红砂岩特征及填料施工方法略论

关键词：红砂岩; 理化特征; 填料工艺 
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1.1红砂岩的分布和主要特征
    红砂岩属于湖相沉积岩，主要包括碎屑岩类和粘土岩类，因其粘土岩类中三价铁离子的混入，使岩石成红色，故成红砂岩，因其湖相沉积的特点，其颗粒筛选性差，红砂岩在我国分布较为广泛，尤其在山区公路建设过程中大量存在。
1.2 红砂岩的不良特性
红砂岩吸水性强、在大气环境或干湿循环作用下，岩块易崩解破碎，颗粒软化，因此不能直接做路基填料，需经过处理。同时对红砂岩边坡的防护也带来一定的不良影响。
第二章 红砂岩的物理化学性质
对于工程中遇到的红砂岩问题应首先了解其物理和化学性质才能采取相应的方法进行处理。
1.红砂岩主要包括碎屑岩类（主要含有砾岩、砂岩、粉砂岩）和粘土类（主要有泥岩、页岩），另外还有一组是泥灰岩。碎屑岩中含有5﹪~15﹪粘土矿物、云母及泥质方解石，粘土岩中又都含有30﹪~50﹪的碎屑物，大多数岩样都含有5﹪~10﹪的使岩石呈红色的铁质物。
2.粘土岩的组成物质主要是粘土矿物，粘土矿物主要有蒙脱石、高岭石、伊利石、等几种。
3.粘土岩中混有一定量的三价铁离子，不仅降低了岩石中粘土矿物的含量，更重要的是高电价的三价铁离子减低了颗粒表面的电场强度，降低了粘土颗粒吸附水的能力，使粘土颗粒能媳妇水膜的厚度也相应减薄，这就减小了粘土岩的液限、塑性指标、及自由膨胀率，增大了CBR值增强了粘土岩的水稳定性，所以红砂岩水稳定性较好经过处理后可以作为路基填筑材料。
4.红砂岩一般节理较发育，易风化，易崩解。节理呈X形，较规则，以构造为主。
5.为了便于试验和分析，将红砂岩按其强度和崩解特性划分为三种类型：
（1）一类红砂岩：岩块天然单轴抗压强度小于15MP，在105°C温度下烘干后浸水24/h内，呈现渣状，泥状或粒状崩解，此类岩石约占30%。
（2）二类红砂岩：岩块天然单轴抗压强度稍小于15MPa，在105°C温度下烘干后浸水24/h内成块状崩解，此类岩石约占60%。
（3）三类红砂岩：岩块天然单轴抗压强度大于15MPa，在105°C温度下烘干浸水24/h内无崩解现象，与普通砂岩基本无区别，工程性质较好，此类岩石约占10%，只有在个别深切地段遇到。
第三章 填料施工方法及质量控制
1.红砂岩在高速公路的路用可行性研究评判
一二类红砂岩均可用作高等级公路的路基填料，其工程性质可通过采取相对应的工程措施进行改善。
2.红砂岩的施工工艺及控制方法
    按照《技术规范》的要求，液限大于50%、塑性指数大于26、或者自由膨胀率大于80%的材料不能作为路基填料。而针对__、二类红砂岩其各项指标都能满足要求，因此只要采取适当的施工措施控制其吸水性强和干湿循环易崩解的特点，红砂岩可以作为路基90%~93%的填料。
根据施工经验总结一般有三种工程处理方案：
（1）人工崩解——筛选碾压——压实
    机理：采取特殊措施消除红砂岩的水活性，将红砂岩全部或大部分转变成红沙土，再通过掺料、压实、隔断外界水分等措施，形成密室的不透水路堤，防止病害发生。
    工艺：①人工崩解。在料场将爆破出来的红砂岩实施人工洒水的预崩解处理，使其水活性消除或基本消除，大颗粒减小，残存的颗粒得以软化然后进行路堤填筑。②耙压:用推土机将运至工点的一二类红砂岩填料推平，并借助推土机的履带将颗粒压碎，再以推土机后挂的松土齿耙松，并耙出较大的颗粒，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—推平压碎…….反复循环的过程称为耙压。③碾压密实：为了形成密实不透水的红砂岩压实体，依靠巨大的振动压实可使碾压密实，使碾压层中的大部分一二类红砂岩颗粒形成土状物包裹住尚存的残余颗粒，构成一二类红砂岩压实的独特结构，推土机耙压后93区采用50t以上的羊碾振压3~5遍，行驶速度在2~3km/h，基本可以保证岩石在25cm内。施工中严格控制颗粒粒径在25cm以内，施工中每层松铺厚度不大于40cm。平地机的整平方法是由两侧开始向路中推进，平地机精平后，用YZ18B以上振动压路机强振碾压3遍，行驶速度控制在3~4km/h，压实时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。
(2)强夯法处理
    概述：利用起重机设备将重锤提升到一定的高度再使重锤自由落下使土中产生极大的冲击波，克服土颗粒中的各种阻力，使地基压变达到加固地基的一种地基处理技术。
参数确定：①夯锤可采取8~25t，多采用以钢板为外壳内灌混凝土的锤，也可浇注成在混凝土的锤上能临时装配钢板的组合锤，方便运输，夯锤底面一般采用圆形。②夯击能。单点夯击能为锤重×落距 ③落距，国内一般采用8~25m ④夯击点布置及间距，一般为三角形或正方形 ⑤ 夯击击数和遍数。通常用2~3遍，最后进行低能量的“搭夯”⑥ 间歇时间，根据加固图层中孔隙水压力消散时间而定。⑦垫层铺设，强夯前要求拟加固场地必须具有一层稍厚的表层。
（3）冲击压实法
    原理：压实轮形状将传统圆形改成非圆形，在行进的过程中，由配套的大功率牵引车带动“凸轮”前进，冲击压实轮的凸点交替抬升与下落，从而在行进的过程产生集中冲击能量，同时辅以滚压、揉压的综合作用，连续对土体产生碾压作用而使土体达到密实。冲击压实机的冲击能较传统振动压路机大6~10倍，影响深度大3~4倍。
    参数确定：①新高填方路基路床上在清表整平初压达到规范后利用冲击碾压进行加固。②对于受地形、地质条件制约的山区公路，对所有的填方路基进行冲击碾压加固 ③ 冲击碾压建议20遍，有效加固深度取1.5~2m填料及分层填筑高度按规范要求。④碾压时，行驶速度要均匀，在一个碾压行程中保持10km/h左右⑤冲击碾压完成后，路基冲击压实表面松散，应采用重型振动压路机进行补充稳压，然后在进行上层填筑。
3.验收标准
验收标准：对于采用红砂岩材料填筑的路基，与一般路基填料的区别在于红砂岩材料易浸水崩解，以及在大气环境干湿循环下稳定性差，如果能完全按照设计要求及施工质量要求控制，仍可按国家公路行业标准进行验收与评定。