1、紅砂巖路基處治技術研究的可行性報告一、立項的背景和意義。 1.1立項的背景 紅砂巖及其風化層大范圍地分布在我國嶺南地區，它主要為白堊系、第三系的內陸河湖相碎屑巖建造，后經喜馬拉雅地殼構造運動，地面抬升，形成山脈。在構造運動中，水平巖層在彎曲和傾斜過程中發生層間錯運。層間軟弱夾層在剪切力作用下，形成層間剪切，夾層原來的結構遭到破壞，巖性發生變化。紅砂巖的工程地質特征主要表現為：(1)巖體在分布上具有明顯的不均勻性；(2)巖層具有軟硬相間，交互成層的多元層狀結構；(3)巖層傾角較緩，褶皺舒緩，密度小而貫通長度大，邊坡巖體破碎，透水性強。受亞熱帶氣候影響，紅砂巖特別容易風化崩解，層間剪切帶逐漸被泥化

2、，使其長期強度降低。紅砂巖崩解特性紅砂巖具有漸進崩解特性，即在野外大氣環境中，紅砂巖發生顯著的漸進崩解過程，這個過程是在氣溫的自然變化和周期性的干濕循環下產生的。加大溫度變化的幅度、增加干濕循環的次數可以加快紅砂巖得漸進崩解過程，使其在工程需要的時間內達到穩定的顆粒級配狀態，成為良好的路基填料。以往的室內實驗表明，紅砂巖的崩解物“紅砂土”抗剪強度高、抗滲能力強、壓縮性低、CBR高，具有較好的路用性質。1） 耐崩解試驗耐崩解實驗按照公路巖石實驗規程進行：干燥后的巖石放入崩解儀循環10分鐘(500轉)，然后測試大于2mm顆粒與總質量的百分數作為巖石耐崩解指標。2） 浸水試驗取有代表性的紅砂巖塊至少

3、6塊，在105溫度下烘干，恒溫時間不得少于8小時，冷卻至室溫并浸入水中24小時內，依據其崩解程度不同分為I類紅砂巖、II類紅砂巖和III類紅砂巖。表1 紅砂巖建議分類標準紅砂巖分類浸水24小時崩解試驗自然崩解時間I類紅砂巖泥狀< 6天II類紅砂巖渣、塊狀820天III類紅砂巖基本不崩解> 60天2. 各類紅砂巖所做試驗研究項目與結論(1) 物理性質指標:經試驗得出天然狀態下的紅砂巖因性質上的差異，其三相比例指標有一定的變化。(2) 塑限和液限試驗，其測試平均值表明:濕水悶料時間和顆粒的最大控制粒徑對測定值的影響不明顯;一類和二類紅砂巖的塑限指標較接近。(3) 脹縮性和吸水性指標試驗

4、的平均值得出:一類紅砂巖具有膨脹性和親水特性。按公路路基設計規范(JTJ 013-95)和鐵路工程巖土分類標準評判指標，一類巖接近或屬于弱膨脹巖。(4) 壓實性指標:從重型擊實試驗和表面振動儀試驗得出:顆粒級配對測試值有一定的影響。(5) 擊實試件的抗剪強度指標和滲透性指標表明:紅砂巖擊實試件的滲透性較差。(6) 由室內外回彈模量試驗得出:一類和二類巖室內外回彈模量的測定值較接近，一類巖路基的回彈模量設計值不宜小于30.0 MPa，二類巖設計值不宜小于40.0 MPa。在一類巖中摻加一定劑量石灰有助于提高其回彈模量值。(7) 紅砂巖試件室內CBR試驗:一類巖水穩定性很差，在浸水后的幾天內膨脹量

5、將達到最大值;二類巖水穩定性較好，但浸水時間超過28 d后，膨脹量將明顯增大。在一類巖中摻配一定比例的粘土、砂(如采用一類巖:土二7:3，一類巖:砂:土=6:2:2)，后可明顯降低其浸水膨脹量。(8) 各類紅砂巖及網紋層粘土的壓縮性指標試驗得出:紅砂巖壓實試件的壓縮性較之網紋層粘土要高。(9) 通過室內擊實試件浸水一定時間后含水量沿深度變化的試驗，模擬路堤中含水量變化的實驗，以及實體工程試驗路的二次滲水測試，進一步表明紅砂巖壓實后的透水性很差，對于壓實度達到重型擊實試驗標準90%以上的紅砂巖表面積水一般難以下滲，僅對表層土體的含水量產生影響，紅砂巖壓實體的防滲透性能不低于一般粘土。一類紅砂巖雖

6、然水穩定性差，其強度受干濕循環的作用變化較大，但一類巖經壓實后滲水性很小，因而穩定性大為提高;二類巖水穩定性好，其強度隨時間變化小，路用性能較好;三類巖在材料檢驗合格后可作為正常砂巖材料使用。因此，只要嚴格施工和質量控制，一、二類紅砂巖均可作為高等級公路的路基填料。研究結果表明，對紅砂巖填筑路基，應采用YZ20型以上的壓路機，松鋪層厚控制在35cm，攤鋪前最大粒徑控制在23cm以內；對填筑后的紅砂巖路基質量控制可采用壓實度檢測，實驗路段的驗收宜采用壓實度、沉降、彎沉三種控制；施工中應嚴格監控；做好防護和排水工作；雨過天睛施工最佳；對成型后的紅砂巖路基進行沖壓補強；紅砂巖的爆破作業具有相當大的困

