红砂岩填筑工艺技术探讨

红砂岩填筑工艺技术探讨

作者：王磊

来源：《城市建设理论研究》2014年第07期

摘要：红砂岩不但在我国分布广泛，而且在我国工程建筑中得到了大量的使用，尤其是在山区公路建设中，红砂岩的运用更为广泛。作为一种建筑材料，红砂岩并不是一种良好的路基填料，它在大气环境的影响以及外界环境的干湿循环作用下，自身性能会发生很大的变化，因此，探索并革新红砂岩填筑工艺技术具有十分重要的意义。 关键词：红砂岩；路基填料；施工工艺 中图分类号：TU74文献标识码： A 引言：

在我国的湘中南地区，大量分布着红砂岩，这种岩石富含铁的氧化物，因此外观呈现红色，是我国工程建筑中常用的原料，在我国山区公路建设中应用尤为广泛。红砂岩的性质极易受到外界环境的影响，在工程实践中，因为红砂岩性质改变而造成工程建筑物破坏的情况时有发生，相关部门以及技术人员需要针对红砂岩特性展开研究，探索并改良红砂岩填筑工艺技术，为我国道路交通建设作出贡献。 1.红砂岩的基本特性 1.1红砂岩的类型

我国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。 红砂岩按强度和崩解特性可以划分为三种类型：一类红砂岩，岩块天然单轴抗压强度小于15MPa，在105e温度下烘干后浸水24h内，呈现渣状、泥状或粒状崩解；二类红砂岩,岩块天然单轴抗压强度小于15MPa或稍大于15MPa，在105e温度下烘干后浸水24 h内，呈块状崩解；三类红砂岩，岩块天然单轴抗压强度大于15MPa，不崩解，特性与普通砂岩无区别。 1.2红砂岩的天然结构特征及其矿物成分和化学成分

按岩石学划分,可将红砂岩分为两大类：其一是碎屑岩类,包括泥质砂岩、泥质粉砂岩、泥质细砂岩、粉砂岩、砂岩及砾岩等；其二是粘土岩类，包括泥岩、页岩、砂质泥岩及砂质页岩等。

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红砂岩中，含铁氧化物大多以浸染物形式出现，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形式存在，故主要影响岩石的外观和状态，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,其工程性质有一定的变化，但多数与普通风化岩类相差不大，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定性差,极易崩解软化,其工程性质主要由粘土矿物的含量,尤其是亲水性强的蒙脱石和伊利石的含量决定。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，其中占主要部分的是二氧化硅的含量，其次有三氧化二铝、氧化钙、三氧化二铁等，剩下的5种化学成分均不超过4%，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，最后呈渣状或泥状，其颗粒级配也在变化。试验表明，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到60天，大约8个干湿循环期就可以达到稳定状态。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定或碎化速度非常缓慢。 1.3红砂岩的力学性质

各类红砂岩击实试件的抗剪强度指标和渗透性指标测试项目包括内摩擦角(度)、凝聚力(kPa)、渗透系数(cm/s)、天然岩块抗压强度(MPa)。通过现场试验表明,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。对于水稳定性差的一类红砂岩,在路基表面及两侧采取一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。呈块状崩解的二类岩水稳定性较好,而一类岩的水稳定性很差,若受水的长期浸泡,其强度变得很低。

2.红砂岩路基材料的选用及工前处理

从红砂岩基本性质的试验结果表明,具有块状崩解的二类红砂岩水稳定性好,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。根据现场施工控制过程,一类和二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,但运输困难,对施工机械要求高,施工费时,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。在选择好路基材料之后，需要对红砂岩做一定的处理，施工中常采用的方法为：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到20天即可达到预崩解的目的。 3.红砂岩填方路基施工工艺 3.1填料粒径控制

