红砂岩路基的施工技术及质量控制

1、 【内容摘要内容摘要】：介绍常吉高速公路红砂岩路基介绍常吉高速公路红砂岩路基 的施工技术及质量控制。的施工技术及质量控制。 【关键词关键词】：红砂岩：红砂岩 施工技术施工技术 质量控制质量控制 常吉高速公路第常吉高速公路第2323合同段位于湘西自治州泸溪县境合同段位于湘西自治州泸溪县境内，主线全长内，主线全长2.370km2.370km。本合同段内广泛分布着砂质泥岩、。本合同段内广泛分布着砂质泥岩、泥质砂岩、砂岩等沉积类岩石，其中多数因富含铁的氧泥质砂岩、砂岩等沉积类岩石，其中多数因富含铁的氧化物而呈红色、深红色或褐色。开挖后，在大气、阳光、化物而呈红色、深红色或褐色。开挖后，在大气、阳光、特

2、别是雨水的作用下容易崩解，符合有关红砂岩的主要特别是雨水的作用下容易崩解，符合有关红砂岩的主要特性。特性。常吉常吉23合同段泸溪互通效果图合同段泸溪互通效果图 根据不同的风化程度，本合同段内的红砂岩大致分为以根据不同的风化程度，本合同段内的红砂岩大致分为以下三类：下三类：强风化类：一般显褐色、深红色，岩芯裂隙较发育，岩质节强风化类：一般显褐色、深红色，岩芯裂隙较发育，岩质节理无明显规律。根据崩解性和强度指标，通常判断为一、二理无明显规律。根据崩解性和强度指标，通常判断为一、二类红砂岩。类红砂岩。弱风化类：主要显红色，岩芯中柱状，岩质较坚硬。根据崩弱风化类：主要显红色，岩芯中柱状，岩质较坚硬。根

3、据崩解性和强度指标，多为三类红砂岩。解性和强度指标，多为三类红砂岩。微风化类：颜色以浅红色和灰白色居多，表面比较新鲜，岩微风化类：颜色以浅红色和灰白色居多，表面比较新鲜，岩质坚硬，节理闭合，部分张开。根据强度指标，一般为四类质坚硬，节理闭合，部分张开。根据强度指标，一般为四类以上红砂岩。以上红砂岩。 路基填筑中一般只选用一、二类红砂岩，红砂岩的路基填筑中一般只选用一、二类红砂岩，红砂岩的特性在工程实践中属于难以压实的土类之一。之所以难特性在工程实践中属于难以压实的土类之一。之所以难以压实，其主要原因是这种土粘性小，活性强，水稳性以压实，其主要原因是这种土粘性小，活性强，水稳性差，压实时最佳含水

4、量的控制非常困难。我部差，压实时最佳含水量的控制非常困难。我部K177+420-K177+650K177+420-K177+650段最大填高位置（段最大填高位置（K177+570K177+570中桩）中桩）达达38.4938.49米，属于典型的高填方路基，该段填料主要来米，属于典型的高填方路基，该段填料主要来源于源于K176+770K177+420K176+770K177+420段的切方区，填料中红砂岩的段的切方区，填料中红砂岩的含量基本在含量基本在70%70%以上。故将此段路基施工进行总结分析，以上。故将此段路基施工进行总结分析，在本合同段内有着较好的代表性和指导性。在本合同段内有着较好的代

5、表性和指导性。 （1 1）及时对该段切方区的红砂岩）及时对该段切方区的红砂岩按规范方法取样进行土工试验，包按规范方法取样进行土工试验，包括天然含水量，颗粒分析，标准击括天然含水量，颗粒分析，标准击试的最大干密度和最佳含水量，液试的最大干密度和最佳含水量，液塑限及塑性指数，塑限及塑性指数， CBRCBR值，浸水崩值，浸水崩解试验等。掌握红砂岩的各项指标解试验等。掌握红砂岩的各项指标并对它进行合理分类。试验结果表并对它进行合理分类。试验结果表明红砂岩的液限在明红砂岩的液限在30%30%左右，塑性左右，塑性指数在指数在10%10%左右。粘性不强，透水左右。粘性不强，透水性大，红砂岩的最佳含水量在性大

