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紅砂巖特征及填料施工方法略論

發布日期:2020-01-29  瀏覽次數:96
 摘 要:本文介紹了紅砂巖的分布和主要特征,介紹了紅砂巖的物理化學特性,并對其做為高速公路的路基填料使用,進行了可行性研究評判。

關鍵詞:紅砂巖; 理化特征; 填料工藝 
第一章
1.1紅砂巖的分布和主要特征
    紅砂巖屬于湖相沉積巖,主要包括碎屑巖類和粘土巖類,因其粘土巖類中三價離子的混入,使巖石成紅色,故成紅砂巖,因其湖相沉積的特點,其顆粒篩選性差,紅砂巖在我國分布較為廣泛,尤其在山區公路建設過程中大量存在。
1.2 紅砂巖的不良特性
紅砂巖吸水性強、在大氣環境或干濕循環作用下,巖塊易崩解破碎,顆粒軟化,因此不能直接做路基填料,需經過處理。同時對紅砂巖邊坡的防護也帶來一定的不良影響。
第二章 紅砂巖的物理化學性質
對于工程中遇到的紅砂巖問題應首先了解其物理和化學性質才能采取相應的方法進行處理。
1.紅砂巖主要包括碎屑巖類(主要含有礫巖、砂巖、粉砂巖)和粘土類(主要有泥巖、頁巖),另外還有一組是泥灰巖。碎屑巖中含有5﹪~15﹪粘土礦物、云母及泥質方解石,粘土巖中又都含有30﹪~50﹪的碎屑物,大多數巖樣都含有5﹪~10﹪的使巖石呈紅色的鐵質物。
2.粘土巖的組成物質主要是粘土礦物,粘土礦物主要有蒙脫石、高嶺石、伊利石、等幾種。
3.粘土巖中混有一定量的三價鐵離子,不僅降低了巖石中粘土礦物的含量,更重要的是高電價的三價鐵離子減低了顆粒表面的電場強度,降低了粘土顆粒吸附水的能力,使粘土顆粒能媳婦水膜的厚度也相應減薄,這就減小了粘土巖的液限、塑性指標、及自由膨脹率,增大了CBR值增強了粘土巖的水穩定性,所以紅砂巖水穩定性較好經過處理后可以作為路基填筑材料。
4.紅砂巖一般節理較發育,易風化,易崩解。節理呈X形,較規則,以構造為主。
5.為了便于試驗和分析,將紅砂巖按其強度和崩解特性劃分為三種類型:
(1)一類紅砂巖:巖塊天然單軸抗壓強度小于15MP,在105°C溫度下烘干后浸水24/h內,呈現渣狀,泥狀或粒狀崩解,此類巖石約占30%。
(2)二類紅砂巖:巖塊天然單軸抗壓強度稍小于15MPa,在105°C溫度下烘干后浸水24/h內成塊狀崩解,此類巖石約占60%。
(3)三類紅砂巖:巖塊天然單軸抗壓強度大于15MPa,在105°C溫度下烘干浸水24/h內無崩解現象,與普通砂巖基本無區別,工程性質較好,此類巖石約占10%,只有在個別深切地段遇到。
第三章 填料施工方法及質量控制
1.紅砂巖在高速公路的路用可行性研究評判
一二類紅砂巖均可用作高等級公路的路基填料,其工程性質可通過采取相對應的工程措施進行改善。
2.紅砂巖的施工工藝及控制方法
    按照《技術規范》的要求,液限大于50%、塑性指數大于26、或者自由膨脹率大于80%的材料不能作為路基填料。而針對第一、二類紅砂巖其各項指標都能滿足要求,因此只要采取適當的施工措施控制其吸水性強和干濕循環易崩解的特點,紅砂巖可以作為路基90%~93%的填料。
根據施工經驗總結一般有三種工程處理方案:
(1)人工崩解——篩選碾壓——壓實
