红砂岩路基施工与质量控制 .docx
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1、精品名师归纳总结红砂岩路基施工技术与质量控制【内容摘要】:由于近几年交通事业的迅猛进展,原有的国道及省道等构成的大路网已不能满意大路运输业的要求,各省区高速大路的大量修建已成为必定.在我国南部省区存在大量红砂岩 ,由于其材料本身的特殊性,以往从未在高等级大路中应用过,只是少量用在低等级大路中作为路基填料 ,且显现了大量的质量问题.大量红砂岩路堑挖方的去向问题同样摆在湖南是省高速大路建设者面前,假如作为弃方不用 ,每条高速大路都将产生近千万的弃方,增加几亿元的投资 ,弃方仍将占用大量土的,带来水土保持等问题.如何解决红砂岩施工成为困扰各方 面的重要问题 .交通部为此特的成立了课题组,讨论红砂岩施
2、工中存在的问题.解决方法及预防措施 .本文为作者在讨论成果的基础上,结合衡枣高速大路红砂岩施工中体会,从几个方面论述了红砂岩的成因.主要的化学成分,化学性质及物理性质,红砂岩的分类及其特点.文中具体指出了红砂岩作为一种建筑材料,在高速大路建设方面的路用性质,即具有极强的风化崩解性.遇水软化的性能 ,其作为路基材料在填筑.爆破 .防护施工应留意的各事项,简单发生的病害以及预防处理的措施等.【关键词】:红砂岩施工质量控制一.概述衡阳至枣木铺高速大路属国家规划的衡阳至昆明322 国道主干线的一段,也是湖南省东西方向大路运输的大通道,该工程的建设对改善湖南省交通等级结构,完善大路网规划 ,促进区域经济
3、的进展将会发挥重要的作用.本合同段路线所经的区主要为剥蚀丘陵的貌, 相对高差大 , 的 层 表 面 覆 盖 层 为 高 . 低 液 限 粘 土 . 粉 土 及 砂 砾 石 , 下 面 全 部 为 红 砂 岩 . 以往应用红砂岩作为路基材料施工,因缺乏系统 .成熟的施工技术,只是用于二级以下大路,且显现了大量的病害 .较衡枣高速大路提前开工的湘耒.耒宜 .临长等高速大路也都遇到了大量的红砂岩路段 ,其中湘耒高速大路作为京珠高速大路的一部分,全长 169 公里 ,有 68 公里红砂岩的带 ,1000 多万方红砂岩 ,如将施工中沿线开挖的红砂岩弃置不用,而远运其他材料填筑路 基,就造价昂贵 ,弃土和
4、借土场难寻 ,并可能造成环境污染。雨季增加建设费用4 亿元.红砂岩不仅在湖南省分布广泛,而且在邻近省份也有肯定的分布,这就需要有一个完全的解决措施, 交 通 部 为 此 成 立 了 专 门 的 课 题 组 , 研 究 解 决 红 砂 岩 施 工 中 遇 到 的 各 种 问 题 . 衡枣与湘耒高速大路情形类似,全长 186 公里,全线一半以上的带存在红砂岩施工,因此 ,我们在 湘 耒 高 速 公 路 红 砂 岩 课 题 研 究 的 基 础 上 , 进 行 的 红 砂 岩 路 基 施 工 . 二.红砂岩的基本特性南部省区广泛存在的泥岩.砂质泥岩 .泥质砂岩 .砂岩及页岩等沉积岩类的岩石,因含有丰富
5、的氧 化 物 呈 红 色 .深 红 色 或 褐 色 ,这 类 岩 石 统 称 为 红 砂 岩 . 红砂岩主要呈粒状碎屑结构和泥状胶结结构两种典型结构形式,因胶结物质和风化程度的差 异,其强度的变化大.多数红砂岩在挖掘或爆破出来后,受大气环境的作用可崩解破裂,甚至泥 化,故其岩块的大小及颗粒级配将随干湿循环的时间过程而变化,其物理力学性质也将产生变 化.1. 红砂岩分类红 砂 岩 按 强 度和 崩 解 特 性 划 分 为 如 下 三 种 类 型 :(1) 一类红砂岩 ,岩块自然单轴抗压强度小于15Mpa, 在 105温度下烘干后浸水24 小时内 ,呈现渣状.泥状或粒状崩解。(2) 二类红砂岩 ,
