(zhuǎn)性。
3.4 易風(fēng)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(fēng)化。若遇水，則不僅僅是軟化，更是加速了這種風(fēng)化過程，經(jīng)過幾次干濕循環(huán)作用，紅砂巖易風(fēng)化破碎，利于壓實(shí)。
綜上可知，紅砂巖的特性介于未風(fēng)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(xiàn)場攤鋪壓實(shí)成型，使材料具有滿足要求的密實(shí)程度，才具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，因此紅砂巖路基必須進(jìn)行良好的人工壓實(shí)。
4 紅砂巖施工用原材料基本要求
(1)石灰質(zhì)量符合GB1594-79中規(guī)定的Ⅲ級以上石灰技術(shù)指標(biāo)，石灰消解應(yīng)在用于工程7天之前完成，必須經(jīng)過監(jiān)理抽檢合格后方可用于工程施工；
(2)水泥準(zhǔn)備：天寶山牌32.5R水泥，水泥不得受潮、結(jié)塊、不得使用過期水泥，強(qiáng)度、等檢測指標(biāo)必須符合各項(xiàng)規(guī)定；
(3)紅砂巖的崩解處理：填料采用崩解后的紅砂巖，取前應(yīng)清除挖方段表層草、樹根石塊及腐殖土等。然后對紅砂巖進(jìn)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(xiàn)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(rèn)為紅砂巖的崩解處理已完成。然后將崩解后的紅砂巖運(yùn)到施工現(xiàn)場進(jìn)行路基填筑。
5 施工前對下承層的檢查驗(yàn)收
(1)檢查下承層的平整度，壓實(shí)度，橫坡，路基寬度等符合設(shè)計要求，無任何松散，軟弱地點(diǎn)，對松散軟弱地基應(yīng)換填或用路拌機(jī)翻拌晾曬后重新壓實(shí)。
(2)對放置2天以上的下承層上土前用壓路機(jī)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(xiàn)象時，用光輪壓路機(jī)進(jìn)行復(fù)壓復(fù)檢。
6 紅砂巖路基的現(xiàn)場施工技術(shù)
紅砂巖填筑施工工藝流程如下：
施工準(zhǔn)備→下承層驗(yàn)收與檢查→測量放樣→打網(wǎng)格上料→翻拌晾曬→檢測含水量→初步整平并碾壓→打網(wǎng)格布石灰和水泥→拌和→含水量與灰劑量檢測→平地機(jī)初步整平→打網(wǎng)格布水泥→混合料拌和→平地機(jī)整平→壓路機(jī)碾壓成型。
6.1 外摻石灰、水泥的用量
本標(biāo)段紅砂巖路基施工采用石灰劑量3%,水泥劑量2.5%,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，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(yùn)
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(nèi)1.5m范圍用粘土包邊。在下承層用石灰打網(wǎng)格，用挖機(jī)配合運(yùn)輸車將崩解后的紅砂巖運(yùn)至現(xiàn)場按照格子上料，裝運(yùn)紅砂巖用同一型號的車輛，以便控制每車土的數(shù)量基本相等。上好料后用推土機(jī)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(jī)配合東方紅推土機(jī)翻拌晾曬，當(dāng)含水量較最佳含水量大3～5%時用壓路機(jī)穩(wěn)壓1遍并用平地機(jī)初步整平一次，然后布設(shè)石灰網(wǎng)格開始布灰。
6.2.2 石灰布設(shè)
恢復(fù)中線、兩條邊線，布設(shè)石灰網(wǎng)格，按照網(wǎng)絡(luò)和石灰用量上灰，用平地機(jī)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(jī)配合強(qiáng)制式路拌機(jī)進(jìn)行粉碎與拌和。拌和時從兩側(cè)向中心拌和，每次重疊10～20cm。發(fā)現(xiàn)漏拌，夾層的現(xiàn)象，及時重新拌和。當(dāng)檢測含水量比最佳含水量高2～3%，灰劑量檢測合格后可進(jìn)行整平碾壓。
6.2.4 水泥的布設(shè)