6、，红砂岩的最佳含水量在8%-8%-12%12%左右，最大干密度在左右，最大干密度在1.9-1.9-2.1g/cm32.1g/cm3之间。之间。 （2 2）崩解试验结）崩解试验结果表明我合同段大果表明我合同段大部分红砂岩为一、部分红砂岩为一、二类红砂岩。红砂二类红砂岩。红砂岩强度不高，遇水岩强度不高，遇水易崩解。易崩解。机械名称机械名称 型号型号 数量数量 挖掘机挖掘机 PC-200 PC-200 2 2台台 自卸汽车自卸汽车 5 5吨东风车吨东风车 1010台台 推土机推土机 YT220 YT220 1 1台台 20T20T振动压路振动压路机机 YZ20C YZ20C 1 1台台 拖式羊角碾拖

7、式羊角碾 YZTY20K YZTY20K 1 1台台 （1 1）机械设备的配备）机械设备的配备 （2 2）试验路施工）试验路施工 、我们在试验路的施、我们在试验路的施工中，通过对红砂岩填筑采工中，通过对红砂岩填筑采取不同松铺厚度，控制粒径，取不同松铺厚度，控制粒径，控制最佳含水量。采用推土控制最佳含水量。采用推土机先粗平，羊角碾碾压不同机先粗平，羊角碾碾压不同的遍数，最后压路机收光。的遍数，最后压路机收光。通过轮迹的深浅以及压实度通过轮迹的深浅以及压实度检测来判定路基的密实度。检测来判定路基的密实度。因我部切方区的红砂岩主要因我部切方区的红砂岩主要以一、二类红砂岩居多，夹以一、二类红砂岩居多，

8、夹杂少量三、四类红砂岩，故杂少量三、四类红砂岩，故总体的红砂岩强度较低。经总体的红砂岩强度较低。经试验路验证，大部分超粒径试验路验证，大部分超粒径红砂岩在经过推土机耙压、红砂岩在经过推土机耙压、羊角碾的碾压后，基本上都羊角碾的碾压后，基本上都能碾碎。对个别不能碾碎的能碾碎。对个别不能碾碎的红砂岩采取人工解炮，或者红砂岩采取人工解炮，或者用挖机清出场外。用挖机清出场外。项项 目目 静静1 1振振2 2 静静1 1振振3 3 静静1 1振振4 4 松铺松铺35cm 35cm 松铺松铺40cm 40cm 松铺松铺45cm 45cm 松铺松铺35cm 35cm 松铺松铺40cm 40cm 松铺松铺45

9、cm 45cm 松铺松铺35cm 35cm 松铺松铺40cm 40cm 松铺松铺45cm 45cm 压实设备压实设备组合组合 先用推土机粗平，接着用羊足碾碾压，平地机精平，最后用先用推土机粗平，接着用羊足碾碾压，平地机精平，最后用20T20T光轮光轮振动压路机碾压收光成型振动压路机碾压收光成型压路机行压路机行走速度走速度2.03.0KM/h2.03.0KM/h方格网大方格网大小小 4m4m* *3.3.5m5m3.5m3.5m* *3.5m3.5m3m3m* *3.3.5m5m4m4m* *3.3.5m5m3.5m3.5m* *3.5m3.5m3m3m* *3.3.5m5m4m4m* *3.3

