浅议红砂岩路基的处理原则与施工工艺

论文关键词：红砂岩 路基 涵义 施工工艺
   
    论文摘要：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。本文对红砂岩的路基的基本知识及其填筑技术作了简要的论述。
   
   
    0 引言
    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。
   
    1 红砂岩路基的基本理论
    1.1 红砂岩的分类 通过资料查找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；同理，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。
    1.2 红砂岩的主要特性
    1.2.1 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（有的甚至达40%左右），此时，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。
    1.2.2 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。
    1.2.3 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，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。
    1.2.4 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，则不仅仅是软化，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。
    1.2.5 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 处理红砂岩的活性
    红砂岩在爆破开挖出来后，受阳光，大气特别是士雨水的作用而迅速风化崩解，由大块状风化崩解成碎块关，当有雨水或浸水时，在机械作用（汽车、挖掘机）和人力作用下而成为渣泥状，但破碎后重新组合的红砂岩，粘结性能小，不能由渣泥状逆转成碎块状和大块状。这种性质称为红砂岩的不可逆转性。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。
   
    3 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。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。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。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。
   
    4 施工中的建议
    4.1 红砂岩干燥状态下单轴抗压强度为30~60MPa，自然状态下单轴抗压强度为15~30MPa，饱水强度为0~20MPa；其矿物成分主要以石英、长石、岩屑、泥质为主；
    4.2 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；
    4.3 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；
    4.4 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，等等。 来源: 《www.jianzhu518.com》.