    機理:采取特殊措施消除紅砂巖的水活性,將紅砂巖全部或大部分轉變成紅沙土,再通過摻料、壓實、隔斷外界水分等措施,形成密室的不透水路堤,防止病害發生。
    工藝:①人工崩解。在料場將爆破出來的紅砂巖實施人工灑水的預崩解處理,使其水活性消除或基本消除,大顆粒減小,殘存的顆粒得以軟化然后進行路堤填筑。②耙壓:用推土機將運至工點的一二類紅砂巖填料推平,并借助推土機的履帶將顆粒壓碎,再以推土機后掛的松土齒耙松,并耙出較大的顆粒,再推、壓大顆粒,如此反復多遍,直至大顆粒基本壓碎為止,這種推平壓碎—耙松—推平壓碎…….反復循環的過程稱為耙壓。③碾壓密實:為了形成密實不透水的紅砂巖壓實體,依靠巨大的振動壓實可使碾壓密實,使碾壓層中的大部分一二類紅砂巖顆粒形成土狀物包裹住尚存的殘余顆粒,構成一二類紅砂巖壓實的獨特結構,推土機耙壓后93區采用50t以上的羊碾振壓3~5遍,行駛速度在2~3km/h,基本可以保證巖石在25cm內。施工中嚴格控制顆粒粒徑在25cm以內,施工中每層松鋪厚度不大于40cm。平地機的整平方法是由兩側開始向路中推進,平地機精平后,用YZ18B以上振動壓路機強振碾壓3遍,行駛速度控制在3~4km/h,壓實時要求從兩側路基邊沿向路中推進;壓路機碾壓輪重疊不小于40~50cm。
(2)強夯法處理
    概述:利用起重機設備將重錘提升到一定的高度再使重錘自由落下使土中產生極大的沖擊波,克服土顆粒中的各種阻力,使地基壓變達到加固地基的一種地基處理技術。
參數確定:①夯錘可采取8~25t,多采用以鋼板為外殼內灌混凝土的錘,也可澆注成在混凝土的錘上能臨時裝配鋼板的組合錘,方便運輸,夯錘底面一般采用圓形。②夯擊能。單點夯擊能為錘重×落距 ③落距,國內一般采用8~25m ④夯擊點布置及間距,一般為三角形或正方形 ⑤ 夯擊擊數和遍數。通常用2~3遍,最后進行低能量的“搭夯”⑥ 間歇時間,根據加固圖層中孔隙水壓力消散時間而定。⑦墊層鋪設,強夯前要求擬加固場地必須具有一層稍厚的表層。
(3)沖擊壓實法
    原理:壓實輪形狀將傳統圓形改成非圓形,在行進的過程中,由配套的大功率牽引車帶動“凸輪”前進,沖擊壓實輪的凸點交替抬升與下落,從而在行進的過程產生集中沖擊能量,同時輔以滾壓、揉壓的綜合作用,連續對土體產生碾壓作用而使土體達到密實。沖擊壓實機的沖擊能較傳統振動壓路機大6~10倍,影響深度大3~4倍。
    參數確定:①新高填方路基路床上在清表整平初壓達到規范后利用沖擊碾壓進行加固。②對于受地形、地質條件制約的山區公路,對所有的填方路基進行沖擊碾壓加固 ③ 沖擊碾壓建議20遍,有效加固深度取1.5~2m填料及分層填筑高度按規范要求。④碾壓時,行駛速度要均勻,在一個碾壓行程中保持10km/h左右⑤沖擊碾壓完成后,路基沖擊壓實表面松散,應采用重型振動壓路機進行補充穩壓,然后在進行上層填筑。
3.驗收標準
驗收標準:對于采用紅砂巖材料填筑的路基,與一般路基填料的區別在于紅砂巖材料易浸水崩解,以及在大氣環境干濕循環下穩定性差,如果能完全按照設計要求及施工質量要求控制,仍可按國家公路行業標準進行驗收與評定。

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