红砂岩施工技术Word文档下载推荐.docx

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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:

ﻫ两种典型红砂岩的主要化学成分比例（%）

结构特征ＳiO2Al２O３　CａＯFe2O３

粒状碎屑结构46。

5３～７5。

１２1１.4３~16．44０。

１１~16。

７2.86~6.88ﻫ泥状结构23．24~64.288．0~２0。

780．０9～31.892。

2~10.６5

3、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５0~6０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ﻫﻫ

（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ﻫ天然密度（g/ｃｍ3）　2。

46　2。

38２.５ﻫ天然含水量（%）　7。

87　5.10。

８ﻫ土粒密度（g/cｍ3）2.752。

７2２.76ﻫ天然干密度（g／cm3）2。

2８　2.26２．48ﻫ孔隙比0。

2040。

２0００．11３ﻫ最大干密度（ｇ/cm３）2。

00～2。

０92.06~2.15 

最佳含水量（％）8。

3５～１１.68.6９~9.６0 

ﻫ孔隙率　0.1６９0。

１66　0．１01ﻫ饱和度（%）　98。

45　72.８519.6

ﻫ

（2）各类红砂岩塑限和液限含水量的试验平均值ﻫ测试项目塑限含水量（%）液限含水量（%）塑性指数ﻫ一类岩２1。

03３。

0　１２。

0ﻫ二类岩１9。

０30．5５11.5５

ﻫ（３）各类红砂岩涨缩性和吸水性指标的试验平均值

测试项目自由膨胀率（％）击实样体缩率（%）干燥饱和吸水率（％）

一类岩　41。

37.45２0。

23

二类岩17．75４。

８4　1３。

1２

三类岩2.８5

根据试验结果,按照《公路路基设计规范》（JTJ013-９5）评判指标,一类岩属于弱膨胀岩。

ﻫﻫ5、红砂岩的力学性质

（１）各类红砂岩击实试件的抗剪强度指标和渗透性指标ﻫ测试项目内摩擦角（度）凝聚力（KPａ）渗透系数（cm/s）天然岩块抗压强度（ＭPa）ﻫ一类岩27°

1２′　10５.44。

17×

10-74．4３

二类岩2６°

5０′75。

３7　4。

1７×

１0—７６.９

三类岩　23°

16′９2．８　4。

10—7 

ﻫﻫ

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。

（２）对红砂岩进行了室内ＣＢR试验,其中一、二红砂岩各类岩取16组数据的平均值.按标准重型击实（9８击）、50击和3０击分别浸水试验，可以看出98击一类岩和３0击二类岩随浸水时间的增加,CBR有所降低；

而50击和98击二类岩的CBR随浸水时间的增加无明显的变化。

根据测试结果可知,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。

ﻫ

各类红砂岩试件室内ＣＢR值随浸水时间变化的试验结果

试件浸水时间（天）1　23４7２８

一类岩（９8击）９。

0　９。

858。

２7。

748。

８6.9５ﻫ二类岩（９8击）　５6．453。

４60。

3５3。

8　50。

072。

０ﻫ二类岩（30击）21。

８　17.3１６。

９19.１13。

３14。

5

二类岩（５0击）　３4。

428.329。

５30.526。

8　32。

3ﻫ

三、红砂岩路基材料的选用及工前处理ﻫ

1、红砂岩的基本性质

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。

2、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,但施工费时,运输困难,对施工机械要求高，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。

3、对红砂岩工前处理的方法为，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8～20天即可达到预崩解的目的。

ﻫ四、红砂岩路基填筑施工ﻫ１、机械设备配备ﻫ序号机械设备名称规格型号

1　平地机PYl8０ﻫ2振动压路机ＹZｌ８B

3羊角碾YＺTK18

4洒水车8tﻫ5推土机Ｄ85ﻫ6挖掘机　1ｍ３

2、红砂岩路基填筑施工工艺

（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。

ﻫ

（2）布料ﻫ上料前必须在边线位置处采用花杆挂线,要求花杆长度为２米,红白相间格长40cｍ,纵向间距为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。

填筑时现场有应安排好运输路线，料厂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。

ﻫ（3）耙压、整平ﻫ经过预崩解处理的红砂岩填料运到填方段后,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.ﻫ（4）碾压ﻫ推土机耙压后,90区采用5０t以上羊角碾振压3~5遍，行驶速度控制在2~３km／h;

９3区采用５0t以上羊碾振压３～5遍,行驶速度控制在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,行驶速度控制在3~4kｍ/ｈ;

最后用YＺl８B振动压路机碾压4遍,行驶速度控制在3～4km/h。

压实时的操作要求，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。

ﻫ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，尤其在大面积填方作业中，其优点更为突出。

压路机的碾压速度对路堤的压实有显著的影响,当铺层厚度不变时,传递至填方的能量与下列因素成比例；

碾压遍数／压路机速度，压路机的速度有一个最佳值,一般在3~6km/h之间,但在下列情况下建议采用偏低值3~4kｍ／ｈ。

（1）需要高密度

（2）难于压实的材料（3）铺层较厚.

