浅析红砂岩特性及路基施工技术

摘要:随着我国高等级公路建设的迅猛发展,用作路基填筑的材料越来越多,红砂岩就是其中一种较为理想的材料,红砂岩作为路基填料有强度高、稳定性好等诸多优点。由于材料的特殊性,以前红砂岩多用于弃方或低等级道路的填筑,但在低等级道路填筑过程中也出现了很多质量问题,用在高速公路上特别少见。本文主要对红砂岩的路基的基本特性及其施工方案等作了简要的论述。

关键词:红砂岩石;路基;施工技术

中图分类号:U213.1 文献标识码:A 文章编号:1673-0992(2010)06A-0169-01

红砂岩路基填筑施工,不同于一般的石方,亦不同于土方,它是一种特殊的填料类型,经过认真的生产实践,合理地安排压实工艺。可以修出高质量的路基。本文主要对红砂岩的路基的基本特性及其施工方案等作了简要的论述。

1红砂岩路基的基本理论

1.1 红砂岩的定义

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。

1.2 红砂岩的分类

红砂岩中的多数干燥后,浸水崩解或略有崩解。并且将浸水崩解或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。在同一红砂岩料场,一类岩和二类岩互相掺杂。以一类岩为主,掺杂有少量二类岩的红砂岩料场填料,仍按一类岩对待;以二类岩为主,掺杂有少量一类岩的料场填料,仍以二类岩对待。有一些红砂岩浸水完全不崩解,且强度高,水稳定性好,民间多年来用它作为建筑石材使用,这类红砂岩称为三类岩。

1.3 红砂岩的主要特性

1.3.1 遇水崩解和膨胀。红砂岩在干湿循环作用下,经过阳光,大气特别是雨水的重复作用下,易崩解成小碎块,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,在机械和人力作用下易成为渣泥状,满载的东风车在压实好的试验路行走时最大可见20cm 深的车辙,且这一性质不可逆转。

1.3.2 高吸水性,透水性与难蒸发性。一旦红砂岩崩解或碾压成细粒状,其吸水性较强,很快达到饱和状态;压实度虽能达到要求,但仍具有较大的孔隙率,实测达0.1~0.3左右,因此其透水性相对较强,90区的检测表明:最大透水深度可达20~30cm;吸水或饱水后的红砂岩,强光,风作用下水分蒸发慢,表层10cm 一般要一天左右才蒸发完,但蒸发却较为彻底,且行车作用下易扬尘。

1.3.3 低粘解性。破碎后重新组合的红砂岩,粘结性能小,易松散,作压实度检测时,很难取得块状样品,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。

1.3.4 易风化性。一旦外力作用下破坏,那么在大气、阳光、雨水的影响下,红砂岩极易风化。若遇水,不仅仅是软化,更是加速了这种风化过程,倘经过几次干湿循环作用,红砂岩易风化破碎,利于压实。

1.3.5 不均匀沉降。由于粒径难以100%的控制且不均匀,加上红砂。岩及易风化及遇水软化,红砂岩路基易出现较大的不均匀沉降。

2路基施工控制

2.1 施工方法

由于红砂岩不适于路堤填筑,其分布地区高速公路修建较少,相关施工技术规范中没有明确该种地质条件下的施工方法。在施工中,必须先消除红砂岩的活性,保证路基填筑密实,形成密实的不透水路堤,重点解决以下5 个问题: ①开沟排水,降低水位,提高红砂岩填筑前的基底承载力; ②采取措施控制红砂岩的粒径,使之符合规范要求; ③采用合理的工艺控制施工,使路基质量达到规范要求,不留质量隐患; ④采取措施减小路基的不均匀沉降; ⑤保障路堑边坡稳定,预防滑坡。

2.2 施工方案

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。

2.2.1 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。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。

2.2.2 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,所以要将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。

3施工注意事项

3.1 红砂岩在我国南方广泛分布,随着我国高速公路的大量修建,已经出现很多红砂岩深挖方边坡。由于红砂岩工程性质差,以前又无系统研究资料,出现过大量问题,路堑边坡应予足够的重视。

3.2 由于红砂岩易风化崩解,边坡风化剥落破坏的主要环境因素是夏季高温的暴晒与突发性降雨的冷却。因此,红砂岩边坡外挖后应及时防护并做好排水工程,适宜采用全封闭式防护。坡脚是风化最强烈的部位,一般宜做坡脚矮墙。

3.3 由于红砂岩岩性软弱,泥质含量高,遇水软化崩解,其顺层地段应充分估计顺层下滑的可能性,并据此进行重点加固,不适宜按一般软弱岩层边坡进行设计。红砂岩顺层滑坡的控制因素是软弱夹层在层间剪切作用下形成的泥化带,切层滑坡的控制因素是构造结构面。

3.4 红砂岩挖方地段,由于开挖后新鲜的红砂岩路堑暴露空气中,易风化剥落和节理发育产生崩塌,护坡可采用抹面、护面墙或挂网喷粉植草防护。红砂岩同裂隙发育、雨水影响较大,边坡设计不能按常规方法处理,需放缓至不小于1∶1。

4结束语

目前,红砂岩作为高等级公路路基工程填料,尚处于初级阶段,仍无正式的施工规范及验收标准,一般施工仍须按照土石方施工规范进行及按质量检验标准进行检测验收,密切注意其水稳定性、遇水膨胀等特点,并对相应的岩类进行必要的工前处理及处理措施,通过本项目的试验施工总结,掌握红砂岩其特性,使其得到更广泛的使用,技术更成熟及完善。

参考文献:

[1]李宏.红砂岩筑路材料的工程性质研究.云南交通与科技.2007

[2]龚蓓.探讨高速公路红砂岩地带路基修筑技术.武汉.湖北科学技术.2008