红砂岩路基处治技术研究的可行性报告.doc

红砂岩路基处治技术研究的可行性报告 一、立项的背景和意义。 红砂岩及其风化层大范围地分布在我国岭南地区，它主要为白垩系、第三系的内陆河湖相碎屑岩建造，后经喜马拉雅地壳构造运动，地面抬升，形成山脉。在构造运动中，水平岩层在弯曲和倾斜过程中发生层间错运。层间软弱夹层在剪切力作用下，形成层间剪切，夹层原来的结构遭到破坏，岩性发生变化。红砂岩的工程地质特征主要表现为：(1)岩体在分布上具有明显的不均匀性；(2)岩层具有软硬相间，交互成层的多元层状结构；(3)岩层倾角较缓，褶皱舒缓，密度小而贯通长度大，边坡岩体破碎，透水性强。受亚热带气候影响，红砂岩特别容易风化崩解，层间剪切带逐渐被泥化，使其长期强度降低。红砂岩具有渐进崩解特性，即在野外大气环境中，红砂岩发生显著的渐进崩解过程，这个过程是在气温的自然变化和周期性的干湿循环下产生的。加大温度变化的幅度、增加干湿循环的次数可以加快红砂岩得渐进崩解过程，使其在工程需要的时间内达到稳定的颗粒级配状态，成为良好的路基填料。以往的室内实验表明，红砂岩的崩解物“红砂土”抗剪强度高、抗渗能力强、压缩性低、CBR高，具有较好的路用性质。耐崩解试验 耐崩解实验按照《公路岩石实验规程》进行：干燥后的岩石放入崩解仪循环10分钟(500转)，然后测试大于2mm颗粒与总质量的百分数作为岩石耐崩解指标。 浸水试验 取有代表性的红砂岩块至少6块，在105℃温度下烘干，恒温时间不得少于8小时，冷却至室温并浸入水中24小时内，依据其崩解程度不同分为I类红砂岩、II类红砂岩和III类红砂岩。 表1 红砂岩建议分类标准 红砂岩分类 浸水24小时崩解试验 自然崩解时间 I类红砂岩 泥状 6天 II类红砂岩 渣、块状 8～20天 III类红砂岩 基本不崩解 60天 2 (1) 物理性质指标:经试验得出天然状态下的红砂岩因性质上的差异，其三相比例指标有一定的变化。 (2) 塑限和液限试验，其测试平均值表明:湿水闷料时间和颗粒的最大控制粒径对测定值的影响不明显;一类和二类红砂岩的塑限指标较接近。 (3) 胀缩性和吸水性指标试验的平均值得出:一类红砂岩具有膨胀性和亲水特性。按《公路路基设计规范》(JTJ 013-95)和《铁路工程岩土分类标准》评判指标，一类岩接近或属于弱膨胀岩。 (4) 压实性指标:从重型击实试验和表面振动仪试验得出:颗粒级配对测试值有一定的影响。 (5) 击实试件的抗剪强度指标和渗透性指标表明:红砂岩击实试件的渗透性较差。 (6) 由室内外回弹模量试验得出:一类和二类岩室内外回弹模量的测定值较接近，一类岩路基的回弹模量设计值不宜小于30.0 MPa，二类岩设计值不宜小于40.0 MPa。在一类岩中掺加一定剂量石灰有助于提高其回弹模量值。 (7) 红砂岩试件室内CBR试验:一类岩水稳定性很差，在浸水后的几天内膨胀量将达到最大值;二类岩水稳定性较好，但浸水时间超过28 d后，膨胀量将明显增大。在一类岩中掺配一定比例的粘土、砂(如采用一类岩:土二7:3，一类岩:砂:土=6:2:2)，后可明显降低其浸水膨胀量。 (8) 各类红砂岩及网纹层粘土的压缩性指标试验得出:红砂岩压实试件的压缩性较之网纹层粘土要高。 (9) 通过室内击实试件浸水一定时间后含水量沿深度变化的试验，模拟路堤中含水量变化的实验，以及实体工程试验路的二次渗水测试，进一步表明红砂岩压实后的透水性很差，对于压实度达到重型击实试验标准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，红砂岩压实体的防渗透性能不低于一般粘土。一类红砂岩虽然水稳定性差，其强度受干湿循环的作用变化较大，但一类岩经压实后渗水性很小，因而稳定性大为提高;二类岩水稳定性好，其强度随时间变化小，路用性能较好;三类岩在材料检验合格后可作为正常砂岩材料使用。因此，只要严格施工和质量控制，一、二类红砂岩均可作为高等级公路的路基填料。 研究结果表明，对红砂岩填筑路基，应采用YZ20型以上的压路机，松铺层厚控制在35cm，摊铺前最大粒径控制在23cm以内；对填筑后的红砂岩路基质量控制可采用压实度检测，实验路段的验收宜采用压实度、沉降、弯沉三种控制；施工中应严格监控；做好防护和排水工作；雨过天睛施工最佳；对成型后的红砂岩路基进行冲压补强；红砂岩的爆破作业具有相当大的困难。 以下为一例对红砂岩技术施工的方法： 为了解决红砂岩填筑问题，京珠高速公路湘潭至耒阳段在该项技术的施工工艺中，提出了预崩解的块度、湿度参数，满足这些参数要求的分层摊铺厚度、耙压过程。以这些核心技术为基础形成了如下的施工流程：开挖→预崩解→装运→卸料→摊铺→耙压→初压→赶平→检测→碾压→检测→终压。 预崩解将用作路基填料的红砂岩在填筑之前预先进行崩解处理，消除其水活性。 耙压用推土机将运至工点的红砂岩填