（５）含水量控制

在碾压前要检测含水量，红砂岩填料在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.

（６）压实质量控制ﻫ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,我们采用了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：

①灌砂法检测压实度时如遇到大石块,则此试验点位弃置不用,重新选点试验。

②外观检查:

要求表面平整密实,无空隙、松石、坑洼及大的石块存在,50t以上压路机振压后无明显轮迹。

③压实沉降差法:

在路基上用随机取样的方法布设观测点,测其高程,然后再用拖式5０t压路机加振一遍观测其高程计算出沉降量。

ﻫ施工中采用压实沉降差进行压实检测,首先在压实后的填石路堤纵向布点,点位间距离８ｍ左右，横向间距视现场情况而定,应避免在突出的大石上和压路机不能到的地方布点。

在布好的点位上用油漆做醒目的标记，用水准仪测量测点高程,测量时为了减少误差,准备一块20×

20cm的钢质垫块,垫块中央有一个半球形突出点，在测量时,将垫块放置在测点上，水准尺放在垫块突出点上进行测量。

然后用击振力５0吨振动压路机作碾压检测（碾压参数:

车速2。

0~4。

０km／h,频率30Ｈz）。

然后用水准仪检测各测点高程，各测点在碾压前后的高差就是测点的压实沉降差。

压实沉降差单点值应小于5mm,检测频率为每2000ｍ２　检测12点。

在压实面积不足２00ｍ2时,至少检测４点。

（7）红砂岩路堑上路床０-3０厘米范围内换填适宜填料时不能用红砂岩,其路床底部3０-８0厘米必须为新鲜岩面，且０－30厘米范围内使用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。

五、红砂岩爆破施工

1、爆破方式选取的原则ﻫ在红砂岩路基石方爆破施工中,要根据地形和地质上的客观条件,充分利用各种爆破方法的特性,因地制宜的选用爆破方法，有计划的进行土石方爆破.各种爆破选取的原则如下:

ﻫ①首先根据石方集中的程度来考虑爆破方法，其次根据地形的变化，路基设计横断面的形状以及地质条件所能允许的爆破规模,进行全面规划,从石方集中的地方开始选炮位做爆破准备.

②充分利用岩石的崩塌作用，从路基面开挖创造阶梯。

③综合利用小炮群，分段分批爆破．ﻫ④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，在开挖中,以小型松动爆破为主。

对石质挖方边坡采用小炮爆破,对风化严重节理发育的岩层宜采用小炮微差爆破。

ﻫ2、爆破技术方案

钻孔工作是凿岩爆破中主要工序之一，在整个爆破过程中所占的时间比例最大,为提高钻孔的效率,必须采用外径８0~12０ｍm的潜孔钻机。

适用于岩石节理不发达的岩层,提高了凿岩效率。

ﻫ石方爆破的关键就是保证出渣的片石小于２5×

25cm,用作填料的一、二类红砂岩爆破宜采用小型及松动爆破，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,每立方米的炸药用量０.４0~０。

5０kg/m3.ﻫ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。

ﻫ松动爆破主要是为了运用爆炸将岩石破碎分解,以便以后顺利进行石方路堑开挖。

微差爆破是指两相邻药包或前后排药包以毫秒时间间隔依次起爆。

优点是当装药量相等时,可减震1/3~1/2，前发药包为后发药包开创了临界面,加强了岩石破碎效果，降低多排孔一次爆破的堆积高度，有利于清渣。

由于依次爆破，减少岩石夹制力，可节省炸药2０％．

预裂爆破是在开挖限界处按适当间隔排列炮孔,在没有侧向临空面和最小抵抗线的情况下，用控制药量的方法,预先炸出一条裂缝，使拟爆体和山体分开，作为隔震减震带,起保护和减弱开挖限界以外山体的地震破坏作用．

光面爆破是在开挖界限的周边，适当排列一定间隔的炮孔,在有侧向临空面的情况下用控制抵抗线和药量的方法进行爆破,使之形成一个光滑平整的边坡。

3、施工工艺ﻫ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，就可以用推土机配合装载机和自卸卡车进行石方施工:

