淺析紅砂岩路基施工技術管理
工程技術
作者：張全明
摘要：紅砂岩在我國南方特別是湘南粵北分布很廣，因其特有遇水崩解塌陷以及爆破難度大的特性，使其在路基施工中具有很強的特殊性，在目前部頒相關規範中沒有相宜的處理措施，文章根據作者在衡炎高速十二標對紅砂岩路基施工管理了經驗和感想。
關鍵詞：紅砂岩；路基施工；施工技術管理
中圖分類號：U412 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）12-0069-02
1 工程概況
衡陽至炎陵高速公路第12合同段，迄於茶陵縣下東鄉的夢溪村K83+200，止於馬江鎮麻石村K92+860，全長9.6km，共有路基土石方132萬方，其中紅砂岩石方有120萬方。以長石紅砂岩為主，泥膠結結構，且膠結程度較高。紅砂岩路基的施工是本項目施工的難點。
2 紅砂岩的特點
紅砂岩廣泛分布在我國南方長江中下遊地區，特別是湘南粵北分布很廣。主要礦物成分為長石、石英、少量雲母。多為沉積岩，泥膠結結構，層狀分布，自然狀態非常密實，解理很少，按礦物質分可分為長石紅砂岩和石英紅砂岩。我們施工的標段以長石紅砂岩為主。紅砂岩按其力學性能分為三類：一類紅砂岩親水性粘土礦物質含量高，浸水後呈泥狀或，渣狀崩解：岩石自由膨脹率平均為41.340%，具有膨脹性，其單軸抗壓強度小於15Gpa，屬於軟岩；二類紅砂岩浸水呈塊狀崩解，一般具有碎屑結構特征，單軸抗壓強度在1515Gpa附近，也屬於軟岩；三類紅砂岩浸水不崩解，強度較高，其單軸抗壓強度可達60～70Gpa。我們施工標段以二、三類紅砂岩為主。
紅砂岩路塹開挖以爆破為主，輔以衝擊錘和大功率推土機開挖。由於紅砂岩的彈性模量模量較小，韌性有餘而脆性不足，導致紅砂岩的爆破比較困難，特別是長石成分含量較高長石紅砂岩，以泥膠結為主，且膠結程度較高，爆破時耗藥量大，爆破後大塊率高，需二次解炮改小，因而爆破成本很高。石英含量較高的石英紅砂岩在爆破後大塊率較低，容易破碎。
由於紅砂岩的天然結構及其礦物和化學成分，決定了紅砂岩雨水崩解軟化的工程特性。大量紅砂岩路基病害的調查研究和探討表明，紅砂岩路基的病害主要有路基的沉陷所致，而路基的沉陷往往與紅砂岩的浸水崩解相關。因此紅砂岩路堤填築要盡可能使填料破碎或預崩解，粒徑不大於30㎝。
3 紅砂岩路基施工
3.1 紅砂岩路基施工設備
根據紅砂岩路基的一些基本特點路塹開挖所需設備（以一套設備配置為例）：潛孔鑽機2台，以履帶式自行潛孔鑽機為好，手風槍4台，挖掘機（220馬力以上）3台，大功率推土機2台，破碎錘。運輸設備以大功率的雙橋自卸汽車為好。而路堤壓實的主要設備要求有60t以上的拖式羊足碾一台，自重18t以上的震動壓路機一台，推平機械中推土機功率不應小於160馬力。紅砂岩路基施工時設備的效率不及土方的一半，在設備配置時一定要充分考慮。
3.2 紅砂岩的開挖及預崩解
未開挖的紅砂岩致密且具有一定的強度，特別是二類、三類紅砂岩大多以爆破形式開挖。放置一段時間，裸露預大氣、陽光、和雨水中，在這些自然因素的作用下，促使紅砂岩塊崩解破碎，強調降低。如果紅砂岩不經過預崩解，對長石紅砂岩來講爆破的大塊率相當的高，二次解炮將浪費大量的人力和物力。采用破碎錘的成本也很大。
紅砂岩的另一種開挖形式可采用機械開挖，特別是一類紅砂岩主要以大功率推土機和挖掘機施工為主。二、三類紅砂岩也可采用機械施工，但功率要足夠大。我們在衡炎高速公路十二標的施工中采用CAT-D9L推土機（功率為460馬力）對紅砂岩（二、三類紅砂岩）進行單鉤開挖，作業效率可以達到每天1000方以上。推出來的填料較小，滿足路基填築粒徑要求，可直接進行路基填築，在連續晴天，工期較緊沒辦法進行預崩解的情況下是一種很好的施工方案，特別在距離建築物較近的時候更為優越，又能極大地避免爆破衝擊波對建築物的破壞。其施工成本比爆破施工略高或基本相當。二類、三類紅砂岩須爆破進行配合施工邊坡等機械無法施工的部分。
3.3 紅砂岩路基的爆破
由於紅砂岩大多為泥膠結，韌性較強而脆性不足，其在爆破時衝擊波能量被紅砂岩大量吸收衰減，而岩石不易破碎，且有大塊率較高的特點，我們對紅砂岩的爆破進行了爆破設計，施工檢驗效果較好，有效降低了紅砂岩的大塊率。