6、岩块自然单轴抗压强度小于15Mpa 或稍大于 15Mpa, 在 105温度下烘干后浸水24小时内,呈块状崩解。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结( 3 )三类红砂岩,岩块自然单轴抗压强度大于15Mpa, 不崩解 ,特性与一般砂岩无区分.2. 红 砂 岩 的 天 然 结 构 特 征 及 其 矿 物 成 分 和 化 学 成 分依据对衡枣路岩石样品的鉴定结果,红砂岩的自然结构主要有粒状碎屑结构和泥状结构两种, 按岩石学划分 , 可将红砂岩分为两大类:一类为碎屑岩类,包括泥质砂岩 .泥质粉砂岩 .泥质细砂岩 .粉砂岩 .砂岩和砾岩等。另一类为粘土岩类,包括泥岩 .页岩 .砂质泥岩及砂质页
7、岩等.红砂岩中 ,含铁氧化物大多以浸染物形式显现,碎屑颗粒间主要有孔隙式胶结.基底式胶结以及铁 质碳酸盐胶结等形式 .由于铁质在多数岩石中不是以胶结物的势式存在,故主要影响岩石的外 观状态,对岩石的工程性质没有明显的影响.粒状碎屑岩类中粘土矿物的含量一般约5% 10%, 这种红砂岩虽然因胶结形式和粘土矿物含量的差异 ,其工程性质有肯定的变化,但多数与一般风化岩类相差不大,其工程性质与风化程度有关.泥状结构粘土岩类中 ,粘土矿物的含量一般约15% 50%, 其中伊利石含量为5% 30%,蒙脱石含量为 3% 10%,.这种类型岩石的水稳固性差,极易崩解软化 ,其工程性质主要由粘土矿物的含量 ,特殊
8、是亲水性强的蒙脱石和伊利石的含量打算.当粘土矿物中蒙脱石和伊利石的含量较 高 时 , 该 类 岩 土 的 工 程 性 质 极 差 , 非 常 容 易 产 生 路 基 病 害 .红砂岩的主要化学成分为9 种,其中 SiO2 的含量占主要部分,其次有 Al2O3.CaO.Fe2O3 等,其余 5种 化 学 成 分 均 不 超 过 4%, 两 种 典 型 红 砂 岩 的 主 要 化 学 成 分 比 例 如 下 表 :两种典型结构粒状 碎屑结泥状 结构红 砂 岩 的 主 要 化 学 成 分 比 例 ( % ) 特 征SiO2Al2O3CaOFe2O3 构 46.53 75.12 11.43 16.44
9、 0.11 16.7 2.86 6.8823.24 64.28 8.0 20.78 0.09 31.89 2.2 10.653. 红砂岩的崩解特性及颗粒级配泥状结构的粘土岩类红砂岩一般易崩解软化,随干湿循环软化时间增加,颗粒不断碎化 ,最终呈渣状或泥状 , 其颗粒级配也在变化 .试验说明 ,随着暴露时间和干湿循环次数增加,岩块不断崩解碎化 ,经过 50 60 天(干湿循环为8 次)变化即可达到稳固状态,红砂岩经过肯定时间 后不再崩解变化.粒状碎屑结构的红砂岩一般呈块状崩解,崩解后的块状颗粒基本稳固或碎化速度特别缓慢,粒径小 于0.5mm的 颗 粒 极 少 .4. 红砂岩的物理性质和状态指标(1
10、)各类 红砂岩物岩类一类天然密度(天然含水量土粒密度(理性质指标的实验(平均)数 据岩二类岩三类岩g/cm3)2.462.382.5(%)7.875.10.8g/cm3)2.752.722.76天然干密度(g/cm3)2.282.262.48孔隙比0.2040.2000.1132.062.158.699.60最大干密度(g/cm3)2.002.09最佳含水量(%)8.3511.6孔隙率0.1690.1660.101可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结饱(2测一试二(3测试和度(%)98.4572.8519.6塑限含水 量 ( %)液限含水量(% )塑性指 数岩21.033.012.
