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紅砂巖的路基填筑技術(shù)

   2005-11-23 網(wǎng)友推薦 未知 7030
內(nèi)容摘要:紅砂巖廣泛存在于我國南方的廣大地區(qū),由于材料的特殊性,以前紅砂巖多用于棄方或低等級道路的填筑,但在低等級道路填筑過程中也出現(xiàn)了很多質(zhì)量問題,用在高速公路上特別少見。通過本人實(shí)踐積累經(jīng)驗(yàn)和資料查詢,現(xiàn)對紅砂巖的路基填筑技術(shù)發(fā)表以下淺見,希望各位專家提出寶貴意見。
關(guān)鍵詞:高速公路紅砂巖崩解活性壓實(shí)
紅砂巖基礎(chǔ)知識
一、紅砂巖的定義
在我26標(biāo)高速公路沿線,廣布著泥巖,泥質(zhì)砂巖,砂巖,泥質(zhì)或砂質(zhì)頁巖等沉積類巖石,其中多數(shù)因富含鐵的氧化物而呈紅色、深紅色或褐色,開挖后,隨著時(shí)間的推移,在大氣、陽光、特別是雨水的作用下易崩解。該類巖石稱紅砂巖。
二、紅砂巖的分類
通過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,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填料,仍按一類巖對待;同理,以二類巖為主,摻雜有少量一類巖的料場填料,仍以二類巖對待。有一些紅砂巖浸水完全不崩解,且強(qiáng)度高,水穩(wěn)定性好,民間多年來用它作為建筑石材使用,這類紅砂巖稱為三類巖,在我標(biāo)段內(nèi)主要存在有一類巖和二類巖,三類巖存在很少,這給我標(biāo)段的施工帶來很大困難。
三、軟硬互層
有的紅砂巖料場,一類巖和二類巖成間層分布,甚至是一類巖和浸水不崩解的紅砂巖成間層分布,這兩者都稱為紅砂巖的軟硬互層料場,簡稱軟硬互層。
四、紅砂巖路基老路病害調(diào)查
湖南省內(nèi)紅砂巖區(qū)域分布較廣,故此,省內(nèi)地方道路和國道,早有用紅砂巖填筑路提的先例,但多系低級公路。應(yīng)用到高等級公路中來,則有近年才出現(xiàn)。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)紅砂巖路基的常見病害,可大致歸納為:沉陷和坍二類。在湖南很多地段都出現(xiàn)過這樣的例子。
路基填料不良(未崩解的紅砂巖填筑),填筑方法不當(dāng),人工壓實(shí)不足,在荷載及自然因素作用下,均可能發(fā)生沉陷,便直接導(dǎo)致路面破壞。而易風(fēng)化的紅砂巖邊坡如果設(shè)計(jì)不當(dāng)或防護(hù)不良,均可造成路基邊坡的坍落。邊坍落形態(tài)多樣,按其規(guī)模和形態(tài)的不同,可以分為:剝落、碎落與墜落,以及滑坍、塌坍與崩坍等。由于紅砂巖為極易風(fēng)化的崩解的沉積巖,因此用紅砂巖修筑的路基邊坡在溫度與水的共同交互作用下極易發(fā)生風(fēng)化剝落的病害,如不及時(shí)處理,風(fēng)化向邊坡深部發(fā)展,引起邊坡崩坍落石等病害。
五、處理紅砂巖的兩個(gè)基本原則
(一)消除紅砂巖的活性
紅砂巖在爆破開挖出來后,受陽光,大氣特別是士雨水的作用而迅速風(fēng)化崩解,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)弱和紅砂巖膨脹勢的大小,稱為紅砂巖的活性。浸水崩解愈強(qiáng)膨脹勢的大小,稱為紅砂巖的活性。浸水崩解愈強(qiáng)膨脹勢愈大的紅砂巖,其活性愈大。用來修筑路堤時(shí),活性愈大的紅砂巖形成路基病害的可能性愈大。
六、紅沙巖的崩解處理
1、崩解處理的目的