10、.5m5m3.5m3.5m* *3.5m3.5m3m3m* *3.53.5m m碾压顺序碾压顺序及遍数及遍数羊羊4 4，静，静1 1，振，振2 2，收，收1 1 羊羊4 4，静，静1 1，振，振3 3，收，收1 1 羊羊4 4，静，静1 1，振，振4 4，收，收1 1 压实系数压实系数1.09 1.09 1.11 1.11 1.12 1.12 1.08 1.08 1.09 1.09 1.11 1.11 1.08 1.08 1.09 1.09 1.11 1.11 外观质量外观质量有轻有轻微轮微轮迹迹 有轻有轻微轮微轮迹迹 有轻有轻微轮微轮迹迹 密实密实无轮无轮迹迹 密实密实无轮无轮迹迹 密实密实

11、无轮无轮迹迹 密实密实无轮无轮迹迹 密实密实无轮无轮迹迹 密实无密实无轮迹轮迹 、试验路总结、试验路总结a a、 通过本试验路段施工，证明我部拟用于路基填筑施工的机械设备配置通过本试验路段施工，证明我部拟用于路基填筑施工的机械设备配置合理，性能可靠，施工组织合理，工艺流程符合要求，并取得了各项指合理，性能可靠，施工组织合理，工艺流程符合要求，并取得了各项指导施工的控制数据，如下表：导施工的控制数据，如下表： 松铺厚度松铺厚度 40CM40CM土石混填压实设备组土石混填压实设备组合方式合方式先用推土机粗平，接着用羊足碾和振动压路先用推土机粗平，接着用羊足碾和振动压路机碾压，推土机精平，最后振动压

12、路机碾压机碾压，推土机精平，最后振动压路机碾压收光成型。收光成型。压路机行走速度压路机行走速度2.03.0KM/h2.03.0KM/h碾压顺序及遍数碾压顺序及遍数羊足碾碾压羊足碾碾压4 4遍，遍，20T20T重型光轮振动压路机先重型光轮振动压路机先静压静压1 1遍遍, ,再振动碾压再振动碾压3 3遍，再静压遍，再静压1 1遍遍压实系数压实系数1.091.09方格网大小方格网大小3.5m3.5m* *3.5m3.5mb b、采用上述控制数据在后续的试验路铺筑过程中，各项质量指标稳定，施、采用上述控制数据在后续的试验路铺筑过程中，各项质量指标稳定，施工方案经济合理。工方案经济合理。c c、土石混填

13、路段碾压后表面平整密实，无轮迹，压实度即能满足要求。、土石混填路段碾压后表面平整密实，无轮迹，压实度即能满足要求。1、施工控制、施工控制（1）填前碾压）填前碾压 路堤填筑路堤填筑前，要进行填前，要进行填前碾压，即改前碾压，即改造地形、清除造地形、清除表土及地面附表土及地面附着物，并将原着物，并将原地面碾压至要地面碾压至要求的密实度。求的密实度。 （2 2）布料）布料 上料前必须在边线位置处采上料前必须在边线位置处采用花杆挂线，要求花杆长度为用花杆挂线，要求花杆长度为2 2米，红白相间格长米，红白相间格长40cm40cm，纵向间，纵向间距为距为2020米。首先在路基两侧坡脚米。首先在路基两侧坡脚

14、线内用粘土包边，以防雨水对己线内用粘土包边，以防雨水对己成形红砂岩的侵蚀及冲刷。粘土成形红砂岩的侵蚀及冲刷。粘土宽度为宽度为2 2米，作成向内的横坡度，米，作成向内的横坡度，以保证边线处粘土得到充分压实。以保证边线处粘土得到充分压实。填筑时现场有应安排好运输路线，填筑时现场有应安排好运输路线，切方区的红砂岩填料运到填方段切方区的红砂岩填料运到填方段后，专人指挥卸料，每方格网内后，专人指挥卸料，每方格网内卸一车，用推土机粗平，严格按卸一车，用推土机粗平，严格按照花杆刻度控制松铺厚度。根据照花杆刻度控制松铺厚度。根据填筑厚度及作业面积，计算上料填筑厚度及作业面积，计算上料数量，用自卸车将填筑料按方