11、0) 各 类 红 砂 岩 塑 限 和 液 限 含 水 量 的 实 验 平 均 值工 程类类岩19.030.5511.55)各类 红砂岩涨缩性和吸水性指标的实验平均 值工 程 自 由 膨 胀 率 ( % ) 击 实 样 体 缩 率 ( % ) 干 燥 饱 和 吸 水 率 ( % )一类岩41.37.4520.23二类岩17.754.8413.12三类岩2.85依据试验结果 ,依据大路路基设计规范(JTJ013 95)评判指标 , 一类岩属于弱膨胀岩.5.红砂岩的力学性质( 1)各 类红 砂岩 击 实试件 的抗剪 强 度指 标 和 渗透性 指 标测 试 工 程 内 摩 擦 角 度 凝 聚 力 KP
12、a渗 透 系 数 cm/s天 然 岩 块 抗 压 强 度 MPa一类岩2712二类岩2650105.44.17 1-074.4375.374.17 1-076.9三类岩231692.84.17 10-7通过现场试验说明 ,红砂岩压实后透水性很差,对于压实度达到重型击实标准90%以上的红砂岩 ,表面积水一般难以下渗,仅对表层土体的含水量产生影响,二类红砂岩压实体的防渗性 能不低于粘土 .对于水稳固性差的一类红砂岩,在路基表面及两侧实行肯定的隔水措施很有必要 , 可 以 防 止 表 层 一 定 厚 度 的 红 砂 岩 浸 水 后 软 化 , 强 度 降 低 , 以 及 产 生 膨 胀 变 形 .(
13、2)对红砂岩进行了室内CBR 试验,其中一 .二红砂岩各类岩取16 组数据的平均值 .按标准重型击实( 98 击) .50 击和 30 击分别浸水试验 ,可以看出 98 击一类岩和30 击二类岩随浸水时间的增加 ,CBR 有所降低。而 50 击和 98 击二类岩的 CBR 随浸水时间的增加无明显的变化.依据测试结果可知 ,呈块状崩解的二类岩水稳固性较好,而一类岩的水稳固性很差,如受水的长期浸泡,其强度变得很低.各类红砂岩试 件室内CBR值随浸 水 时 间 变 化 的 实 验 结 果试件浸水时间(天)1234728一类岩(98击)9.09.858.27.748.86.95二类岩(98击)56.4
14、53.460.353.850.072.0二类岩(30击)21.817.316.919.113.314.5二类岩(50击)34.428.329.530.526.832.3三.红砂岩路基材料的选用及工前处理1.红砂岩的基本性质可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结红砂岩基本性质的试验结果说明,具有块状崩解的二类红砂岩水稳固性好,其强度随时间变化小,路用性能较好。一类红砂岩的水稳固性差,强度受干湿循环的作用变化较大,但压实后透水 性很小,因 此稳定性大为提高,仍可用做路基填料.2.依据现场施工掌握过程,一类和二类红砂岩爆破开挖后,可以直接运至工的进行耙压和碾压施工 ,但施工费时 ,运输困难
15、 ,对施工机械要求高 ,适用于场的狭小的段 .如工期和施工条件答应 , 最 好 将 刚 爆 破 出 来 的 红 砂 岩 , 在 料 场 就 的 进 行 工 前 崩 解 处 理 . 3.对红砂岩工前处理的方法为 ,将刚爆破出来的红砂岩暴露于大气阳光和雨中 ,放置肯定时间 ,任其自然崩解破裂。当晴天气温较高时 ,每天洒水 ,一般在 8 20 天即可达到预崩解的目的 .四.1.序号12振34红砂岩路基填筑施工机械设备配备机械设备名称规格型号平的机PYl80动压路机YZl8B羊角碾YZTK18洒水车8t5推土机D856挖掘机1m32.红砂岩路基填筑施工工艺(1)填前碾压路堤填筑前 ,要进行填前碾压,即
