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红砂岩路基的处理原则与施工工艺

时间:2017-07-18 访问人数:

 

红砂岩是指泥质或砂质页岩等沉积类岩石,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,随着时间的推移,在大气、阳光、特别是雨水的作用下易崩解。该类岩石称红砂岩。

一、红砂岩路基的基本理论

1.红砂岩的分类

浸水崩解的红砂岩称为一类岩;浸水崩解不强烈或略有崩解的红砂岩称为二类岩;浸水完全不崩解,且强度高,水稳定性好这类红砂岩称为三类岩。

2红砂岩的主要特征

体积略有增加,膨胀率约为1~4%.崩解后的红砂岩遇水软化,强度下降较快。  

高吸水性,压实度虽能达到要求,但仍具有较大孔隙率,实测达0.10.3左右。

低粘解性,粘结性能小,易松散,作压实度检测时,很难取得块状样品,这说明红砂岩路基的整体性或板快性较差,强度具有不可逆转性。

易风化性,。

不均匀沉降,易风化及遇水软化,红砂岩路基易出现较大的不均匀沉降。

3处理红砂岩的活性

红砂岩浸水崩解性的强弱和红砂岩膨胀势的大小,称为红砂岩的活性。浸水崩解愈强膨胀势愈大的红砂岩,其活性愈大。用来修筑路堤时,活性愈大的红砂岩形成路基病害的可能性愈大。

4施工工艺

路基施工方案的关键要确定三项指标:一是压实设备类型;二是松铺层厚;三是检测办法。根据石方路基稳定原理的定性分析、红砂岩的物理、力学性能及已往红砂岩路基的施工经验确定具体的施工方案。

压实设备选择激振力35吨以上的压路机,也即YZ20以上压路机。之所以选择YZ20以上压路机,主要是YZ20以上压路机激振力大,各类型号的YZ20压路机激振力均在350KN以上,最大静线压力也在580N/cm以上,激振力大,有利于在碾压过程中对岩石进行二次解小;其次采用压路机施工进度有保证,且压路机操作简单,施工成本低。

松铺层厚最初根据《公路工程路基施工规范》(JTJ033-95),确定为50cm,石料最大粒径不大于30cm。在试验路段的铺设中,发现有部分强度低的红砂岩极易破碎,且红砂岩通过爆破解小后细料占有相当部分的比重,与别的石质有明显区别,所以最初把红砂岩完全当作填石路堤的构想不完全正确。实际上红砂岩在大吨位压路机的激振作用下,最初的填石结构的特性,发生了变化,它变为了土石混填结构。但同时由于分层厚度过大,通过挖验发现,石料架空现象较多,也即单点合格率低,为进一步克服这一点,后将松铺层厚由50cm改为35cm,最大粒径由35cm改为23cm

众所周知,路基填土是典型的扰动的颗粒、水和空气组成的三相体材料,不同种类的填土,压实特性也不相同。而土石混合料的压实特性是大小颗粒在力的作用下克服颗粒间阻力产生位移的过程,即大小颗粒全新排列,相互靠近,使孔隙体积减少,单位体积内固体颗粒数量增加的过程。土石混合料的压实不仅与粗粒的风化程度有关,而且与其含量有关,当粗粒含量低于40%时,粗粒料在压实土体中仅作为不可压缩的骨料,混合料的压实细料起决定性作用。红砂岩本身的特点,使其在大吨位压路机作用下大颗粒的材料减少,不能起到骨架作用,只能作为不可压缩的包裹体,压实特性介于纯土和纯石之间,但其密度则因粗粒的存在而有不同程度的改变。

红砂岩填筑路基并不是纯粹意义上的石方填筑,而实际上是土石混填,因此在实际施工中我们采用土石混填的施工规范来进行施工。所以在后续的试验路段铺设时就规定松铺厚度为35cm,石料最大粒径不超过最大松铺厚度的2/3即(23cm)。通过在以后进行的挖验以及冲压补强的沉降观测证明这是成功的。

5施工中的建议

红砂岩干燥状态下单轴抗压强度为3060MPa,自然状态下单轴抗压强度为1530MPa,饱水强度为020MPa;其矿物成分主要以石英、长石、岩屑、泥质为主

对红砂岩填筑路基,应采用YZ20型以上(即最大激振力为350KN以上)的压路机,松铺层厚控制在35cm,摊铺前最大粒径控制在23cm以内的施工方案;

在施工中,应严格监控,特别是应严格对松铺层厚和最大粒径的控制,由于红砂岩的压实度检测精度受试坑的大小影响较纯土方大,施工中重在以压实遍数控制工程质量;

为提高红砂岩路基的单点合格率,建议对成型后的红砂岩路基采用大吨位压实机具进行一定范围的冲压补强;如果采用CYZ25冲击压路机进行冲压补强,则平均沉降在7CM以内,单点合格率达90%以上可认为路基质量合格。