摘要 红砂岩性质较为特殊，周围环境不同其表现出不同的工程特性，如遇水强度降低、易软化崩解等，而未经处治的红砂岩在规范中归为不良填土范畴。因此需对红砂岩进行改良，最终达到变废为宝的效果。文章选择某公路改扩建项目为研究对象，通过试验了解红砂岩的崩解特性，分析其作用机理，研究控制红砂岩路基施工质量的措施，为同类型工程建设作有益探索。

关键词 红砂岩;崩解特性;路基施工;效果评价

中图分类号 U416.1 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）09-0181-03

引言

红砂岩在我国分布广泛，具有岩石疏松、强度低的特点。因此，红砂岩路基非常容易受到雨水和重型车辆的影响。如果红砂岩路基的质量不合格，路面就会发生开裂、断裂、损坏等事故，无法保证公路上车辆的安全。红砂岩路基施工需要特殊的技术支持和合理的施工方法相结合，才能保证施工质量。该文选择某公路项目施工实践，经室内试验了解分析红砂岩样品的化学成分、工程特性等，结合施工经验，提出有针对性的处置措施[1]。

1 工程概况

某公路改扩建项目，全长15.8 km，路面为沥青混凝土结构，项目在既有路宽基础上扩宽至7.5 m，该公路服役多年，检测显示，其回弹模量、路基压实度较低;周边为红砂岩区域，如采取借土换填措施会产生环保问题，因此须对红砂岩进行改良，科学控制施工质量，最终达到变废为宝的效果。

2 红砂岩特性

2.1 化学成分分析

于该公路施工现场随机获取红砂岩土样，根据试验规范，对其物理性质、化学成本进行测定，详见表1～3;通过表1数据可知，红砂岩土样铁元素含量丰富，主要为Fe2O3，铁元素含量较多的原因为红砂岩长时间沉积，伊利石、蒙脱石较多，该组分遇水易崩解[2]。

2.2 颗粒筛分和击实试验

影响红砂岩工程性质的另一重要因素为土壤颗粒粒径[3]，通过颗粒筛分试验了解红砂岩土样粒径分布情况，图1所示为试验结果。从图1所载明数据可知，红砂岩土样颗粒含量孔径主要介于0.075～2 mm之间，曲线不均匀系数低于5.0，曲率系数低于1.0，可知其为不良级配。

为明确土样分类，使用重型击实试验测定其含水率[4]，结果为12.73%，借助联合测定仪测定土样塑限，结果为19.61%，指数为17.29，同时测得该红砂岩最大密度为19.21 g/cm3，明确土样属粉土质砂。

2.3 CBR试验结果

土样自身强度也是路基填筑的重要指标之一，工程实践中主要控制CBR和压实度两大指标。该文通过CBR试验了解93%、95%两种压实度环境下，红砂岩土样强度参数，并对比分析崩解情况，结果如表4所示。

通过表4数据可知，从CBR强度角度看，采集的红砂岩土样基本符合公路路床填筑要求，但受濕度影响较大，在湿度环境下易出现膨胀、崩解问题，因此必须有针对性予以治理后方可用于填筑施工。

3 红砂岩的崩解特性与作用机理

崩解特性指的是受阳光、大气等条件影响，红砂岩风化速度加快，崩解为碎片、颗粒等，尤以阳光、雨季等环境下表现更为显著。红砂岩风化完全后，其强度大大衰减。红砂岩遇水崩解对其强度、膨胀性能、水稳性等有直接影响，不利于路基稳定，如不予以治理，将影响公路服役期限[5]。

对此，应确定其遇水软化特性情况，该文对红砂岩土样进行不同粒径、不同压实度工况下的崩解试验。于网板上放置采集的红砂岩土样，植入玻璃桶内，加入清水，旨在了解浸水环境下红砂岩崩解演变规律，通过电子秤称重红砂岩土样崩解全程，称重崩解完成后残余土样质量，计算占比。

图2所示为压实度不同情况下测定的崩解曲线。由图中数据可知，土样刚入水时，经由孔隙水分进入红砂岩中，排出空隙中的空气，该阶段红砂岩土样含水率直线上升，红砂岩土样遇水崩解速率非常缓慢，低于土样的饱和速率，因此该阶段曲线测点质量均大于土样质量，峰值出现于浸水约4 h，93%的压实度及95%的压实度红砂岩土样含水率近似饱和，质量曲线开始下降，崩解速度逐渐提升，占据试验主导地位，约30 h后，红砂岩土样全部崩解。对比不同压实度下的崩解曲线，崩解速率与压实度呈负相关关系，即压实度越高其土样崩解速率越低，95%压实度土样的崩解速率低于93%压实度土样。完全崩解时间与压实度呈正相关关系，即压实度越高完全崩解时间越多，93%压实度土样完全崩解时间少于95%压实度土样崩解时间[6]。

