詹世忠 许光华 高 飞
摘要:本文通过对江西省瑞(金)赣(州)高速公路AS10标红砂岩的工程性质进行分析,为确保红砂岩路基的施工质量,提出了相应的红砂岩路基施工方法和质量控制措施。
关键词:红砂岩;工程性质;施工方法;质量控制
1前言
红砂岩在江西省赣南地区广为分布,在该地区的施工不可避免地遇到它,江西省瑞赣高速公路AS10标位于赣
南境内,标段全长8.4km,路基土石方二百多万方,挖填数量较大,是控制工期的主要工程。合同段内红砂岩分布较普遍,这类岩石具有遇水崩解和膨胀,高吸水性、透水性与难蒸发性、低粘结性、易风化性和不均匀沉降等不良特性,给施工带来了很大的难度。本文结合工程实际情况,充分利用红砂岩填筑路堤,从而避免换土,在此基础上红砂岩施工难题,确保红砂岩路基的施工质量,切实解决相关难题。
2红砂岩的工程性质及分类
红砂岩多为含铁质氧化物的泥岩、砂质泥岩、粉砂质泥岩、泥质细化砂岩、粉砂岩、砂质或粉砂质页岩等沉积岩所组成,具有遇水软化和崩解特性,在空气中风化快,干湿循环大强度变化等特性。通常岩土类红砂岩的液限在35~40之间,塑性在18~22之间,最大干密度大于1.70g/cm3,最佳含水量在10%左右,其CBR值大都在0.2%~0.4%之间,远远小于高速公路施工要求的3%。岩石类红砂岩的强度一般很高,达到60~70Mpa,受雨水浸泡不易崩解,崩解小于其总重量的1%。
红砂岩按强度和崩解特性划分为如下三种类型:
(1)一类红砂岩,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)二类红砂岩,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,浸水崩解不强烈或略呈块状崩解;
(3)三类红砂岩,岩块天然单轴抗压强度大于15Mpa,浸水完全不崩解,且强度高,水稳定性好,特性与普通砂岩无区别,民间多年来用它作为建筑石材使用。
通过室内试验可知,瑞赣高速公路AS10红砂岩平均强度为21.3Mpa,属于第三类红砂岩。
3红砂岩路基施工
3.1 红砂岩路基试验路段
选择能代表整个施工特点的地段做试验路段,其长度不小于100m,试验路段应至少填筑二层至三层。瑞赣高速公路AS10标选择K95+100~K95+300为试验路段,填料采用挖方段K95+470~K96+786的红砂岩。
通过试验路段收集满足设计要求的压实度或密实度、经济合理的填筑厚度、碾压遍数及机械组合等参数。三类红砂岩填筑的路基,用压沉值来检测其密实度,当压沉值≤5mm时,认为路堤已达到密实度的要求。
3.2 红砂岩的爆破施工
由于红砂岩为软岩石路基材料,考虑到工程地质和水文地质情况,爆破方法可采用松动爆破、微差爆破和光面爆破和预裂爆破等几种类型。炮眼按其深度,采用潜孔钻钻孔,炮眼布置在整体爆破时采用“梅花型”或“方格型”,炮眼孔距与深度可通过爆破试验确定,一般孔距与孔深不宜大于2米,不作填料的不受限制。起爆破器材采用毫秒微差电雷管导爆索起爆系统,炸药用量0.40~0.50kg/m3。
根据断面高度和超深确定钻孔深度。一次钻好竖、斜向孔,分两次引爆,即路堑爆破和光面爆破。路堑爆破后不必清渣,马上就进行光面爆破,这样可以用推土机配合装载机和自卸汽车进行石方施工,或者用挖掘机配合自卸车进行清渣。
3.3 路基填筑施工工艺
红砂岩的填筑工艺以“预崩解-耙压-压实”程序为核心。
3.3.1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。
3.3.2布料:上料前须在边线位置处采用2米长花杆挂线,花杆红白相间格长40cm,纵向间距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。填筑时现场应安排好运输路线,料场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。
3.3.3耙压、整平: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。
3.3.4碾压:推土机耙压后,93区采用50t羊角碾振压3~5遍,94区采用50t以上羊角碾振压3~5遍,行驶速度均控制在2~3km/h,基本可以保证岩石粒径控制在25cm以内。施工中要严格控制最大粒径和每层松铺厚度,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YZl8B以上振动压路机强振碾压3遍,最后用YZl8B振动压路机碾压4遍,行驶速度均控制在3~4km/h。压实时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。
3.3.5含水量控制:红砂岩填料碾压前含水量应控制在最佳含水量±1%范围。对完成路段采用灌砂法进行压实度检测,含水量用洒精燃烧法或烘干法测试。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。
3.3.6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,可采用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。
3.3.7红砂岩路堑上路床0~30cm范围内换填适宜填料时不能用红砂岩,其路床底部30~80cm必须为新鲜岩面,且0~30cm范围内使用CBR值不小于8%密实性好的路基填料封面,以避免大气雨水对红砂岩的侵蚀,降低基底的承载力。
4施工质量控制
4.1红砂岩路槽开挖到位后,应紧接着进行下一道工序的施工,同时应及时做好排水设施,避免因风化、雨水浸泡出现崩解现象。
4.2红砂岩路基施工前还应对红砂岩进行膨胀性试验,如有膨胀性岩,应避免使用,如要使用,应采取经监理工程师认可的方法进行处理后方可使用。
4.3路床顶面30cm厚度范围内不得用于红砂岩填筑,应改用CBR值不小于8.0%、密实性较好的材料填筑并严格压实。
4.4构筑物台背后不允许用红砂岩填筑;红砂岩路基施工中填方的路拱横坡宜采用4%。
4.5红砂岩填料在碾压前的含水量,应控制在最佳含水量的±1%的范围内;雨中及雨后,路基施工表面未干时,不宜开放交通。当雨后继续进行路基填筑时,下层填方须重新检测压实度。若不符合规范要求应重新进行碾压;红砂岩遇水易崩解、施工时应注意临时排水措施的设置,可将临时排水设施与永久排水设施相结合,严禁路基上出现水汇集现象。
5结束语
瑞赣高速公路AS10标通过以上施工方法和质量控制措施避免了大方量的弃方、借土填筑,同时还降低了工程造价和加快了工程进度,圆满的完成了施工任务,其施工质量得到了业主和有关质量部门的好评。
参考文献:
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