淺議紅砂巖路基的處理原則與施工工藝

1、淺議紅砂巖路基的處理原則與施工工藝論文關(guān)鍵詞：紅砂巖路基涵義施工工藝論文摘要：隨著我國(guó)高等級(jí)公路建設(shè)的迅猛發(fā)展，用作 路基填筑的材料越來(lái)越多，紅砂巖就是其中一種較為理想的 材料，紅砂巖作為路基填料有強(qiáng)度高、 穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點(diǎn) 由于材料的特殊性，以前紅砂巖多用于棄方或低等級(jí)道路的 填筑，但在低等級(jí)道路填筑過(guò)程中也出現(xiàn)了很多質(zhì)量問(wèn)題， 用在高速公路上特別少見(jiàn)。本文對(duì)紅砂巖的路基的基本知識(shí) 及其填筑技術(shù)作了簡(jiǎn)要的論述。0 引言紅砂巖是指泥質(zhì)或砂質(zhì)頁(yè)巖等沉積類巖石，其中多數(shù)因 富含鐵的氧化物而呈紅色、深紅色或褐色，開(kāi)挖后，隨著時(shí) 間的推移，在大氣、陽(yáng)光、特別是雨水的作用下易崩解。該 類巖石稱紅砂巖。

2、1 紅砂巖路基的基本理論1.1 紅砂巖的分類通過(guò)資料查找紅砂巖中的多數(shù)干燥后， 浸水崩解或略有崩解。并且將浸水崩解或崩解的紅砂巖稱為 一類巖；浸水崩解不強(qiáng)烈或略有崩解的紅砂巖稱為二類巖。 在同一紅砂巖料場(chǎng)，一類巖和二類巖互相摻雜。以一類巖為 主，摻雜有少量二類巖的紅砂巖料場(chǎng)填料， 仍按一類巖對(duì)待； 同理，以二類巖為主，摻雜有少量一類巖的料場(chǎng)填料，仍以 二類巖對(duì)待。有一些紅砂巖浸水完全不崩解，且強(qiáng)度高，水 穩(wěn)定性好，民間多年來(lái)用它作為建筑石材使用，這類紅砂巖 稱為三類巖。1.2 紅砂巖的主要特性1.2.1 遇水崩解和膨脹紅砂巖在干濕循環(huán)作用下，經(jīng)過(guò)陽(yáng)光，大氣特別是雨水的重復(fù)作用下，易崩解成小碎塊

3、,體積略有增加，膨脹率約為 14% 。崩解后的紅砂巖遇水軟化，強(qiáng) 度下降較快（有的甚至達(dá) 40% 左右），此時(shí)，在機(jī)械和人力 作用下易成為渣泥狀，滿載的東風(fēng)車在壓實(shí)好的試驗(yàn)路行走 時(shí)最大可見(jiàn) 20cm 深的車轍，且這一性質(zhì)不可逆轉(zhuǎn)。1.2.2 高吸水性， 透水性與難蒸發(fā)性一旦紅砂巖崩解或碾 壓成細(xì)粒狀，其吸水性較強(qiáng)，很快達(dá)到飽和狀態(tài)；壓實(shí)度雖 能達(dá)到要求，但仍具有較大的孔隙率，實(shí)測(cè)達(dá) 0.10.3 左右， 因此其透水性相對(duì)較強(qiáng)， 90 區(qū)的檢測(cè)表明：最大透水深度可 達(dá) 2030cm; 吸水或飽水后的紅砂巖， 強(qiáng)光， 風(fēng)作用下水分蒸 發(fā)慢，表層 10cm 一般要一天左右才蒸發(fā)完，但蒸發(fā)卻較為 徹

4、底，且行車作用下易揚(yáng)塵。1.2.3 低粘解性破碎后重新組合的紅砂巖，粘結(jié)性能小， 易松散，作壓實(shí)度檢測(cè)時(shí)，很難取得塊狀樣品，這說(shuō)明紅砂 巖路基的整體性或板快性較差，強(qiáng)度具有不可逆轉(zhuǎn)性。1.2.4 易風(fēng)化性一旦外力作用下破壞， 那么在大氣、 陽(yáng)光、 雨水的影響下，紅砂巖極易風(fēng)化。若遇水，則不僅僅是軟化， 更是加速了這種風(fēng)化過(guò)程，倘經(jīng)過(guò)幾次干濕循環(huán)作用，紅砂 巖易風(fēng)化破碎，利于壓實(shí)。1.2.5 不均勻沉降由于粒徑難以 100% 的控制且不均勻， 加上紅砂。巖及易風(fēng)化及遇水軟化，紅砂巖路基易出現(xiàn)較大 的不均勻沉降。2 處理紅砂巖的活性紅砂巖在爆破開(kāi)挖出來(lái)后，受陽(yáng)光，大氣特別是士雨水 的作用而迅速風(fēng)化