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红砂岩填方路基施工工艺要遵循《公路工程路基施工技术规范》的规定，红砂岩填料粒径不得超过25cm。填料粒径过大会使颗粒之间空隙过多，而这些空隙一般是不能被完全填满压紧的，这就会对路基压实度产生影响。结合以往的施工经检，填料粒径过大不仅效果不好，而且成本也会相应增大，因为根据规定，红砂岩填筑层厚度不能超过40cm，粒径过大会使推土机效益很难发挥出来，使工程所占用的成本过高。

粒径的控制主要可以从以下两个方面着手：其一是在取土区，即爆破现场，使爆破出来的红砂岩越细越好，因此，爆破宜采用少药分层松动爆破法。另一方面是在填方区着手，其程序是人工解石—>推土机初平碾压解石—>羊足碾碾压解石—>人工个别解石。当填料运至现场后，对于粒径特别大的必须立即进行人工解石，此时解石有两点好处：一是大颗粒自然堆放易于发现且易于用风镐解细作业，二是有利于推土机工作，不致于推土机受大孤石影响无法进行平整。推土机在初平时，通过履带的碾压对接确面的石块有解细的作用，因此，推土机宜采用大吨位，推土机初平后用光轮搌压一遍，这样，让石块和石屑初步致密，然后上羊足碾振压四遍，羊足碾的影响范围最强烈，其效果很显著。羊足碾碾压过程中，其羊蹄形的钢轮对石块有较大的解细的作用，碾压过后再用堆土机扫平，如果发现个别地方有粒经过大的石块再辅以人工用风镐进行解细，基本上就可以控制好粒径。 3.2碾压

针对红砂岩分为“岩土类”和“砂岩类”有两种不同的碾压方法。岩土类红砂岩为自然风化崩解物，处于红砂岩挖方区的表层，因此碾压方式为从边至中逐步压实的碾压办法，碾压速度由2km/h逐渐增至4km/h，压实遍数为6遍，静压2遍，振压4遍。对于“砂岩类”红砂岩，碾压方式要根据国家相关规定，轮迹不得大于2mm，表面要平整，无局部坑洼。压实设备采用YZ22振动压路机与60t羊足碾配合，并采用了A,B两种方法进行比较。A为YZ22静压一遍，然后YZ22振压一遍，接着羊足碾振压四遍，再用YZ22振压一遍，然后YZ22再静压一遍，共八遍，B为YZ22振压一遍，然后羊足碾振压四遍，接着YZ22振压一遍，再用YZ22静压一遍，一共七遍，这两种碾压方式均能够满足要求，因此在实际施工过程中均能实施。 路基填土是典型的扰动的颗粒、水和空气组成的三相体材料，不同种类的填土，压实特性也不相同。而土石混合料的压实特性是大小颗粒在力的作用下克服颗粒间阻力产生位移的过程，即大小颗粒全新排列，相互靠近，使孔隙体积减少，单位体积内固体颗粒数量增加的过程。红砂岩填筑路基并不是纯粹意义上的石方填筑，而实际上是土石混填，因此在实际施工中我们采用土石混填的施工规范来进行施工。所以，在后续的试验路段铺设时就规定松铺厚度为35cm，石料最大粒径不超过最大松铺厚度的2/3，也就是23cm。 4.结语

随着科研人员对红砂岩性质更加深入了解，这种在我国具有广泛分布的建筑材料受到了人们的重视。运用现代科技开发与优化红砂岩填筑技术，对我国道路交通建设具有十分重要的意义。在建筑施工中，用红砂岩充分崩解后形成的红砂土进行道路填筑可以保证路基良好的性

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能，以预崩、耙压、碾压为核心的施工工艺和处理技术原理填筑的高速公路可以具有良好的道路性能。 参考文献：

[1]龙健康,侯运秋.红砂岩路基施工关键技术[J].中南公路工程,2003,28(2):60-62. [2]谢连生,付玉军.红砂岩路堤修筑技术研究[J].湖南交通科技,2006,32(3):26-29.