浅谈南方红砂岩地区路基工程设计与施工应注意的问题

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【摘要】红砂岩在我国有较大的分布，特别是我国南方地区分布更为广泛。为便于就地取材，节省工程投资，红砂岩作为路基填料得到越来越多的应用。但由于红砂岩特有的活性，容易导致路基不均匀沉降、塌陷，从而导致路面容易破损等不利影响。本文主要对南方红砂岩地区道路工程路基设计与施工中容易存在的问题进行了分析，并提出了相应的解决办法。

【关键词】南方；道路工程；路基；红砂岩；设计；施工

前言：红砂岩在地质学上也被称为红层，主要是指从侏罗纪到新近纪的陆相红色岩系。泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩、砂岩及页岩等沉积岩类的岩石，因含有丰富的氧化物呈红色、深红色或褐色，这类岩石统称为红砂岩。南方约占60%，西南、中南地区分布较广，而且以型红层分布为主，受大自然阳光、雨水、风等因素影响很大，容易引起道路工程路基沉陷、边坡失稳等病害，对工程建设影响很大，所以本文主要对南方红砂岩地区的道路工程设计与施工应注意的问题进行探讨。

1、红砂岩概述

1.1红砂岩矿物组成

红砂岩主要含有高岭石、蒙脱石、伊利石等矿物成分，含有的主要化学成分有SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3等，其中SiO2占主要部分。

1.2崩解特性与不可逆转性

红砂岩浸水容易崩解破碎的特性，叫做红砂岩的崩解特性。这与红砂岩的矿物组成成分有关。因红砂岩内含高岭石、蒙脱石、伊利石等碎屑矿物，它们亲水性较强、比表面积非常大，浸水后这些矿物吸水膨胀，软化，最后导致岩石破碎。破碎后重新组合的红砂岩，粘结性能小，不能由渣泥状逆转成碎块状和大块状，这种性质称为红砂岩的不可逆转性。

1.3工程分类

红砂岩按强度和崩解特性划分为如下三种类型：

（1）一类红砂岩，岩块天然单轴抗压强度小于15Mpa，在105℃温度下烘干后浸水24小时内，呈现渣状、泥状或粒状崩解；

（2）二类红砂岩，岩块天然单轴抗压强度小于15Mpa或稍大于15Mpa，在105℃温度下烘干后浸水24小时内，呈块状崩解；

（3）三类红砂岩，岩块天然单轴抗压强度大于15Mpa，不崩解特性与普通砂岩无区别。

1、红砂岩路基设计

从上面的叙述可知，红砂岩具有遇水崩解特性和不可逆性，而且还伴有土体膨胀的不利影响。虽然红砂岩不像软土、冻土、湿陷性黄土、膨胀土等典型的特殊不良路基土，但是其固有的特性也会对路基的稳定带来很不利的影响，所以建议将红砂岩路基也作为特殊不良路基进行处理。红砂岩路基设计应该做好下面几项工作：

（1）认真研究道路工程的岩土工程勘察报告，掌握地表水、地下水资料；调查清楚红砂岩在道路工程范围内的分布范围、深度、土体结构层次；

（2）收集当地其他涉及红砂岩的道路工程的相关设计资料和技术参数，成功和失败的工程处理措施、施工方法等资料，对于失败的教训进行认真研究，找出原因，加以借鉴。

（3）加强红砂岩路基防水、防风化措施的设计，结合坡面防护，尽量降低边坡高度，防护措施尽量选用方便且易于连续施工的方案，这样可以尽量减少自然因素、人为因素对土体的扰动和影响，保证路基、边坡等的稳定。

（4）加强道路排水工程设计，优化路基排水。

1、红砂岩路基施工

（一）施工前准备

崩解处理就是将材料开挖出来，露天堆放于材料堆场，让其经受阳光曝晒、雨水浸淋、大风吹袭。经过一段时间自然因素的反复作用，大块的红砂岩将会崩解为小粒径的土颗粒，从而减小红砂岩的水活性。判断红砂岩是否已崩解的方法：粒径为50～70cm的大块新解红砂岩块，经崩解处理若干天后，表面已出现大量裂缝并有大部分碎块岩石崩解，以脚掌推动时，大岩块裂成碎块岩堆，即认为红砂岩的崩解处理已完成。

（二）路堤填筑主要控制指标

目前江西省已出台《高速公路红砂岩路基施工技术规范》，里面提出了四个主要控制指标，我们可以作为参考。它们分别为：

（1）粒径≤25cm；

（2）松铺碾压层厚≤40cm，路基范围内的松铺碾压厚度≤30cm；

（3）最佳含水量一般在8～12%，对于一类红砂岩采用重型击实实验，对于二类红砂岩采用表面振动仪试验。

（4）压实度

（三）施工工艺流程

下图为红砂岩作为路基填料的路堤填筑施工工艺流程图：

图一，路堤填筑施工工艺流程

耙压以及整平，主要是利用外力对一些粒径较大的材料进行粉碎，以此来降低岩石的活性。在红砂岩的材料运输到现场之后，要用推土机将其摊铺，并将一些岩块碾碎，再用松土器钩松填筑层，对于一些剩余的岩块再次碾压，使其满足其要求。

最后推土机在耙压之后，90区采用50t以上的羊角碾压路机振压3到5遍，将其行驶速度控制在3km/h，在93区域要利用50t以上的羊角碾压路机压5遍，将形式速度控制在3km/h，要将岩石粒径控制在25cm以内，并且在施工中一定要对最大的粒径以及松铺的厚度进行控制，在碾压之后，其最大的粒径必须要小于25cm，松铺的厚度也要小于40cm。对于平地机的整平方式一定要由两侧开始向路中间进行推进，来回推进三次，以此来保证岩石的粒径符合标准。在平地机精平后，要利用振动压路机进行振动碾压，速度控制在4km/h，之后利用振动压路机进行碾压4次，其行驶速度控制在4km/h。对于压实时的操作一定要在两侧路边沿向路中推进，其中压路机碾压轮重叠大于50cm。

在整平之后的路堤进行洒水处理，以此来保证石块之间的，容易在碾压时进行石块的移动以及嵌琐，振动碾压主要是以拖式50t或者是振力50t以上的重型压路机进行工作，该类型压路机在大面积填方作业中，有很大的优势。

结语：在南方红砂岩地区，经大量高速公路、市政道路的工程实践已经证明，就近取材，将红砂岩作为路基填料，按照以上要求进行设计和施工可以取得很好的工程效果，不仅节省工程造价，而且还避免大量的弃方占用土地资源、污染环境，减少水土流失的发生。

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