經(jīng)崩解處理后的紅砂巖不僅活性減少,而且?guī)r石軟化,強(qiáng)度降低,便于碾壓。因此,用崩解處理后的紅砂巖修筑路堤不僅可以提高工效,保證工程質(zhì)量,而且可以減少甚至消除病害的發(fā)生。
2、紅砂巖填料的崩解處理方法
紅砂巖填料在料場先進(jìn)行崩解處理(預(yù)處理),然后再運(yùn)往工地填筑。崩解處理的具體方法如下:將爆破出來的紅砂巖填料不加遮蓋地裸露于大氣,陽光和雨水中,在這些自然因素的作用下,紅砂巖(特別是未風(fēng)化的一類巖)迅速風(fēng)化崩解,強(qiáng)度急劇降低,活性迅速消除。在崩解處理期間,晴天視氣溫情況宜每天在料場澆水一次(氣溫高),或隔天澆水一次(氣溫低),如果晴朗無雨天氣連續(xù)超過兩三天時(shí),即應(yīng)在料場澆水以加速紅砂巖的崩解和消除活性的過程。用此方法作崩解處理時(shí),八天至十五天后(氣溫高取小值,氣溫低取大值),經(jīng)崩解處理的紅砂巖填料可運(yùn)往路堤填筑。一類巖和二類巖兩料場完成崩解處理,七月份需七天,1月份15天或更長些。判斷紅砂巖是否已崩解的方法:粒徑為50~70cm的大塊新解紅砂巖塊,經(jīng)崩解處理若干天后,表面已出現(xiàn)大量裂縫并有大部分碎塊巖石崩解,以腳掌推動(dòng)時(shí),大巖塊裂成碎塊巖堆,即認(rèn)為紅砂巖的崩解處理已完成。
紅砂巖施工
一、施工設(shè)備配置
1.60T拖式振動(dòng)壓路機(jī)(羊足碾)和40T輪式壓路機(jī)各一臺。
路基路面施工中,采用專用的壓實(shí)機(jī)械進(jìn)行壓實(shí)是施工的關(guān)鍵工序之一。壓實(shí)效果的好壞,直接關(guān)系到工程質(zhì)量的優(yōu)劣。在紅砂巖路基的施工中,應(yīng)配備60T拖式振動(dòng)壓路機(jī)和40T輪式振動(dòng)壓路機(jī)各一臺。采用的60T拖式振動(dòng)壓路機(jī)工作質(zhì)量在18噸或18噸以上,激振力400KN或400kN以上,40噸輪式振動(dòng)壓路機(jī)工作質(zhì)量則為14T,激振力260KN。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)說明,當(dāng)經(jīng)過崩解處理的紅砂巖松鋪厚度不大于40cm時(shí),可以用40T輪式振動(dòng)壓路機(jī)代替60T拖式振動(dòng)壓路機(jī),因此在保證工程量的基礎(chǔ)上更具有經(jīng)濟(jì)性。
2.推土機(jī)一臺
用推土機(jī)將紅砂巖填料推平,以覆帶輾壓之,再以松土齒耙松,稱為“耙壓”。一般耙壓遍數(shù)不得少于三遍,目的在于輾碎紅砂巖大顆粒,經(jīng)耙壓后,由監(jiān)理工程師檢查紅砂巖最大粒徑是否滿足要求。若不滿足,應(yīng)繼續(xù)耙壓。
二、紅砂巖的四大指標(biāo)和施工工藝
通過紅砂巖基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí),加深了對紅砂巖特性和活性的理解。紅砂巖施工的病害多出現(xiàn)填方路基中。對于紅砂巖的開挖后容易出現(xiàn)塌方、滑移,針對紅砂巖易崩解的活性,只要我們施工時(shí)盡快讓它少暴露在空氣與水中,加強(qiáng)預(yù)先防護(hù)措施和加緊后期防護(hù),這種問題基本上可以得到解決。我在這里著重強(qiáng)調(diào)一下紅砂巖填筑的四大指標(biāo)和施工工藝。
路基填筑過程中嚴(yán)格控制的四大指標(biāo)是:
粒徑≤25cm
層厚≤40cm
壓路機(jī)≥40T
含水量8%~12%之間
a)粒徑
