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2010-02-24 14:47 【大 中 小】【打印】【我要糾錯】
0引言
紅砂巖是指泥質(zhì)或砂質(zhì)頁(yè)巖等沉積類(lèi)巖石,其中多數因富含鐵的氧化物而呈紅色、深紅色或褐色,開(kāi)挖后,隨著(zhù)時(shí)間的推移,在大氣、陽(yáng)光、特別是雨水的作用下易崩解。該類(lèi)巖石稱(chēng)紅砂巖。
1紅砂巖路基的基本理論
1.1紅砂巖的分類(lèi)
通過(guò)資料查找紅砂巖中的多數干燥后,浸水崩解或略有崩解。并且將浸水崩解或崩解的紅砂巖稱(chēng)為一類(lèi)巖;浸水崩解不強烈或略有崩解的紅砂巖稱(chēng)為二類(lèi)巖。在同一紅砂巖料場(chǎng),一類(lèi)巖和二類(lèi)巖互相摻雜。以一類(lèi)巖為主,摻雜有少量二類(lèi)巖的紅砂巖料場(chǎng)填料,仍按一類(lèi)巖對待;同理,以二類(lèi)巖為主,摻雜有少量一類(lèi)巖的料場(chǎng)填料,仍以二類(lèi)巖對待。有一些紅砂巖浸水完全不崩解,且強度高,水穩定性好,民間多年來(lái)用它作為建筑石材使用,這類(lèi)紅砂巖稱(chēng)為三類(lèi)巖。
1.2紅砂巖的主要特性
1.2.1遇水崩解和膨脹紅砂巖在干濕循環(huán)作用下,經(jīng)過(guò)陽(yáng)光,大氣特別是雨水的重復作用下,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,強度下降較快(有的甚至達40%左右),此時(shí),在機械和人力作用下易成為渣泥狀,滿(mǎn)載的東風(fēng)車(chē)在壓實(shí)好的試驗路行走時(shí)最大可見(jiàn)20cm深的車(chē)轍,且這一性質(zhì)不可逆轉。
1.2.2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粒狀,其吸水性較強,很快達到飽和狀態(tài);壓實(shí)度雖能達到要求,但仍具有較大的孔隙率,實(shí)測達0.1~0.3左右,因此其透水性相對較強,90區的檢測表明:最大透水深度可達20~30cm;吸水或飽水后的紅砂巖,強光,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(chē)作用下易揚塵。
1.2.3低粘解性破碎后重新組合的紅砂巖,粘結性能小,易松散,作壓實(shí)度檢測時(shí),很難取得塊狀樣品,這說(shuō)明紅砂巖路基的整體性或板快性較差,強度具有不可逆轉性。
1.2.4易風(fēng)化性一旦外力作用下破壞,那么在大氣、陽(yáng)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(guò)程,倘經(jīng)過(guò)幾次干濕循環(huán)作用,紅砂巖易風(fēng)化破碎,利于壓實(shí)。
1.2.5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,紅砂巖路基易出現較大的不均勻沉降。
2處理紅砂巖的活性
紅砂巖在爆破開(kāi)挖出來(lái)后,受陽(yáng)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),當有雨水或浸水時(shí),在機械作用(汽車(chē)、挖掘機)和人力作用下而成為渣泥狀,但破碎后重新組合的紅砂巖,粘結性能小,不能由渣泥狀逆轉成碎塊狀和大塊狀。這種性質(zhì)稱(chēng)為紅砂巖的不可逆轉性。紅砂巖浸水崩解性的強弱和紅砂巖膨脹勢的大小,稱(chēng)為紅砂巖的活性。浸水崩解愈強膨脹勢的大小,稱(chēng)為紅砂巖的活性。浸水崩解愈強膨脹勢愈大的紅砂巖,其活性愈大。用來(lái)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。