15、格数量，用自卸车将填筑料按方格网均匀堆放在路基上，控制每车网均匀堆放在路基上，控制每车料的数量尽可能相等。施工中避料的数量尽可能相等。施工中避免将不同类型的红砂岩同层填筑，免将不同类型的红砂岩同层填筑，对于填料中少量的大块硬质岩，对于填料中少量的大块硬质岩，应剔除或破碎，以确保路基压实应剔除或破碎，以确保路基压实的均匀性的均匀性。 （3）耙压、粗平）耙压、粗平 填料运到填方段后，卸料后采用填料运到填方段后，卸料后采用220马力以上的三齿推土机耙压、马力以上的三齿推土机耙压、粗平，其遍数应不少于三遍。粗平，其遍数应不少于三遍。（4）碾压、精平）碾压、精平 推土机耙压后，推土机耙压后，90区采用区

16、采用45t以上羊角碾振压以上羊角碾振压35遍，行驶速度遍，行驶速度控制在控制在23kmh；93区采用区采用45t以上羊碾振压以上羊碾振压45遍，行驶速度控遍，行驶速度控制在制在23kmh，基本可以保证岩石粒径控制在，基本可以保证岩石粒径控制在25cm以内。施工中以内。施工中严格控制最大粒径和每层松铺厚度，经耙压后的填料最大粒径不得大严格控制最大粒径和每层松铺厚度，经耙压后的填料最大粒径不得大于于25cm，每层松铺厚度不大于，每层松铺厚度不大于40cm。 碾压顺序及遍数规定为：羊足碾碾压碾压顺序及遍数规定为：羊足碾碾压4遍，遍，20T重型光轮振动压重型光轮振动压路机先静压路机先静压1遍遍,再振动

17、碾压再振动碾压3遍，再静压遍，再静压1遍，压路机的行驶速度均控遍，压路机的行驶速度均控制在制在34kmh。完后用平地机的整平方法是由两侧开始向路中推进，。完后用平地机的整平方法是由两侧开始向路中推进，如此往返三次，一般就可达到规定的粒径要求，最后用压路机静压如此往返三次，一般就可达到规定的粒径要求，最后用压路机静压1遍收光。压实时的操作要求，从两侧路基边沿向路中推进；压路机碾遍收光。压实时的操作要求，从两侧路基边沿向路中推进；压路机碾压轮重叠不小于压轮重叠不小于4050cm。 整平后的路堤适当洒水使石块之间有一层润滑，易于碾压时石整平后的路堤适当洒水使石块之间有一层润滑，易于碾压时石块移动、嵌

18、琐，振动碾压以拖式块移动、嵌琐，振动碾压以拖式50吨或击振力吨或击振力45t以上自行式重型压以上自行式重型压路机为佳，尤其在大面积填方作业中，其优点更为突出。路机为佳，尤其在大面积填方作业中，其优点更为突出。 压路机的碾压速度对路堤的压实有显著的影响，当铺层厚度不压路机的碾压速度对路堤的压实有显著的影响，当铺层厚度不变时，传递至填方的能量与下列因素成比例；碾压遍数变时，传递至填方的能量与下列因素成比例；碾压遍数/压路机速度，压路机速度，压路机的速度有一个最佳值，一般在压路机的速度有一个最佳值，一般在36km/h之间，但在下列情况之间，但在下列情况下建议采用偏低值下建议采用偏低值34km/h。（

19、。（1）需要高密度（）需要高密度（2）难于压实的材）难于压实的材料（料（3）铺层较厚。）铺层较厚。（5 5）含水量控制）含水量控制 在碾压前要检测含水量，红砂岩填料在碾压前含水量应在碾压前要检测含水量，红砂岩填料在碾压前含水量应控制在最佳含水量控制在最佳含水量1 1范围。对完成路段采用灌砂法进行范围。对完成路段采用灌砂法进行压实度检测，含水量用洒精燃烧法或烘干法测试。施工中路压实度检测，含水量用洒精燃烧法或烘干法测试。施工中路拱横坡采用拱横坡采用4 4。遇雨或雨后，施工表面不干时，不得开放。遇雨或雨后，施工表面不干时，不得开放交通，雨后进行施工，下层填方须重新压实，符合要求，方交通，雨后进行施

