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摘要：文章以湖南省常祁高速公路為例，通過試驗(yàn)路段的施工和總結(jié)，采用加工處理后的三類紅砂巖替代摻灰改良土直接填筑下路床及低填淺挖、橫向填挖交界處、縱向填挖交界處路基，經(jīng)試驗(yàn)檢測各項指標(biāo)都滿足《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T360-2019）和《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)（第一冊土建工程）》（JTGF80/1-2017）的要求。此工藝和填筑方案既加快了施工進(jìn)度、節(jié)約了工程成本、保證了工程質(zhì)量，又保護(hù)了環(huán)境、保護(hù)了生態(tài)、節(jié)約了用地、踐行了綠色工地理念，值得推廣。

關(guān)鍵詞：紅砂巖；高速公路；下路床；可行性

1工程概況

湖南省常祁高速公路是規(guī)劃建設(shè)的華容至常寧高速公路的南段，也是茶陵至常寧高速公路的西段。該高速西接益婁衡高速，東接京港澳復(fù)線，全線位于衡陽盆地內(nèi)，起于祁東縣歸陽鎮(zhèn)，終于常寧市蓬塘鄉(xiāng)，設(shè)計速度為100km/h，主線全長32.123km，分布為紫紅色、紅褐色至灰白色，泥質(zhì)、鈣質(zhì)、鐵質(zhì)或硅鈣質(zhì)膠結(jié)的紅砂巖。常祁高速公路沿線分布的紅砂巖與其他常用的路基填料相比，強(qiáng)度差別大，大部分強(qiáng)度低、易風(fēng)化，具有明顯的崩解特性，填筑后路基自穩(wěn)能力較差，若處理不當(dāng)，路基易出現(xiàn)沉陷等病害。

2公路路基施工技術(shù)規(guī)范對路床

填筑的要求和常祁高速公路路床填料短缺的矛盾紅砂巖作為路基填料的適應(yīng)性研究，前人已經(jīng)做了許多工作。崩解后的紅砂巖抗剪強(qiáng)度高，抗?jié)B能力強(qiáng)，壓縮性低，CRB值高，滿足路基填料的指標(biāo)要求，但新的《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T3610－2019）第4.2.2條第（3）點(diǎn)要求路床、零填、填挖結(jié)合部位和挖方路段路床存在易崩解或易風(fēng)化巖石時應(yīng)進(jìn)行挖除換填（80cm～120cm）。為此本項目路床（-20cm~-120cm）、低填淺挖路基、橫向填挖交界處、縱向填挖交界處原設(shè)計均采用7%摻灰土進(jìn)行填筑。但摻配土源外購路程較遠(yuǎn)（最近的也有13.68km）、運(yùn)量大，既增加工程成本、影響工程進(jìn)度和工期，又要廢棄紅砂巖，棄土場和借土將占用大量土地，環(huán)保、水土保持和國土資源等問題突出，工程質(zhì)量、進(jìn)度難以保障。因此，針對常祁高速公路特殊的施工環(huán)境和現(xiàn)場實(shí)際，需要進(jìn)一步對紅砂巖的功能進(jìn)行評測，尋求最優(yōu)方案進(jìn)行填筑，解決原設(shè)計路床填料短缺的矛盾[1]。

3常祁高速公路沿線紅砂巖的分類特性

根據(jù)在常祁高速公路沿線挖方段和采石場系統(tǒng)取樣100個，進(jìn)行105℃烘干后浸水24h崩解試驗(yàn)和單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)后，對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分類統(tǒng)計，各類紅砂巖的分類特征見表1。根據(jù)表1特征，結(jié)合前人的研究成果[2]，常祁高速公路紅砂巖的工程地質(zhì)特性和施工特點(diǎn)，可分為“巖土”和“巖石”二大類。①“巖土”類紅砂巖：表1所述的一、二類紅砂巖，其強(qiáng)度低，在重型壓路機(jī)的振動下能夠解小，可通過壓實(shí)度來進(jìn)行檢測，一般參照填土或土石混填路堤進(jìn)行施工；一、二類紅砂巖遇水容易崩解，未經(jīng)處理和改良，不得用于路床填筑[3]。②“巖石”類紅砂巖：表1所述的三類紅砂巖，其強(qiáng)度較高，浸水不崩解或僅在棱角處有少量崩解，主要通過壓實(shí)遍數(shù)、沉降量來進(jìn)行檢測，一般參照填石路堤進(jìn)行施工。