3施工工藝
路基施工方案的關(guān)鍵要確定三項指標:一是壓實(shí)設備類(lèi)型;二是松鋪層厚;三是檢測辦法。根據石方路基穩定原理的定性分析、紅砂巖的物理、力學(xué)性能及已往紅砂巖路基的施工經(jīng)驗確定具體的施工方案。
、賶簩(shí)設備選擇激振力35噸以上的壓路機,也即YZ20以上壓路機。之所以選擇YZ20以上壓路機,主要是YZ20以上壓路機激振力大,各類(lèi)型號的YZ20壓路機激振力均在350KN以上,最大靜線(xiàn)壓力也在580N/cm以上,激振力大,有利于在碾壓過(guò)程中對巖石進(jìn)行二次解;其次采用壓路機施工進(jìn)度有保證,且壓路機操作簡(jiǎn)單,施工成本低。
、谒射亴雍褡畛醺鶕豆饭こ搪坊┕規范》(JTJ033-95),確定為50cm,石料最大粒徑不大于30cm。在試驗路段的鋪設中,發(fā)現有部分強度低的紅砂巖極易破碎,且紅砂巖通過(guò)爆破解小后細料占有相當部分的比重,與別的石質(zhì)有明顯區別,所以最初把紅砂巖完全當作填石路堤的構想不完全正確。實(shí)際上紅砂巖在大噸位壓路機的激振作用下,最初的填石結構的特性,發(fā)生了變化,它變?yōu)榱送潦焯罱Y構。但同時(shí)由于分層厚度過(guò)大,通過(guò)挖驗發(fā)現,石料架空現象較多,也即單點(diǎn)合格率低,為進(jìn)一步克服這一點(diǎn),后將松鋪層厚由50cm改為35cm,最大粒徑由35cm改為23cm。
眾所周知路基填土是典型的擾動(dòng)的顆粒、水和空氣組成的三相體材料,不同種類(lèi)的填土,壓實(shí)特性也不相同。而土石混合料的壓實(shí)特性是大小顆粒在力的作用下克服顆粒間阻力產(chǎn)生位移的過(guò)程,即大小顆粒全新排列,相互靠近,使孔隙體積減少,單位體積內固體顆粒數量增加的過(guò)程。土石混合料的壓實(shí)不僅與粗粒的風(fēng)化程度有關(guān),而且與其含量有關(guān),當粗粒含量低于40%時(shí),粗粒料在壓實(shí)土體中僅作為不可壓縮的骨料,混合料的壓實(shí)細料起決定性作用。紅砂巖本身的特點(diǎn),使其在大噸位壓路機作用下大顆粒的材料減少,不能起到骨架作用,只能作為不可壓縮的包裹體,壓實(shí)特性介于純土和純石之間,但其密度則因粗粒的存在而有不同程度的改變。
紅砂巖填筑路基并不是純粹意義上的石方填筑,而實(shí)際上是土石混填,因此在實(shí)際施工中我們采用土石混填的施工規范來(lái)進(jìn)行施工。所以在后續的試驗路段鋪設時(shí)就規定松鋪厚度為35cm,石料最大粒徑不超過(guò)最大松鋪厚度的2/3即(23cm)。通過(guò)在以后進(jìn)行的挖驗以及沖壓補強的沉降觀(guān)測證明這是成功的。
4施工中的建議
4.1紅砂巖干燥狀態(tài)下單軸抗壓強度為30~60MPa,自然狀態(tài)下單軸抗壓強度為15~30MPa,飽水強度為0~20MPa;其礦物成分主要以石英、長(cháng)石、巖屑、泥質(zhì)為主;
4.2對紅砂巖填筑路基,應采用YZ20型以上(即最大激振力為350KN以上)的壓路機,松鋪層厚控制在35cm,攤鋪前最大粒徑控制在23cm以?xún)鹊氖┕し桨福?/p>
4.3在施工中,應嚴格監控,特別是應嚴格對松鋪層厚和最大粒徑的控制,由于紅砂巖的壓實(shí)度檢測精度受試坑的大小影響較純土方大,施工中重在以壓實(shí)遍數控制工程質(zhì)量;
4.4為提高紅砂巖路基的單點(diǎn)合格率,建議對成型后的紅砂巖路基采用大噸位壓實(shí)機具進(jìn)行一定范圍的沖壓補強;如果采用CYZ25沖擊壓路機進(jìn)行沖壓補強,則平均沉降在7CM以?xún),單點(diǎn)合格率達90%以上可認為路基質(zhì)量合格,等等。
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