20、工，下层填方须重新压实，符合要求，方可施工。在下一层填筑前，将己完工的路基用羊角碾重新振可施工。在下一层填筑前，将己完工的路基用羊角碾重新振压一遍，形成凹凸面，以保证上下层面间的联结。压一遍，形成凹凸面，以保证上下层面间的联结。（6 6）强夯辅助）强夯辅助 另配置一台另配置一台120t120t的强夯机，自基底起每的强夯机，自基底起每5 5米填高进行一米填高进行一次强夯处理。控制吊锤次强夯处理。控制吊锤1010米的落高，以保证强夯的冲击力米的落高，以保证强夯的冲击力和均匀性。实践证明，强夯后的路基，其结构非常密实，和均匀性。实践证明，强夯后的路基，其结构非常密实，稳定性大大提高，对预防高填方路基

21、的沉降有相当明显的稳定性大大提高，对预防高填方路基的沉降有相当明显的效果。效果。（7 7）红砂岩爆破施工）红砂岩爆破施工 根据监理工程师根据监理工程师批准的爆破技术方案批准的爆破技术方案认真实施红砂岩爆破，认真实施红砂岩爆破，以便控制填料的粒径以便控制填料的粒径和边坡的成型、稳定，和边坡的成型、稳定，同时方便填筑现场控同时方便填筑现场控制层厚和碾压，减少制层厚和碾压，减少处理超粒径所费的时处理超粒径所费的时间。间。 2 2、质量控制、质量控制 （1 1）室内试验）室内试验 施工过程中应按要求频率，施工过程中应按要求频率，通过重型击实仪对不同切方段通过重型击实仪对不同切方段的红砂岩填料进行击实试

22、验，的红砂岩填料进行击实试验，获取填料的最大干密度和最佳获取填料的最大干密度和最佳含水量，以便控制现场的压实含水量，以便控制现场的压实度。度。 （2 2）室外检验）室外检验 红砂岩路基压实度试验检测比较困难，考虑到施工红砂岩路基压实度试验检测比较困难，考虑到施工中的技术要求及实际情况，我们采用了压实度试验与外中的技术要求及实际情况，我们采用了压实度试验与外观检查对比的方法，同时采用压实沉降差作为参考值：观检查对比的方法，同时采用压实沉降差作为参考值： 灌砂法检测压实度时如遇到大石块，则此试验点灌砂法检测压实度时如遇到大石块，则此试验点位弃置不用，重新选点试验。位弃置不用，重新选点试验。 外观检

23、查：要求表面平整密实，无空隙、松石、外观检查：要求表面平整密实，无空隙、松石、坑洼及大的石块存在，坑洼及大的石块存在，50t50t以上压路机振压后无明显轮以上压路机振压后无明显轮迹。迹。 压实沉降差法：在路基上用随机取样的方法布设压实沉降差法：在路基上用随机取样的方法布设观测点，测其高程，然后再用拖式观测点，测其高程，然后再用拖式50t50t压路机加振一遍压路机加振一遍观测其高程计算出沉降量。观测其高程计算出沉降量。 施工中采用压实沉降差进行压实检测，首先在压实施工中采用压实沉降差进行压实检测，首先在压实后的填石路堤纵向布点，点位间距离后的填石路堤纵向布点，点位间距离8m8m左右，横向间距左右

