浅谈红砂岩施工技术与控制

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1、浅谈红砂岩路基施工技术与质量控制－－－－－－－－－撰写人:黄会彬马凯冯佳一、概述黄祁高速公路全长105公里，全线15个标段约一半以上的地带存在红砂岩施工。由于红砂岩固有的不利路用特性，若将施工中沿线开挖的红砂岩弃置不用，而远运其他材料填筑路基，则造价昂贵，弃土和借土场难寻，并可能造成环境污染。如何解决红砂岩施工成为困扰各方面的重要问题。高速公路总公司黄祁高速项目办为此聘请专家专门成立了课题组。借此，我们开源路桥--黄祁06标项目部在黄祁高速红砂岩课题研究的基础上，吸纳改进，进行的红砂岩路基施工，总结这次施工经验。二、红砂岩的基本特性南部省区（湖南、云南、四川、广西等）广泛存在的泥岩

2、、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。多数红砂岩在挖掘或爆破出来后，受大气环境的作用可崩解破碎，甚至泥化，故其岩块的大小及颗粒级配将随干湿循环的时间过程而变化，其物理力学性质也将产生变化。1、红砂岩分类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

3、或稍大于15Mpa，在105℃温度下烘干后浸水24小时内，呈块状崩解；（3）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。2、红砂岩的天然结构特征及其矿物成分和化学成分根据对衡枣路岩石样品的鉴定结果，红砂岩的天然结构主要有粒状碎屑结构和泥状结构两种，按岩石学划分，可将红砂岩分为两大类：一类为碎屑岩类，包括泥质砂岩、泥质粉砂岩、泥质细砂岩、粉砂岩、砂岩和砾岩等；另一类为粘土岩类，包括泥岩、页岩、砂质泥岩及砂质页岩等。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

4、的形式存在，故主要影响岩石的外观状态，对岩石的工程性质没有明显的影响。《路面施工技术规范》JTJ032—94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

5、基病害。红砂岩的主要化学成分为9种，其中SiO2的含量占主要部分，其次有Al2O3、CaO、Fe2O3等，其余5种化学成分均不超过4%，两种典型红砂岩的主要化学成分比例如下表：两种典型红砂岩的主要化学成分比例（%）结构特征 SiO2 Al2O3 CaO Fe2O3粒状碎屑结构 46.53～75.12 11.43～16.44 0.11～16.7 2.86～6.88泥状结构 23.24～64.28 8.0～20.78 0.09～31.89 2.2～10.653、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

6、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50～60天（干湿循环为8次）变化即可达到稳定状态，红砂岩经过一定时间后不再崩解变化。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，粒径小于0.5mm的颗粒极少。4、红砂岩的物理性质和状态指标（1）各类红砂岩物理性质指标的试验（平均）数据岩类 一类岩 二类岩 三类岩天然密度（g/cm3） 2.46 2.38 2.5天然含水量（%） 7.87 5.1 0.8土粒密度（g/cm3） 2.75 2.72 2.76天然干密度（g/cm3） 2.28 2.26 2.48孔隙比 0

7、.204 0.200 0.113最大干密度（g/cm3） 2.00～2.09 2.06～2.15 最佳含水量（%） 8.35～11.6 8.69～9.60 孔隙率 0.169 0.166 0.101饱和度（%） 98.45 72.85 19.6（2）各类红砂岩塑限和液限含水量的试验平均值测试项目 塑限含水量（%） 液限含水量（%） 塑性指数一类岩 21.0 33.0 12.0二类岩 19.0 30.55 11.55（3）各类红砂岩涨缩性和吸水性指标的试验平均值测试项目