浅谈高速公路红砂岩路基施工质量控制 10页

浅谈高速公路红砂岩路基施工质量控制摘要：高等级公路中红砂岩作为路基填料，以往很少在高等级公路中应用，我们结合黄山-祁门-景德镇高速公路红砂岩施工经验，了解了红砂岩的基本特性，我们在施工过程中不断地作试验，总结出一套成功的施工方法和质量控制措施。关键词山区高速公路红砂岩路基质量控制中图分类号：U412文献标识码：A一、红砂岩的基本特性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碎，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、红砂岩按强度和崩解特性划分为如下三种类型：(1)I类红砂岩，岩块天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)II类红砂岩，岩块天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；(3)III类红砂岩，岩块天然单轴抗压强度大于15Mpa,n不崩解，特性与普通砂岩无区别。二、红砂岩路基材料的选用及施工前处理1、红砂岩的基本性质红砂岩基本性质的试验结果表明，具有块状崩解的II类红砂岩水稳定性好，其强度随时间变化小，路用性能较好;I类红砂岩的水稳定性差，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、根据现场施工控制过程，I类和II类红砂岩爆破开挖后，可以直接运至工地进行耙压和碾压施工，但施工费时,运输困难，对施工机械要求高，适用于场地狭小地段。若工期和施工条件允许，最好将刚爆破出来的红砂岩，在料场就地进行工前崩解处理。3、对红砂岩工前处理的方法为，将刚爆破出来的红砂岩裸露于大气阳光和雨中，放置一定时间，任其自然崩解破碎；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。三、红砂岩路基填筑施工1、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，即改造地形、清除表土及地面附着物，并将原地面碾压至要求的密实度。测量放样,中线边线全部用石灰打出标线。(2)布料n上料前必须在边线位置处采用花杆挂线，要求花杆长度为2米，红白相间格长40cm,纵向间距为20米。首先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侵蚀及冲刷。粘土宽度为2米，作成向内的横坡度，以保证边线处粘土得到充分压实。填筑时现场有应安排好运输路线，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，严格按照花杆刻度控制松铺厚度。根据填筑厚度及作业面积，计算上料数量，用自卸车将填筑料按方格网均匀堆放在路基上，控制每车料的数量尽可能相等。施工中避免将不同类型的红砂岩同层填筑，对于填料中少量的大块硬质岩，应剔除或破碎，以确保路基压实的均匀性。(1)耙压、整平经过预崩解处理的红砂岩填料运到填方段后，卸料后采用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。(2)碾压推土机耙压后，90区采用50t以上羊角碾振压3〜5遍,行驶速度控制在2〜3hn/h；93区采用50t以上羊碾振压3〜5遍，行驶速度控制在2〜3km/h,基本可以保证岩石粒径控制在25cm以内。施工中严格控制最大粒径和每层松铺厚n度，经耙压后的填料最大粒径不得大于25厘米，每层松铺厚度不大于40厘米。平地机的整平方法是由两侧开始向路中推进，如此往返三次，一般就可达到规定的粒径要求。平地机精平后，用XCM202J以上振动压路机强振碾压3遍，行驶速度控制在3〜4km/h；最后用XCM202J振动压路机碾压4遍，行驶速度控制在3〜4km/ho压实时的操作要求，从两侧路基边沿向路中推进；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，尤其在大面积填方作业中，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下列因素成比例；碾压遍数/压路机速度，压路机的速度有一个最佳值，一般在3〜6km/h之间，但在下列情况下建议采用偏低值3〜4km/ho(1)需要高密度(2)难于压实的材料(3)铺层较厚。(1)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控制在最佳含水量±2%范围。对完成路段采用灌砂法或沉降观测法进行压实度检测，含水量用洒精燃烧法或烘干法测试，沉降观测法用水准仪测量。施工中路拱横坡采用4%。遇雨或雨后，施工表面不干时，不得开放交通，雨后进行施n工，下层填方须重新压实，符合要求，方可施工。在下一层填筑前，将己完工的路基用羊角碾重新振压一遍，形成凹凸面，以保证上下层面间的联结。（6）压实质量控制红砂岩路基压实度试验检测比较困难，考虑到施工中的技术要求及实际情况，我们采用了压实度试验与外观检查对比的方法，同时采用压实沉降差作为参考值。四、红砂岩边坡防护红砂岩是具有特殊工程性质的地层，红砂岩岩体层理节理及裂隙发育，受湿度、温度影响，特别容易风化、崩解，长期强度低。