或者用挖掘机配合自卸车进行清渣。

ﻫ1）恢复路基中线,放出边线,钉牢边桩。

2）根据地形,地质及挖深选择适宜的开挖爆破方法，制订爆破方案,作出爆破施工组织设计,报有关部门审批。

ﻫ3）用推土机整修施工便道,清理表层覆盖土及危石。

4）在地面上准确放出炮眼（井）位置,竖立标牌,标明孔井号,深度,装药量。

5）用推土机配合爆破,创造临空面，使最小抵抗线方向面向回填方向。

ﻫ6）炮眼按其深度,采用手风钻或潜孔钻钻孔,炮眼布置在整体爆破时采用“梅花型”或“方格型”。

7）爆破施工要严格控制飞石距离，采取切实可行的措施，确保人员和建筑物的安全．

8）为确保边坡爆破质量，采用预裂爆破技术，光面爆破技术和排眼毫秒爆破技术,同时配合选择合理的爆破参数,减少冲击波影响,降低石料大块率，以减少二次破碎，利于装运和填方.

９）装药前要布好警戒,选择好通行道路,认真检查炮孔，吹净残渣,排除积水,做好爆破器材的防水保护工作,雨季或有地下水时，可考虑采用乳化防水炸药。

ﻫ１０）装药分单层、分层装药.光眼装药后用木杆捣实,填塞粘土,填塞时要注意保护起爆线路。

11）认真设计,严密布设起爆网络，防止发生短路及二响重叠现象。

ﻫ1２）顺利起爆,并清除边坡危石后，用推土机清出道路，用推土机纵向出土填方，运距较远时，用挖掘机械装土,自卸汽车运输。

13）随时注意控制开挖断面，切勿超爆,适时清理整修边坡和暴露的孤石。

六、红砂岩边坡防护ﻫ红砂岩是具有特殊工程性质的地层,它主要为白垩系、第三系的内陆河湖相碎屑岩建造，红砂岩岩体层理节理及裂隙发育，受湿度、温度影响，特别容易风化、崩解,长期强度低。

因此,红砂岩路堑边坡的病害较多．如对新修的衡泉公路边坡进行调查,8０个边坡有1２个边坡发生不同程度的破坏。

新修建的湘耒高速公路刚开始通车,就由于边坡的滑坍,造成单向阻断达一月时间来进行抢修.边坡破坏，轻则影响交通，重则造成人员伤亡,因此,对红砂岩路堑边坡破坏机理进行分析,对确保行车安全和进行有计划的施工整治具有重要意义.

（1）、红砂岩的工程地质特征

由于红砂岩为沉积岩，岩层层间错动而形成的的层间剪切带和沿软弱夹层与相邻硬层的界面常出现泥化夹层（软弱夹层）.红砂岩的工程地质特征为:

①不均匀性，红砂岩体在分布上有明显的不均匀性。

②具有软硬相间、交互成层的多元层状结构。

③倾角较缓、褶皱舒缓,密度小而贯通长度大,边坡岩体破碎、透水性强.

（2）、红砂岩的工程性质ﻫ１）风化崩解性ﻫ红砂岩岩石成岩程度差．岩质较弱．抗风化能力差，崩解性强，边坡岩体的风化深度较大,特别是紫红色泥岩和粉砂岩互层，边坡风化更为强烈,深度可达1０ｍ以上。

红砂岩的风化是由温度与水的共同交互作用的结果。

其风化特征是由外营力（温度、雨水牛）的特征、作用方式、强度及岩体物质组成、受构造影响程度决定的.冈此,其风化性能差异较大,砂岩的抗风化性能好，抗压强度高.

２）边坡岩体结构ﻫ白垩系岩石形成后,都经历过喜马拉雅构造运动,水平岩层在弯曲和倾斜过程中,都发生过层间错动，层间软弱夹层在剪切力作用下,形成层间剪切,夹层原来的结构遭到破坏，裂隙明显增多，透水性增强，在长期雨水和风化作用下，层问剪切带逐渐被泥化，使其强度大大降低。

ﻫ红砂岩岩层层面倾角较平缓，岩间裂隙发育,通常还有两组或以上的构造节理,且节理面多已张开，路堑边坡岩体破碎,常有脱空现象,说明岩体还有不同程度的松动,降雨可直接渗入边坡岩体。

ﻫ（３）、红砂岩边坡破坏型式ﻫ红砂岩边坡作为岩石边坡,其稳定性一方面受岩石结构面的控制,另一方面受岩石的风化和雨水渗透的影响,边坡坡脚是风化最强烈的部位，因此，红砂岩边坡的破坏一方面是结构面引起的失稳破坏,另一方面是边坡面的风化剥落。

红砂岩边坡的破坏形式主要有：

风化剥落、溜坍、崩落、楔体破坏和顺层滑坡等。

ﻫ1）风化剥落

红砂岩边坡风化剥落的主要形式有:

碎粒状伏剥落、碎片状剥落、碎块状剥落和局部崩坍，雨水冲蚀容易形成冲沟.