4常祁高速公路下路床試驗(yàn)路段

的填料優(yōu)化和試驗(yàn)段結(jié)果為解決常祁高速公路路床填料短缺問題，根據(jù)三類紅砂巖強(qiáng)度較高，不崩解或僅在棱角處少量崩解的特點(diǎn)，對三類紅砂巖進(jìn)行預(yù)處理后破碎，利用破碎后未篩分的三類紅砂巖直接填筑下路床及低填淺挖路段，試驗(yàn)路段驗(yàn)證情況如下。為了和原設(shè)計的7%摻灰土填料進(jìn)行對比，本項目同時施工了以破碎三類紅砂巖未篩分碎石為填料的下路床試驗(yàn)路段和以7%摻灰土為填料的下路床試驗(yàn)路段。其中紅砂巖填料的下路床試驗(yàn)路段選在K2+600～K2+800，長度200m，摻灰土填料的下路床試驗(yàn)路段選在K2+800~K2+900，長度100m，該段路床填方在地質(zhì)條件、斷面形式等均具有代表性，適宜作為路床填方的試驗(yàn)路段。

4.1三類紅砂巖為填料的下路床試驗(yàn)段

①根據(jù)紅砂巖的特性采用一體式鉤機(jī)、挖機(jī)開挖、自卸汽車運(yùn)輸。試驗(yàn)路段施工前，先安排經(jīng)培訓(xùn)的工人在采石場精選出較好的三類紅砂巖，進(jìn)行機(jī)械（炮機(jī)）破碎到規(guī)定規(guī)格（粒徑0~10cm），進(jìn)行崩解處理（預(yù)處理）后，按照試驗(yàn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行含水量試驗(yàn)、表觀密度試驗(yàn)、顆粒大小分析試驗(yàn)等符合要求后，運(yùn)往工地填筑。②填筑以機(jī)械作業(yè)為主，人工配合。利用全站儀放出路基中線，每20m一樁，測出中樁標(biāo)高，并根據(jù)填土高度放出施工邊線和邊溝線，用石灰將試驗(yàn)段中線、邊線標(biāo)出。然后按每40m（縱向）1個橫斷面測7-11點(diǎn)，確定初始高程（H0）。在松鋪層初平后與下承層測點(diǎn)對應(yīng)，測高程（H），用羊足碾碾壓一遍或振動壓路機(jī)碾壓一遍測對應(yīng)點(diǎn)的高程（H1），再用羊足碾碾壓一遍和振動壓路機(jī)碾壓一遍測對應(yīng)點(diǎn)的高程（H2），反復(fù)碾壓直到填筑層壓到終壓時止，測對應(yīng)點(diǎn)高程（Hi）。H-Ho=H松（松鋪厚度）；Hi-Ho=H壓（壓實(shí)厚度）；H松一H壓=△H-沉降量；沉降率Si,=△H/H松；Hi-H=△Hi-沉降差；本試驗(yàn)路段采用灌水法測壓實(shí)干密度：挖大坑法，采用孔隙指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，確定相應(yīng)的施工工藝參數(shù)與壓實(shí)沉降差作為下路床施工時的壓實(shí)質(zhì)量檢測控制指標(biāo)。主要施工程序如下圖。主要施工程序③沉降差的評定方法現(xiàn)場資料：有效測點(diǎn)n和不合格數(shù)m。計算不合格率m/n和計算公式0.05+0.3596/√n評定：a.沉降差管理標(biāo)準(zhǔn)值為△H=△Ho+2σ，碾壓兩遍后檢測的沉降差小于△H值即為合格。b.如果m/n>0.5+0.3596/√n，則認(rèn)為該段壓實(shí)不符合要求，需要處理；如果m/n<0.5+0.3596/√n，則認(rèn)為該段符合壓實(shí)要求。c.如果單個測點(diǎn)的沉降差大于最大容許值△H1，需要對該處進(jìn)行局部補(bǔ)充碾壓。④質(zhì)量控制要點(diǎn)a.嚴(yán)格控制松鋪厚度，采用220馬力后掛三齒的推土機(jī)推平、勻松、來回“耙壓”遍數(shù)不小于3遍，經(jīng)“耙壓”后的紅砂巖填料最大粒徑不得超過10cm，個別超粒徑的填料，應(yīng)人工挑選出來，嚴(yán)格控制填料最大粒徑。測量松鋪石方的平均高程，計算平均松鋪厚度。b.嚴(yán)格含水量控制，在碾壓前要檢測含水量，紅砂巖填料在碾壓前含水量應(yīng)控制在最佳含水量±2%范圍內(nèi)，確保填料的含水量處于最佳狀態(tài)，當(dāng)含水量超出最佳含水量的±2%時，應(yīng)采用翻曬或?yàn)⑺M(jìn)行調(diào)整。c.碾壓遍數(shù)的控制，紅砂巖碎石土路床整平后效果應(yīng)該達(dá)到表面平順，碾壓區(qū)工作面無多余石料堆放，才能進(jìn)行下一步碾壓施工工序；紅砂巖碎石土填筑壓實(shí)使用18t拖式振動羊足碾（激振力50t）與18t自行式振動壓路機(jī)組合。d.檢測，對完成路段應(yīng)進(jìn)行回彈彎沉值檢測和壓實(shí)度檢測，壓實(shí)度采用灌水法進(jìn)行，含水量用酒精燃燒法或烘干法測試。施工過程中還要對比壓實(shí)度（壓實(shí)遍數(shù)）和沉降差的相關(guān)性。⑤試驗(yàn)段檢測結(jié)果a.平均松鋪厚度：39.5cm，松鋪系數(shù)：1.16；壓實(shí)遍數(shù)：先初平1遍，羊足碾碾壓2遍，行駛速度控制在2.5km/h，18t自行式振動壓路機(jī)強(qiáng)振3遍，最后靜壓1遍，振動碾壓速度應(yīng)控制在3.1km/h。b.現(xiàn)場碾壓完成后，實(shí)測壓實(shí)度代表值為96.7%，對應(yīng)的沉降差評定值為2.02mm，實(shí)測彎沉代表值108.66（0.01mm），未超過設(shè)計容許彎沉值179.01（0.01mm）要求[4]。

