红砂岩路基处治技术研究的可行性报告

1、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。 1.1立项的背景 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

2、，使其长期强度降低。红砂岩崩解特性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。1） 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。2） 浸水试验取有代表性的红砂岩块至少

3、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820天III类红砂岩基本不崩解> 60天2. 各类红砂岩所做试验研究项目与结论(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

4、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

5、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

6、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

7、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进行了研究。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料推平，并借助推土机的履带将粗颗粒压碎，再以推土机后挂的松土齿耙松，并耙出较大颗粒，再推、压大颗粒，如此反复多遍，直至大颗粒基本压碎为止。这种推平压碎耙松选粗再推平压碎，反复循环的施工过程称为耙压。湖南省大

8、规范进行红砂岩路堤填筑的高速公路有：湘耒、衡枣、潭邵、常吉、怀新等高速公路。各高速公路在处治红砂岩路堤时，在基于湘耒路得研究成果基础上，又结合本公路红砂岩特征进行了施工工艺改革。其中衡枣和潭邵高速公路与湘耒路接近，红砂岩特征相似，基本采用了湘耒路的耙压工艺。常吉、怀新等高速公路地处湘西，红砂岩特性差异较大，耙压工艺基础上增加了强夯处治。对于浏醴高速公路红砂岩，作为路基填料时，不能单纯按填石路堤处理，表现如下：（1）一般填石路堤要求边坡码砌施工，考虑到浏醴路III类红砂岩可崩解，不能作为码砌石料。（2）一般填石路堤的块石不会崩解，可以维持较大空隙率形成骨架支撑。浏醴路III类红砂岩可崩解，崩解后

9、骨架坍塌，可导致路基沉陷。因此，浏醴高速公路在以红砂岩作为路基填料时，需提出新的处治方案。1.2立项的意义(1) 在设计和施工中必须针对本线路红砂岩的水稳定性、强度稳定性、变形稳定性采取相对应的工程措施，严格按照制定的红砂岩地带路基施工技术规程及验收标准进行施工和质量管理及控制。衡枣路的各种检测结果和通车运行使用情况表明，一、二类红砂岩均可用作高等级公路路基填料。(2) 红砂岩路基施工中所采用的施工方案及处治措施均必须通过试验研究，分析论证和实体工程试验路段的验证，确认可行后，才能在本线路中实行，其中压实密实度的控制和水稳定性措施的保证最为关键。(3) 红砂岩用作高等级公路路基填料，还处于初级

10、阶段。其设计、施工的许多技术要求、验收标准仍是参照现行的普通土石路基的标准和规范执行的，因此应进一步开展对红砂岩地带路基的设计、修筑技术、质量控制的试验研究和总结，使其走向更加成熟和完善。二、项目主要研究开发（产品开发）内容、技术关键以及科研创新的主要方式。2.1主要研究内容（一）项目主要研究目的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。浏醴高速公路路基填料以红砂岩为主，但各地红砂岩存在一定特性差异，故其处治技术需根据室内试验结果以及现场试验结果提出经济可行的适用于该地区红砂岩路基填筑控制的新指标；以及指导开展红砂岩现场试验路段

11、施工，提出经济可行红砂岩路基填筑压实工艺。（二）项目相关的主要试验在对全线红砂岩崩解性有所掌握后，项目组将对典型地段进行取样，进行主要矿物成分、崩解特点、强度、膨胀性等岩性试验，拟对23个工点取样试验；对不同崩解程度的红砂岩填料进行土工试验，检验红砂岩填料作为路基填料的物理力学特性，如击实特性、CBR值、渗透性、继续崩解沉降或膨胀特性。2.2技术关键及科研创新的主要方式1、开展室内试验，提出红砂岩路基处治技术，完善红砂岩地区公路路基施工方法。2、以室内试验为依据，开展现场试验，提出红砂处治标准。三、项目预期目标（主要技术经济指标、应用前景、获取自主知识产权等情况）。1. 通过改进方案，提高红砂岩路用性能，节省施工成本。2. 改善现原有红砂岩施工地域的局限性，使其适用于浏醴高速公路工程项目。3. 在省级以上刊物公开发表1篇学术论文，申请省级专利一项。4. 将改进后的技术广泛推广于红砂岩地区路基填筑，进一步使方案得到证实。四、项目实施方案及计划进度安排。工作进度主要工作内容2010-10-202010-12-31查阅红砂岩相关资料，了解其性质与工程