用壓路機(jī)穩(wěn)壓、平地機(jī)整平后恢復(fù)中線和兩條邊線，布設(shè)石灰網(wǎng)格，按照網(wǎng)格和水泥用量布設(shè)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(shè)結(jié)束后用路拌機(jī)進(jìn)行粉碎與拌和。
(2)路拌機(jī)拌和時應(yīng)調(diào)整好刀片深度，要求拌和時嵌入下承層1～2cm，有專人隨機(jī)跟蹤每5米檢查拌和深度，防止出現(xiàn)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(biāo)志是混合料色澤一致，沒有灰條、灰團(tuán)和花面，且水分適合均勻。
(4)路拌機(jī)拌和后檢查混合料的含水量，試驗(yàn)人員按照200m取4個斷面每斷面6個點(diǎn)取樣，用EDTA法檢測灰劑量并檢測含水量，當(dāng)含水量比最佳含水量略高、灰劑量滿足要求時報監(jiān)理抽檢合格后進(jìn)行整平。
6.3 整平
整平時先用壓路機(jī)穩(wěn)壓1遍后采用平地機(jī)粗平，平地機(jī)粗平要由路基兩側(cè)向中心進(jìn)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(jī)穩(wěn)壓1遍后進(jìn)行精平，精平要求平順且有2%橫坡。每次整形都要按照規(guī)定的坡度和路拱進(jìn)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(bǔ)平整后再穩(wěn)壓一遍，重新用平地機(jī)進(jìn)行精平。
6.4 碾壓
(1)當(dāng)整平后的含水量處于最佳含水量的±2%時進(jìn)行碾壓。
(2)先用YZ14JD壓路機(jī)進(jìn)行穩(wěn)壓，碾壓順序?yàn)橛蓛蓚?cè)路肩向路中心碾壓。然后用LSS220振動壓路機(jī)強(qiáng)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(yīng)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(nèi)，碾壓時應(yīng)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(yīng)多壓2～3遍。
(3) 碾壓過程中如有反彈，松散起皮時應(yīng)及時處理（如有"彈簧"、"松散"、"起皮"等現(xiàn)象，應(yīng)及時翻開重新拌和、換填、清除或少量灑水）使其達(dá)到質(zhì)量要求。
(4) 檢測壓實(shí)度和其它項(xiàng)目如路基寬度、平整度、縱向偏位等指標(biāo)的檢測，檢測合格然后報監(jiān)理工程師檢測。
(5) 養(yǎng)生：碾壓結(jié)束后要立即進(jìn)行養(yǎng)生，先采用適當(dāng)灑水養(yǎng)生，檢測合格后立即進(jìn)行上土覆蓋。養(yǎng)生期間除灑水車外，禁止任何車輛通行
7 施工控制中應(yīng)注意的事項(xiàng)
(1)必須要嚴(yán)格控制灰土成型前的含水量與灰劑量的均勻性，因?yàn)楹靠刂撇痪鶆颍瑢䦟?dǎo)致局部彈簧、松散、起皮以及壓實(shí)度不足等質(zhì)量問題發(fā)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(zhì)量，起不到降低土的含水量與砂化作用，易發(fā)生灰團(tuán)、花白，壓實(shí)度不足等質(zhì)量問題。
(2)要嚴(yán)格控制分層填筑厚度。按照確定的松鋪系數(shù)打網(wǎng)格進(jìn)行層厚控制，過厚將會產(chǎn)生壓實(shí)不足，路拌機(jī)無法拌和與存在素土夾層等現(xiàn)象。
(3) 要加強(qiáng)邊部壓實(shí)質(zhì)量控制，要及時進(jìn)行邊破刷坡處理，做好現(xiàn)場規(guī)范、文明施工，確保路基范圍內(nèi)不積水。
(4) 要嚴(yán)格控制水泥從攤鋪到碾壓結(jié)束的成型時間,確保在水泥初凝前碾壓結(jié)束,時間范圍控制在4小時以內(nèi)較為適宜。
(5) 紅砂巖施工時對邊部要采用灰土進(jìn)行包邊處理，確保邊部壓實(shí)質(zhì)量，以防發(fā)生滑坡，包邊處理的寬度應(yīng)控制在不大于2米。
8 結(jié)語
通過寧杭高速公路的施工經(jīng)驗(yàn)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(zhì)量。
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