24、，横向间距视现场情况而定，应避免在突出的大石上和压路机不能视现场情况而定，应避免在突出的大石上和压路机不能到的地方布点。在布好的点位上用油漆做醒目的标记，到的地方布点。在布好的点位上用油漆做醒目的标记，用水准仪测量测点高程，测量时为了减少误差，准备一用水准仪测量测点高程，测量时为了减少误差，准备一块块202020cm20cm的钢质垫块，垫块中央有一个半球形突出点，的钢质垫块，垫块中央有一个半球形突出点，在测量时，将垫块放置在测点上，水准尺放在垫块突出在测量时，将垫块放置在测点上，水准尺放在垫块突出点上进行测量。然后用击振力点上进行测量。然后用击振力5050吨振动压路机作碾压检吨振动压路机作碾压

25、检测（碾压参数：车速测（碾压参数：车速2.02.04.0km/h4.0km/h，频率，频率30Hz30Hz）。然后）。然后用水准仪检测各测点高程，各测点在碾压前后的高差就用水准仪检测各测点高程，各测点在碾压前后的高差就是测点的压实沉降差。压实沉降差单点值应小于是测点的压实沉降差。压实沉降差单点值应小于5mm5mm，检测频率为每检测频率为每2000m2 2000m2 检测检测1212点。在压实面积不足点。在压实面积不足200m2200m2时，至少检测时，至少检测4 4点。点。 （3 3）红砂岩施工控制的四大要素）红砂岩施工控制的四大要素 、粒径、粒径 红砂岩颗粒不宜过大，因为未能破碎的红砂岩大颗

26、粒，在自红砂岩颗粒不宜过大，因为未能破碎的红砂岩大颗粒，在自重和车辆荷载的长期作用下，沉降不均匀，导致路面过早破坏。重和车辆荷载的长期作用下，沉降不均匀，导致路面过早破坏。另外另外 ，大粒径的红砂岩也不利于红砂岩路基的水稳定性。而且，大粒径的红砂岩也不利于红砂岩路基的水稳定性。而且，大颗粒红砂岩周围也不容易压实。导致局部压实度达不到要求，大颗粒红砂岩周围也不容易压实。导致局部压实度达不到要求，而且形成较多空隙。而且形成较多空隙。 、层厚、层厚 层厚对红砂岩的压实也有着重要的作用，既要达到合格的压层厚对红砂岩的压实也有着重要的作用，既要达到合格的压实度，又要不浪费机械台班，质量与成本达到一个均衡

27、点。这首实度，又要不浪费机械台班，质量与成本达到一个均衡点。这首先要求层厚要与所用的碾压设备的重量和功能相适应。先要求层厚要与所用的碾压设备的重量和功能相适应。 、压路机、压路机 红砂岩路基施工中，对压路机要求是非常关键的，我们这里红砂岩路基施工中，对压路机要求是非常关键的，我们这里使用的羊角碾就是针对红砂岩的碾压设备，它不仅起到碾压作用，使用的羊角碾就是针对红砂岩的碾压设备，它不仅起到碾压作用，同时还能对红砂岩起到破碎作用。同时还能对红砂岩起到破碎作用。 、含水量、含水量 试验说明，要想得到最大干密度只有控制最佳含水量，在遇试验说明，要想得到最大干密度只有控制最佳含水量，在遇水饱和后其密实度和强度下降最小。因此，其水稳定性最好。水饱和后其密实度和强度下降最小。因此，其水稳定性最好。 1、由于红砂岩易风化崩解，边坡风化剥落破坏的主、由于红砂岩易风化崩解，边坡风化剥落破坏的主要环境因素是夏季高温的暴晒与突发性降雨的冷却。因此，要环境因素是夏季高温的暴晒与突发性降雨的冷却。因此，红砂岩边坡外挖后应及时做好防护和排水，适宜采用全封红砂岩边坡外挖后应及时做好防护和排水，适宜采用全封闭式防护。坡脚是风化最强烈的部位，一般宜做坡脚矮墙。闭式防护。坡脚是风化最强烈的部位，一般宜做坡脚