据现有研究了解，红砂岩组成材料为伊利石、石英等[7]，该组分亲水性较强，浸入水中后，组成材料与水分子结合，发生反应逐步溶于水，影响红砂岩的强度，降低其整体粘聚力，最终出现崩解情况。使用XRD衍射试验测定残余土样了解情况，经试验发现，土样崩解后矿物组成未出现变化，但含量降低，表明该文所解释的崩解机理符合实际。同时，经室内试验了解，若要确保红砂岩填料稳定性，施工中需有针对性予以治理。实践中治理措施主要有两种，其一为规避红砂岩接触水分，或降低水分浸入量，确保填料强度较高;其二为借助化学或物理方法变更红砂岩组成[8]。

4 红砂岩路基施工及质量控制

（1）规范开展崩解试验，了解红砂岩土样浸入水中后的抗压情况、性质，了解现场取土样填料情况，入水24 h后其强度低于15 MPa，肉眼观察土样分解为碎屑结构，由此判断红砂岩为Ⅱ类。虽然上文中提出，该红砂岩土样CBR值基本满足施工需求，但实际用于施工前还需预处理红砂岩，将红砂岩的水活性降低乃至消除[9]。

（2）为取得合适红砂岩填料，交通工程建设领域一般对红砂岩实施预处理，所谓预处理指红砂岩用于路基填筑施工前，经由人工洒水等措施，将红砂岩崩解加快，将易溶于水的部分剔除后用于路基填筑施工，降低直接使用后公路运营期出现病害的概率[10]。同时红砂岩浸入水中，岩体更易破碎，强度有效降低，得以软化，红砂岩挖取更容易，且有利于碾压施工。预崩解操作时应注意及时排出水分，通过耙压措施提升红砂岩的松散度，易于水分流失和蒸发，且将红砂岩中大颗粒部分排除，优化路基级配。对土样进行上述操作发现，3～4次耙压更为合理，土样级配更优，填料压实后强度更高。

（3）因选择的红砂岩土样为Ⅱ类，根据室内试验，路基施工时需掺入水泥，掺入量约4%。为提升路基施工质量，现场使用灌砂法检测改良填料的压实度，观察路基碾压后的外观，确保路基平整度高，光滑效果好，重点检查压实后沉降情况，确定其是否满足规范要求;同时，实施层层压实施工措施，400～800 m2设检测点1个，若环境较为复杂，工况较低，填料要求较高，检测点可加密[11]。图3所示为改良处理红砂岩的技术工艺情况。

5 现场施工效果评价

完成该工程路基填筑施工后，现场测试路基顶层回弹模量，测试使用便携式PFWD落锤弯沉仪，全程设测试点40个，经回弹测试，回弹模量均超过60 MPa。完成路基测试后，封闭路基，确保外界雨水等因素不影响改良红砂岩路基，同一断面设沉降观测点5个。完成路基施工后，持续检测路基弯沉情况，自然固结1.5年时间，检测路基出现最大累计弯沉1.63 cm，且无继续弯沉趋势[12]。

6 结论

该文依托某公路改扩建工程实践，通过室内试验了解了红砂岩崩解情况，提出了控制红砂岩路基施工质量的措施和方法，经该项目施工实践，取得良好效果，得出结论如下[13]：

（1）土样刚入水时，红砂岩土样含水率上升，崩解速率非常缓慢，峰值出现于浸水约4 h，约30 h后，红砂岩土样全部崩解。压实度越高其土样崩解速率越低，完全崩解所需时间也越多。

（2）红砂岩填筑施工前施水预处理，加快其崩解，3～4次耙压更利于水分流失和蒸发，土样级配更优，填料压实后强度更高。

（3）经现场测试路基顶层回弹模量，测点40个，回弹模量均超过60 MPa;路基竣工自然固结1.5年，最大累计弯沉1.63 cm，且无继续弯沉趋势。

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收稿日期：2022-03-15

作者简介：罗长林（1975—），男，本科，高级工程师，研究方向：公路桥梁与隧道工程。