紅砂巖顆粒不宜過大,這是因?yàn)槲雌扑榈募t砂巖大顆粒,在自重和車輛的長期作用下,不均質(zhì)、沉降不均,導(dǎo)致路面過早破壞。另外,大顆粒紅砂巖填料在經(jīng)壓實(shí)了的路堤內(nèi)部同樣不利于路堤的水穩(wěn)定性。因此,在各碾壓層中,紅砂巖的最大粒徑d應(yīng)加以控制。
b)層厚
碾壓應(yīng)該有適當(dāng)?shù)暮穸取D雺簩舆^厚,非但下部分壓實(shí)度達(dá)不到要求,而且上面部分的壓實(shí)度也受到影響。同時(shí)碾壓層的厚度應(yīng)該與所用壓路機(jī)的重量或功能相適應(yīng),他也隨壓路機(jī)的類型相適應(yīng),對于紅砂巖路基,應(yīng)該采用40T至60T振動(dòng)壓路機(jī)。在紅砂巖實(shí)際施工中,重要的是能符合要求密實(shí)度的有效深度,這個(gè)深度也就是每層填土的合適厚度。有效壓實(shí)深度主要與壓實(shí)機(jī)械類型、碾壓遍數(shù)、土的性質(zhì)和含水量有關(guān)。
c)壓路機(jī)
紅砂巖路基填筑施工中,采用專用的壓實(shí)機(jī)械進(jìn)行壓實(shí)是施工的關(guān)鍵程序之一。壓實(shí)效果的好壞,直接關(guān)系到工程質(zhì)量的好壞。所以應(yīng)配備60T拖式和40T輪式振動(dòng)壓路機(jī)各一臺。
d)含水量
通過實(shí)驗(yàn),只有在最佳含水量時(shí)壓實(shí)到最大干密度的土體,在遇水飽和后其密度和強(qiáng)度下降的幅度最小,其水穩(wěn)定性最好。含水量是影響壓實(shí)效果的決定因素,因此,我們實(shí)際施工時(shí)應(yīng)把含水量控制在8%~12%之間。
施工工藝:根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)當(dāng)把紅砂巖云至施工現(xiàn)場后,用220KW以上推土機(jī)耙壓三遍,再用60噸以上振動(dòng)羊角碾和40噸以上的光輪壓路機(jī)碾壓4遍以上,即可達(dá)到要求。當(dāng)紅砂巖干濕循環(huán)作用一個(gè)星期以上時(shí),碾壓效果最好。
二、紅砂巖的主要特性
1、遇水崩解和膨脹
紅砂巖在干濕循環(huán)作用下,經(jīng)過陽光,大氣特別是雨水的重復(fù)作用下,易崩解成小碎塊,體積略有增加,膨脹率約為1~4%。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20cm深的車轍,且這一性質(zhì)不可逆轉(zhuǎn)。
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)測達(dá)0.1~0.3左右,因此其透水性相對較強(qiáng),90區(qū)的檢測表明:最大透水深度可達(dá)20~30cm;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)卻較為徹底,且行車作用下易揚(yáng)塵。
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)度檢測時(shí),很難取得塊狀樣品,這說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;
4、易風(fēng)化性
一旦外力作用下破壞,那么在大氣、陽光、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)化過程,倘經(jīng)過幾次干濕循環(huán)作用,紅砂巖易風(fēng)化破碎,利于壓實(shí)。
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。


 
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