7、難。以下為一例對紅砂巖技術施工的方法：為了解決紅砂巖填筑問題，京珠高速公路湘潭至耒陽段進行了研究。在該項技術的施工工藝中，提出了預崩解的塊度、濕度參數，滿足這些參數要求的分層攤鋪厚度、耙壓過程。以這些核心技術為基礎形成了如下的施工流程：開挖預崩解裝運卸料攤鋪耙壓初壓趕平檢測碾壓檢測終壓。預崩解：將用作路基填料的紅砂巖在填筑之前預先進行崩解處理，消除其水活性。耙壓：用推土機將運至工點的紅砂巖填料推平，并借助推土機的履帶將粗顆粒壓碎，再以推土機后掛的松土齒耙松，并耙出較大顆粒，再推、壓大顆粒，如此反復多遍，直至大顆粒基本壓碎為止。這種推平壓碎耙松選粗再推平壓碎，反復循環的施工過程稱為耙壓。湖南省大

8、規范進行紅砂巖路堤填筑的高速公路有：湘耒、衡棗、潭邵、常吉、懷新等高速公路。各高速公路在處治紅砂巖路堤時，在基于湘耒路得研究成果基礎上，又結合本公路紅砂巖特征進行了施工工藝改革。其中衡棗和潭邵高速公路與湘耒路接近，紅砂巖特征相似，基本采用了湘耒路的耙壓工藝。常吉、懷新等高速公路地處湘西，紅砂巖特性差異較大，耙壓工藝基礎上增加了強夯處治。對于瀏醴高速公路紅砂巖，作為路基填料時，不能單純按填石路堤處理，表現如下：（1）一般填石路堤要求邊坡碼砌施工，考慮到瀏醴路III類紅砂巖可崩解，不能作為碼砌石料。（2）一般填石路堤的塊石不會崩解，可以維持較大空隙率形成骨架支撐。瀏醴路III類紅砂巖可崩解，崩解后

9、骨架坍塌，可導致路基沉陷。因此，瀏醴高速公路在以紅砂巖作為路基填料時，需提出新的處治方案。1.2立項的意義(1) 在設計和施工中必須針對本線路紅砂巖的水穩定性、強度穩定性、變形穩定性采取相對應的工程措施，嚴格按照制定的紅砂巖地帶路基施工技術規程及驗收標準進行施工和質量管理及控制。衡棗路的各種檢測結果和通車運行使用情況表明，一、二類紅砂巖均可用作高等級公路路基填料。(2) 紅砂巖路基施工中所采用的施工方案及處治措施均必須通過試驗研究，分析論證和實體工程試驗路段的驗證，確認可行后，才能在本線路中實行，其中壓實密實度的控制和水穩定性措施的保證最為關鍵。(3) 紅砂巖用作高等級公路路基填料，還處于初級

10、階段。其設計、施工的許多技術要求、驗收標準仍是參照現行的普通土石路基的標準和規范執行的，因此應進一步開展對紅砂巖地帶路基的設計、修筑技術、質量控制的試驗研究和總結，使其走向更加成熟和完善。二、項目主要研究開發（產品開發）內容、技術關鍵以及科研創新的主要方式。2.1主要研究內容（一）項目主要研究目的以往的室內實驗表明，紅砂巖的崩解物“紅砂土”抗剪強度高、抗滲能力強、壓縮性低、CBR高，具有較好的路用性質。瀏醴高速公路路基填料以紅砂巖為主，但各地紅砂巖存在一定特性差異，故其處治技術需根據室內試驗結果以及現場試驗結果提出經濟可行的適用于該地區紅砂巖路基填筑控制的新指標；以及指導開展紅砂巖現場試驗路段

11、施工，提出經濟可行紅砂巖路基填筑壓實工藝。（二）項目相關的主要試驗在對全線紅砂巖崩解性有所掌握后，項目組將對典型地段進行取樣，進行主要礦物成分、崩解特點、強度、膨脹性等巖性試驗，擬對23個工點取樣試驗；對不同崩解程度的紅砂巖填料進行土工試驗，檢驗紅砂巖填料作為路基填料的物理力學特性，如擊實特性、CBR值、滲透性、繼續崩解沉降或膨脹特性。2.2技術關鍵及科研創新的主要方式1、開展室內試驗，提出紅砂巖路基處治技術，完善紅砂巖地區公路路基施工方法。2、以室內試驗為依據，開展現場試驗，提出紅砂處治標準。三、項目預期目標（主要技術經濟指標、應用前景、獲取自主知識產權等情況）。1. 通過改進方案，提高紅砂巖路用性能，節省施工成本。2. 改善現原有紅砂巖施工地域的局限性，使其適用于瀏醴高速公路工程項目。3. 在省級以上刊物公開發表1篇學術論文，申請省級專利一項。4. 將改進后的技術廣泛推廣于紅砂巖地區路基填筑，進一步使方案得到證實。四、項目實施方案及計劃進度安排。工作進度主要工作內容2010-10-202010-12-31查閱紅砂巖相關資料，了解其性質與工程