2）碎粒状剥落

泥质岩表而经受物理风化后形成大小约0．2—0。

5ｃm近等轴状小颗颗,在重力和雨水等作用下,堆积于坡脚或坚硬的砂岩形成的台阶上,这种类别的典型边坡是由表面向里通常有三层结构，最表面一层是较软的向土质化发展的0.2-0。

5cｍ的小碎粒,在地形平坦时可以土壤化并生长草类植被,厚度从几厘米到几十厘米,多在陡坡面上，碎粒可在外力作用下堆落在坡脚或台阶上,与坡面岩石几乎无连接力。

碎粒层下面—般为一层直径1—３cm，有—定硬度的小碎块，在坡面上需稍微用力才能掰下米,其厚度约ｌ—10cｍ，是边坡表面的基本织成物质，进一步可风化成碎粒。

边坡防护施工时应清除干净。

小碎块下面为基本完整的基岩,常被风化裂隙和构造裂隙切割而破碎,表面可形成球状，有较长根系的植物能生长。

碎粒状撒落多分布住温差不大,较湿润的地区。

3）碎片状剥落ﻫ泥岩表面经强烈日照和高温差作用形成大小约０。

1—lcm,厚约０。

3—0。

６cm的片状小碎片，在重力、雨水等作用下堆积于坡脚,小碎片硬度接近原岩，边缘锋利扎手.这种边坡风化的典型形式为两层结构，表层为碎片,表层以下为风化基岩,风化裂隙密布,球状风化不明显，草类植被大都不能生长,有一些根系较粗长的荆灌生长.

4）碎块状剥落

处于风化颇重带泥岩或粉质泥岩,受风化裂隙切割成2—3cm小碎块,随着风化裂隙的扩大和风化程度的加深，在外力作用下崩落，其崩落量不大，常在坡面局部产生。

根系发达的植被可以生长,碎块状撒落最易发生在构造节理发育较密，温差较高处。

５）局部崩坍

在砂岩含量较大,构造节理切割有利的坡面局部,可发育局部崩坍,崩坍体方量不大，约1-3方。

除节理之外，风化裂隙起了极显著作用,这与正常岩石边坡的崩坍有较明显的差别.

6）溜坍

溜坍病害常发生在：

①位于凹形汇水的缓山坡地段，汇水面积较大;

②松散的砂粘土夹碎石堆积较厚,通常在2—5m以上;

③山坡表层不平整、排水不畅、植被局部破坏。

当遇有长时间的大雨或暴雨时,就会暴发突然的溜坍灾害。

ﻫ7）崩塌ﻫ当坚硬的厚层砂岩在上,较软弱的泥岩和粉砂岩互展在下的地段,常有潜在崩坍落石点分布,另外,边坡过陡、层理节理发育岩体，在雨水作用下易发生崩塌破坏.ﻫ8）楔体坡坏ﻫ楔体坡坏主要由构造结构面及层面的关系所控制，一种情况是沿构造结构面发生滑坡，常常是结构面有断泥层，充填土时,更易形成滑动带,出现楔体滑坡，如衡泉公路主线K9+20０处滑坡，结构面有断泥层,在雨水作用下发生滑动。

另一种是沿构造面和层面的复合滑面发生的滑坡，滑面上部为构造面,下部为层面。

９）顺层滑坡ﻫ红砂岩山体呈单斜构造特点，自然坡度在25°

左右，在构造作用下大多形成倾角为10°

—25°

的缓倾岩体。

岩层倾向同坡向一致,而岩层倾角小于边坡坡角时,就易产生顺层滑坡，特别是红砂岩为软质岩与硬质岩交山互成层的多元结构岩体,当线路沿岩层走向开挖时,经常山现滑坡。

ﻫ（4）、红砂岩边坡破坏机理分析ﻫ主要分析红砂岩边坡滑坡破坏的机理，它既有与其他同类型滑坡相类似的形成机理，如顺层滑坡应满足四个条件：

ﻫ①边坡角β＞岩层倾角α;

②α>

φ；

③岩石出露;

④两侧面脱开

由于红砂岩特殊的物性特点和结构构造特点,存在一些特殊的形成机理。

ﻫ１）滑动面几乎都沿软弱的