红砂岩填料在路基填筑中的处理及应用研究

红砂岩填料在路基填筑中的处理及应用研究

李明强

中国水利水电第三工程局有限公司 陕西西安 710000

摘要：红砂岩具有较低强度、较强吸水性、较低液塑性的优点，在公路建设中得到广泛应用。若路基填筑中采用其他土料，不仅延长工期，而且还会增加巨额资金，也会破坏生态环境。因此，路基填筑中采用红砂岩具有重要经济价值及环保意义。本文首先分析红砂岩的基本性质，然后重点探讨红砂岩填料在路基填筑中的应用，以望对后期的相关工艺提供参考借鉴。

关键词：红砂岩填料；路基填筑；应用

近几年来，随着社会经济的发展，公路业也得到飞速发展。公路行业的发展，也推动了筑路技术的提高，同时也带动了路基填筑材料种类的更新^[1]。红砂岩就是其中一种填筑材料，但应认识到未经处理的红砂岩，有着较差的自稳定能力，容易出现沉陷病害，直接影响路基稳定性。因此，研究红砂岩的工程性质，选择科学护理的路基填筑技术具有重要意义。

一、红砂岩的基本性质

1、矿物成分

采用X光粉晶衍射、薄片显微照像等技术，分析红砂岩的矿物成分，可将红砂岩分为粒状碎屑结构、泥状结构两大类，其成分如下表1所示。泥状结构的红砂岩含有粘土矿物，其质量分数约为20%。

表1 两种不同红砂岩的矿物成分质量分数

2、工程性质

根据红砂岩的浸水崩解强弱可将其分为三类，即Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。Ⅰ类红砂岩：有着较高亲水性粘土矿物含量，烘干试样浸水24小时后呈现泥状或者渣状崩解。自由膨胀率均值约42.67%。泡水时间对压实试件浸水膨胀量影响较小，但随着实次数的增加而不断增加。Ⅱ类红砂岩一般具有碎屑结构特征，自由膨胀率均值约18.56%，有着较好的水稳定性及强度稳定性^[2]。Ⅲ类红砂岩：烘干试样浸水24小时后不崩解，崩解量小于总重量的1%，有着较高强度。

通过实践发现，红砂岩的工程性质如下：（1）较高吸水、容易透水及难蒸发。当红砂岩崩解或者碾压成细粒状，有着较强吸水性，很快达到饱和状态。压实度可达到规定要求，但仍有较大孔隙率。由于有着较强透水性，其透水深度最大可达到25厘米左右。吸水及饱水后的红砂岩，在强光及强风作用下，其蒸发相对较慢。（2）容易崩解及膨胀。红砂岩在干湿循环作用下，经过阳光，尤其在雨水作用下，极易崩解成小碎块，增加体积。崩解后红砂岩遇水则会软化，其强度也会下降。（3）较低粘结性。破碎后重新组合的红砂岩，有着较小粘结性能，且容易松散。（4）容易风化。在外力作用下，由于受到温度、大气及湿度影响，红砂岩容易风化^[3]。若遇水，不仅仅是软化，更会加速风化过程。经过几次干湿循环作用后，容易风化破碎，利于实践压实。

二、红砂岩填料在路基填筑中的应用分析

以某段公路改建工程为例，通过现场检测、室内改良等，制定了红砂岩填筑路基的技术。采用防水土工布包边方法对加固红砂岩路，通过埋置水平测斜管、沉降板等仪器来观测红砂岩路段。路基施工机械有挖掘机、推土机、平地机、自卸汽车、振动压路机、洒水车。路基施工中的检测是确保质量关键。

试验段的位置没有深谷陡坡，且原地面积纵坡相对较小，采用分层填筑法，如下图1所示。按照下承层白灰打格；卸填红砂岩；推土机摊铺整平；平地机精平；压路机碾压；压实度检测；平整度、宽度及横坡度检查。红砂岩填料先进行了人工崩解预处理，再运往1千米处的试验段进行填筑。对红砂岩进行洒水预崩解中保证粒径小于25cm，对工程性质进行试验检测，其塑性指数18，液限为43，塑限为26。挖深3米的土质含水率在12%左右，且颗粒级配合较合适，可直接作用于路基填筑。

图1 分层填筑法

填筑路基的空间是各种状态的红砂岩，为了使红砂岩间、红砂岩与原地面间能够紧密结合，根据基底水文、土质、坡度及植被采取对应措施。首先，清除基底原地面。包括路基范围内的通信、电力设备、道路、房屋、坟墓等构造物；当路基原地面是松土或者耕地时，预先将种植土、有机质土都全部清理掉，其深度超过15厘米。对于有地面积水的路段，可采用30厘米后或者设置隔离层的石灰、水泥等无机物，确保路基水稳定性。其次，基底填筑前的处理。当地面横坡坡度超过1：10，路堤高度超过50厘米时，基底可不进行处理。若路堤高度不超过50厘米，需清除地面原草皮等杂物。当地面横坡在1：10-1：5时，需铲除地面杂物、草皮及积水等。若地面的横坡在1：5-1：2.5时，应挖出覆盖层，并将基岩挖成台阶。再次，路基填筑。采用水平分层填筑法，分成水平层次，逐层线上填筑。若地面不平，则由最低处分层填起，且填土的松铺厚度应根据压实机械的有效压实深度来确定，不同类型的红砂岩不在同层进行填筑。在铺设防水土工布前，应在路基表面挖坑槽到埋管位置，整平基床，并安装拼接测斜管后再进行回填，采用压路机来整平碾压。防水土工布铺设在红砂岩填筑区域下方，其土布搭接宽度超过10厘米。最后，路基填筑压实。在机械作用下，未崩解的团粒容易破碎。为了确保压实度能够满足实践要求，压实机械与压实工艺需合理搭配，尽量在最佳含水率下压实。采用推土机联合平地机找平，并检验对应点的松铺厚度

^[4]。分别测量压实前后的高程来确定压实厚度，并计算松铺系数，控制每车土方的摊铺面积及厚度。由于红砂岩填料有膨胀特性，在填筑到路基后有一定的膨胀或者收缩变形，对路基的稳定性有着较大威胁。因此，应通过观测红砂岩填料路基的变形特性，从而判断路基地面的稳定性。

三、结束语

综上所述，由于红砂岩自身具有的地域差异性，在公路工程设计及施工中，应进行充分实验研究，从而提出红砂岩处置方案，最终满足公路路基施工要求，确保路基稳定性。

参考文献：

[1]王文军,吴尽.试论红砂岩填料在路基填筑中的处理及应用[J]. 城市建设理论研究:电子版, 2015, 1(020):9700-9701.

[2]高乐. 关于红砂岩在路基填筑中的使用与处治[J]. 低碳世界, 2018,5(1):56-57.

[3]胡栾乔,谭强, 朱曙光. 大吨位,高激振力压路机应用于红砂岩,泥岩路基填筑施工技术[J]. 工程建设与设计, 2021,5(2):52-53.

[4]李治新. 使用红砂岩的路基填筑技术[J]. 公路交通科技：应用技术版, 2017，6(3):3-5.