16、改造的势 .清除表土及的面附着物,并将原的面碾压至要求的 密实度.(2)布料上料前必需在边线位置处采纳花杆挂线,要求花杆长度为2M, 红白相间格长40cm,纵向间距为 20M. 第一在路基两侧坡脚线内用粘土包边,以防雨水对己成形红砂岩的腐蚀及冲刷.粘土宽度为 2M, 作成向内的横坡度,以保证边线处粘土得到充分压实.填筑时现场有应支配好运输 路线 ,料厂预崩解处理的红砂岩填料运到填方段后,专人指挥卸料 ,每方格网内卸一车 ,用推土机粗平 ,严格依据花杆刻度掌握松铺厚度.依据填筑厚度及作业面积,运算上料数量 ,用自卸车将填筑料按方格网匀称堆放在路基上,掌握每车料的数量尽可能相等.施工中防止将不同类
17、型 的红砂岩同层填筑 ,对于填料中少量的大块硬质岩,应剔除或破裂 ,以确保路基压实的匀称性.(3)耙压.整平经过预崩解处理的红砂岩填料运到填方段后,卸料后采纳220 马力以上的三齿推土机. 勾松,“耙压 ”遍数应不少于三遍,未经料场崩解处理的红砂岩至填方路段后,相应的 “耙压 ”遍数应增加一倍.(4)碾压推土机耙压后 ,90 区采纳 50t 以上羊角碾振压3 5 遍,行驶速度掌握在23km h。 93 区采纳 50t 以上羊碾振压3 5 遍,行驶速度掌握在2 3km h, 基本可以保证岩石粒径掌握在25cm 以内 .施工中严格掌握最大粒径和每层松铺厚度,经耙压后的填料最大粒径不得大于25厘 M
18、, 每层松铺厚度不大于40 厘 M. 平的机的整平方法是由两侧开头向路中推动,如此来回三次,一般就可达到规定的粒径要求. 平的机精平后 ,用 YZl8B以上振动压路机强振碾压3 遍,行驶速度掌握在3 4km h。最终用 YZl8B振动压路机碾压4 遍,行驶速度掌握在34km h.压实时的操作要求 ,从两侧路基可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结边 沿 向路 中推 进。 压路 机 碾压 轮重 叠 不小 于40 50cm. 整平后的路堤适当洒水使石块之间有一层润滑,易于碾压时石块移动.嵌琐 , 振动碾压以拖式 50 吨或击振力 50t 以上自行式重型压路机为佳,特殊在大面积填方作业中,
19、其优点更为突出 . 压路机的碾压速度对路堤的压实有显著的影响,当铺层厚度不变时,传递至填方的能量与以下因素成比例。碾压遍数/压路机速度 ,压路机的速度有一个正确值,一般在 3 6km/h 之间 ,但在以下情形下建议采纳偏低值3 4km/h. ( 1)需要高密度(2)难于压实的材料( 3)铺层较厚.(5)含水量控制在碾压前要检测含水量,红砂岩填料在碾压前含水量应掌握在正确含水量1范畴 .对完成路段采纳灌砂法进行压实度检测,含水量用洒精燃烧法或烘干法测试.施工中路拱横坡采纳4 . 遇雨或雨后 ,施工表面不干时 ,不得开放交通 ,雨后进行施工 ,下层填方须重新压实 ,符合要求 ,方可施工 .在下一层
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