4.27%摻灰土為填料的下路床試驗(yàn)段

（原設(shè)計圖紙推薦的填料方案）①外購?fù)猎催\(yùn)距16.7km，石灰需要從郴州市桂陽縣或耒陽市購買，運(yùn)到施工現(xiàn)場需要580元/t（生石灰）。試驗(yàn)段采用路拌法施工，生石灰充分消解需要2天時間，路拌翻拌需要3－4次，才能使石灰與土拌和均勻。②碾壓時，采用振動壓路機(jī)先靜壓一遍，然后再振壓至壓實(shí)度達(dá)到規(guī)范要求止。碾壓時先慢后快、先輕后重、由兩側(cè)至中間、由低到高，輪跡重疊1/2，最大速度不超過4km/h，碾壓時應(yīng)確保均勻，無漏壓、無死角、無明顯輪跡；碾壓開始后，試驗(yàn)工程師在碾壓第二遍過后，每碾壓一遍檢測一次壓實(shí)度，并將檢測結(jié)果及時通知路基負(fù)責(zé)人并做好記錄。③機(jī)械組合：1臺挖掘機(jī)、8臺自卸車、1臺三鏵犁、1臺旋耕機(jī)、1臺推土機(jī)、1臺裝載機(jī)、1臺平地機(jī)、1臺18t振動壓路機(jī)、1臺25t振動壓路機(jī)、1臺灑水車。④試驗(yàn)結(jié)果a.最大干密度：1.79g/cm3。最佳含水量：15.5%。含水量控制在最佳含水量±2%左右時，下路床第六遍壓實(shí)后的壓實(shí)度能夠達(dá)到驗(yàn)評標(biāo)準(zhǔn)的要求，第六遍壓實(shí)后壓實(shí)度平均為97.4%，最低96.1%；松鋪系數(shù)1.311。b.壓實(shí)遍數(shù)和壓實(shí)度檢測情況對比見表2。c.下路床實(shí)測彎沉代表值139.04（0.01mm），盡管仍未超過設(shè)計容許彎沉值179.01（0.01mm）要求，卻比三類紅砂巖填料填筑的下路床彎沉代表值要大許多。

5結(jié)論

①經(jīng)過試驗(yàn)路段的施工驗(yàn)證和對比，三類紅砂巖由于強(qiáng)度較高、不崩解或極少量的崩解，破碎后，可直接用作下路床填料。②在路床填料嚴(yán)重短缺的地區(qū)，如果三類紅砂巖較多，分選較容易，可以推廣在下路床和淺挖低填路段直接使用。③三類紅砂巖直接用做路床填料的質(zhì)量控制關(guān)鍵：三類紅砂巖的野外標(biāo)志明顯，工人分選熟練；部分棱角處有少量浸水能崩解的三類紅砂巖需進(jìn)行預(yù)處理，崩解掉較軟弱部分；三類紅砂巖的破碎質(zhì)量，特別是破碎后的粒徑應(yīng)控制在10cm以內(nèi)；施工機(jī)械組合的選擇也非常關(guān)鍵，推薦使用常祁高速公路試驗(yàn)路段的機(jī)械組合：18t拖式振動羊足碾（激振力50t）與18t自行式振動壓路機(jī)組合。④踐行綠色工地理念，充分利用挖余紅砂巖中三類紅砂巖替代7%摻灰土作為高速公路下路床填料是可行的，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)

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[2]朱貌賢,陳曉斌.紅砂巖粗粒土路基填料試驗(yàn)分析[J].廣州建筑,2007(03):13-16.

[3]陳宇亮,周志剛,李雪連,等.贛中紅砂巖填料路基動態(tài)模量現(xiàn)場影響因素研究[J].公路交通科技,2014,31(03):13-17.

[4]JTGF80/1—2017,公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)（第一冊土建工程）[S].

作者:李海英 羅桂林 鐘雯 單位:安徽省高等級公路工程監(jiān)理有限公司 長沙華南土木工程監(jiān)理有限公司 南華大學(xué)