因此，红砂岩路堑边坡的病害较多。1、红砂岩的工程性质（1）风化崩解性红砂岩岩石成岩程度差.岩质较弱.抗风化能力差，崩解性强，边坡岩体的风化深度较大，特别是紫红色泥岩和粉砂岩互层，边坡风化更为强烈，深度可达10m以上。红砂岩的风化是由温度与水的共同交互作用的结果。其风化特征是由外营力（温度、雨水牛）的特征、作用方式、强度及岩体物质组成、受构造影响程度决定的。冈此，其风化性能差异较大，砂岩的抗风化性能好，抗压强度高。(2)边坡岩体结构：红砂岩岩层层面倾角较平缓，岩n间裂隙发育，通常还有两组或以上的构造节理，且节理面多已张开，路堑边坡岩体破碎，常有脱空现象，说明岩体还有不同程度的松动，降雨可直接渗入边坡岩体。(2)、红砂岩边坡破坏型式：红砂岩边坡作为岩石边坡,其稳定性一方面受岩石结构面的控制，另一方面受岩石的风化和雨水渗透的影响，边坡坡脚是风化最强烈的部位，因此,红砂岩边坡的破坏一方面是结构面引起的失稳破坏，另一方面是边坡面的风化剥落。红砂岩边坡的破坏形式主要有：风化剥落、溜坍、崩落、楔体破坏和顺层滑坡等。六、红砂岩路基的稳定性及沉降1、红砂岩路基的稳定性包括强度稳定性、变形稳定性及水稳定性三个方面。路基稳定性地基稳定性和路堤稳定性两个方面。2、路基强度稳定性体现在地基是否可能因路堤填土荷载及车辆荷载过大而产生失稳滑移，路堤本身是否可能因边坡设计不合理或填土强度随时间降低而产生开裂滑塌。试验结果表明，红砂岩试件的抗剪强度与一般粘土接近，但红砂岩的水稳定性差，易受积水浸泡的影响强度显著降低，所以,对于填土高的红砂岩路基应按饱水后的强度进行稳定性验算。3、路基的变形稳定性体现在地基及路堤的变形随时间变化的特性。当路基的变形在铺筑路面前基本完成，则对公路的使用不会造成影响。只要红砂岩路基的压实度达到技术n要求，并保证路基不受外界积水作用，工后沉降会很小，试验表明，填筑高度为6米时，路基一年的累计沉降量为3cm。4、水稳定性是红砂岩路基保持稳定的关键，一类红砂岩的未压实提水稳定性差，受积水长期浸泡后强度明显降低，易使路基局部产生沉陷病害，必须注意采取隔水防渗措施。5、对于填土高度小于6米的试验路，横向变形不超过2cm。6、路基成型约三个月后，采用蓝派压路机(冲击力300吨)冲压，路基沉降量仅为3〜5cm。7、红砂岩路基尤其是高填方路堤要有一年左右的施工期及充分的沉降期。七、红砂岩路基常见病害及防治对策1、红砂岩路基可能出现的稳定性病害主要表现：(1)、当红砂岩路堤修筑于松软不均匀地基上时，因地基产生明显的不均匀沉降而失稳破坏。(2)、按路基施工规范和设计要求施工的红砂岩路基一般不会发生整体滑动失稳现象，但当红砂岩路基填筑高度大于20m时，可能出现整体滑动失稳病害，这时应对红砂岩路基的整体稳定性进行验算。2、红砂岩路基病害的防治对策(1)、对于接近饱和的松软土地基，可采取预压排水、挤密加固或其他软基处理措施，并分析地基在设计路堤荷载n作用下的沉降量，确保工后沉降不超过允许值；当松软土厚度不大时，可采取挖土换填措施。(1)、对于非饱和的松散土地基，当厚度不大时，可采用重型压路机压实处理措施，若厚度较大时，可采取强夯加固措施。(2)、在高填方路段，要对地基的承载力和沉降量进行验算分析，必要时采取加固措施。(3)、对于低洼易积水地段，在地基一定厚度范围内要采用水稳定性良好的填料填筑，清除积水，截断水源。(4)、对于路基两侧的高边坡，需要进行稳定性分析验算，一般要采取边坡防护和排水防治措施。(5)、对于远离构造物的局部路段，若路基沉陷是因雨水渗入路基表层土中导致的，要对沉陷部位开挖进行处理，若是因路基填土压实质量差所致，应考虑采用注浆或挤密处理措施。(6)、在红砂岩路基施工和营运期间，要加强排水和隔水措施，确保排水通道畅通，路基表面无积水。九、结论1、I类红砂岩呈泥状或渣状崩解，水稳定性和强度稳定性较差，接近或属于弱膨胀岩；II类红砂岩呈块状崩解，水稳定性和强度稳定性较好，无明显膨胀；III类红砂岩强度n高，不崩解。2、I类和II类红砂岩可以作为高速公路的90、93区填料，但必须保证在路面底基层与红砂岩之间铺筑不小于30cm优质粘土封层，路基两侧做1.5米宽的包边土，每侧路基施工加宽不小于50cm。3、对于刚爆破出来的红砂岩可直接运到填方路段填筑路基，也可先在料场进行预崩解破碎处理，然后运往施工现场。对运至现场施工的红砂岩，要求必须配备SD13以上推土机，50t以上的振动羊角碾和50t以上的振动压路机进行压碎处理，用平地机整形，路基横坡保持在3%〜4%,以利于排水。4、红砂岩路基填料的颗粒不均匀性，压实度可应用灌砂法作为参考，用压实沉降差和外观检查为主要检查内容。5、对于采用红砂岩填筑高填方路段的情况，根据红砂岩击实试件的饱水抗剪强度验算路堤的稳定性。6、红砂岩压实体的透水性与粘土接近，雨水对红砂岩的影响主要在表面一定厚土层，并仅限于表层局部范围内。参考文献:rijJTGF10-2006《公路路基施工技术规范》；「2」JTGD30-2004《公路路基设计规范》；「3」JTG051-93《公路土工试验规程》；「4」JTG076-95《公路工程施工安全技术规程》。n「5」皮振益•道路工程施工便携手册[M].北京：中国电力出版社，1999.r6j《公路路基施工技术规范》，人民交通出版社，2000.「7」❷张克林.高速公路路基施工技术发展浅析[J].现代公路，2008.