5、崩解，由大塊狀風(fēng)化崩解成碎塊關(guān)，當(dāng)有 雨水或浸水時(shí)，在機(jī)械作用（汽車、挖掘機(jī)）和人力作用下 而成為渣泥狀，但破碎后重新組合的紅砂巖，粘結(jié)性能小， 不能由渣泥狀逆轉(zhuǎn)成碎塊狀和大塊狀。這種性質(zhì)稱為紅砂巖 的不可逆轉(zhuǎn)性。紅砂巖浸水崩解性的強(qiáng)弱和紅砂巖膨脹勢(shì)的 大小，稱為紅砂巖的活性。浸水崩解愈強(qiáng)膨脹勢(shì)的大小，稱 為紅砂巖的活性。浸水崩解愈強(qiáng)膨脹勢(shì)愈大的紅砂巖，其活 性愈大。用來(lái)修筑路堤時(shí)，活性愈大的紅砂巖形成路基病害 的可能性愈大。3 施工工藝路基施工方案的關(guān)鍵要確定三項(xiàng)指標(biāo)：一是壓實(shí)設(shè)備類 型；二是松鋪層厚；三是檢測(cè)辦法。根據(jù)石方路基穩(wěn)定原理 的定性分析、紅砂巖的物理、力學(xué)性能及已往紅砂巖路基的

6、施工經(jīng)驗(yàn)確定具體的施工方案。 壓實(shí)設(shè)備選擇激振力 35 噸 以上的壓路機(jī)，也即 YZ20 以上壓路機(jī)。之所以選擇 YZ20 以上壓路機(jī)，主要是 YZ20 以上壓路機(jī)激振力大，各類型號(hào) 的 YZ20 壓路機(jī)激振力均在 350KN 以上， 最大靜線壓力也在 580N/cm 以上，激振力大，有利于在碾壓過(guò)程中對(duì)巖石進(jìn)行 二次解小；其次采用壓路機(jī)施工進(jìn)度有保證，且壓路機(jī)操作 簡(jiǎn)單，施工成本低。 松鋪層厚最初根據(jù)公路工程路基施 工規(guī)范( JTJ033-95 )，確定為 50cm ，石料最大粒徑不大于 30cm 。在試驗(yàn)路段的鋪設(shè)中，發(fā)現(xiàn)有部分強(qiáng)度低的紅砂巖極 易破碎， 且紅砂巖通過(guò)爆破解小后細(xì)料占有相當(dāng)

7、部分的比重， 與別的石質(zhì)有明顯區(qū)別，所以最初把紅砂巖完全當(dāng)作填石路 堤的構(gòu)想不完全正確。實(shí)際上紅砂巖在大噸位壓路機(jī)的激振 作用下，最初的填石結(jié)構(gòu)的特性，發(fā)生了變化，它變?yōu)榱送?石混填結(jié)構(gòu)。但同時(shí)由于分層厚度過(guò)大，通過(guò)挖驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，石 料架空現(xiàn)象較多， 也即單點(diǎn)合格率低， 為進(jìn)一步克服這一點(diǎn)， 后將松鋪層厚由 50cm 改為 35cm ，最大粒徑由 35cm 改為 23cm 。眾所周知路基填土是典型的擾動(dòng)的顆粒、水和空氣組成 的三相體材料，不同種類的填土，壓實(shí)特性也不相同。而土石混合料的壓實(shí)特性是大小顆粒在力的作用下克服顆粒間阻 力產(chǎn)生位移的過(guò)程，即大小顆粒全新排列，相互靠近，使孔 隙體積減少，單位

8、體積內(nèi)固體顆粒數(shù)量增加的過(guò)程。土石混 合料的壓實(shí)不僅與粗粒的風(fēng)化程度有關(guān)， 而且與其含量有關(guān)， 當(dāng)粗粒含量低于 40% 時(shí)，粗粒料在壓實(shí)土體中僅作為不可壓 縮的骨料，混合料的壓實(shí)細(xì)料起決定性作用。紅砂巖本身的 特點(diǎn)，使其在大噸位壓路機(jī)作用下大顆粒的材料減少，不能 起到骨架作用，只能作為不可壓縮的包裹體，壓實(shí)特性介于 純土和純石之間，但其密度則因粗粒的存在而有不同程度的 改變。紅砂巖填筑路基并不是純粹意義上的石方填筑，而實(shí)際 上是土石混填，因此在實(shí)際施工中我們采用土石混填的施工 規(guī)范來(lái)進(jìn)行施工。所以在后續(xù)的試驗(yàn)路段鋪設(shè)時(shí)就規(guī)定松鋪 厚度為 35cm ，石料最大粒徑不超過(guò)最大松鋪厚度的2/3 即（23cm ）。通過(guò)在以后進(jìn)行的挖驗(yàn)以及沖壓補(bǔ)強(qiáng)的沉降觀測(cè) 證明這是成功的。4 施工中的建議4.1紅砂巖干燥狀態(tài)下單軸抗壓強(qiáng)度為 3060MPa，自 然狀態(tài)下單軸抗壓強(qiáng)度為1530MPa ,飽水強(qiáng)度為 020MPa ;其礦物成分主要以石英、 長(zhǎng)石、巖屑、泥質(zhì)為主；4.2對(duì)紅砂巖填筑路基， 應(yīng)采用YZ20型以上（即最大激 振力為350KN以上）的壓路機(jī)，松鋪層厚控制在 35cm，攤 鋪前最大粒徑控制在 23cm以內(nèi)的施工方案；4.3在施工中，應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)控，特別是應(yīng)嚴(yán)格對(duì)松鋪層厚和 最大粒徑的控制，由于紅砂巖的壓實(shí)度檢測(cè)精度受