红层软岩填方路基压实方法的试验与分析

红层软岩填方路基压实方法的试验与分析

云南公投建设集团第六工程有限公司云南昆明650000

摘要:我国现阶段各个行业都在飞速发展,它们的发展离不开公路建设的帮助,目前我国的公路线路覆盖的面积越来越大,面积变大后在施工中遇到的地质类型也变得更多,公路建设根据不同的地质情况会使用不同施工方法,尤其是作为公路最为基础的路基,路基建设的好坏直接影响整个工程质量。在种类繁多的地质类型中,红层软土是其中比较特殊而且容易产生危害的一种地质结构。根据多年的经验,红层软土填方路基压实法是在红层软土上施工的最好方法,下文将简要说明红层软土填方路基压实法的施工方法。

关键词:红层软土填方路基压实试验分析

红层是一种在我国分布较广的岩土结构,其地质情况的方方面面性质都决定了红层软岩整体强度很低,红层软岩属于性状比较明显的软岩类。由于红层软岩在气候湿润,降雨量较多时会容易出现土质软化、土质崩解的现象,最后形成一种比较特殊的软黏土材质,所以在这样的岩土条件下施工,不进行适当的施工处理很容易出现弱基现象,造成路基不稳等危害。为了能够更加透彻的了解红层软岩路基的相关特性,我们结合实例进行相关问题剖析,找到在红层软土上施工的重点和要点。

一、红层软岩的工程性质

使用红层软岩作为填料的路堤,路堤压实后当中的填料组成非常复杂,它是一种土和石块的混合体。红层软岩相比与其他的土石混合填料,它最大的不同是红层软岩本身的性质相对特殊。

红层软岩的判别规则是浸水崩解性。通过相关实验,岩石在试验后二十四小时之内就崩解者,属于1类红层软岩。在二十四小时之内崩解成相对较大块的岩土,定义为2类红层软岩。如果在二十四小时之内没有崩解这,或仅是尖角处崩解者,崩解量不大于百分之一者,被认定为是三类红层软岩。

对于第一类和第二类红层软岩,它们在遇到水份时非常容易崩解以及膨胀,如果在很长一段时间的干燥环境下,容易出现沉降现象和开裂,对路基产生病害,建议使用预崩解-耙压-碾压的施工手法。对于第三类红层软岩,它的性质与普通的岩石并无太大区别,在使用第三类红层软岩进行路堤填筑,可使用一般的填石路堤施工方法施工。在判定是几类红层软岩时,应该谨慎真实,这关乎到整个施工过程的好坏。不要为了施工方便出示假报告,这样会存在非常大的安全隐患

二、红层软岩路基的常见病害

根据红层软岩的相关特点,我们可以把其定位为易变性软岩层。红层软岩在一定条件下容易出现结构变化、形态变化、性质变化,红层软土整体上是一种不稳定的岩土。红层软土路基可以满足一些对于使用要求不高的公路,但是很多高等级公路路基不能使用这种路基,因为这种路基会给公路带来很多病害,根据影响程度的情况,可以总结为以下几类;

1.沉陷

这种病害主要是因为路基中的填料造成的,在使用技术不正确时,填料压实构成就做不好,达不到相关要求,所以在公路建成投入使用后,受到车辆行驶荷载和其他外界因素影响时,所以路基填料压实工作没有做到位,就容易出现比较严重的沉陷情况。

2.边坍

红层软岩路基在边坡区域施工时,没有做好相应的防护施工,就会出现周围滑坡的问题。由于红层软岩非常容易被风化从而瓦解,所以在路基使用红层软岩作为路基时,温度和水之间共同作用就容易发生风化脱落现象的产生,如果不及时进行处理,风化情况继续向边坡深部延伸,就会引起边坡瓦解和落石等现象产生。

三、力学试验及分析

1.击实试验

根据《铁路工程土木试验规程》TB10102-2010规定,应选择图样进行相关重击击实试验,测出红层软岩最大的干密度和适合的含水量,这样能够确定路堤最好的压实数据。

2.膨胀率试验

根据《铁路工程土木试验规程》规定,进行红层软岩的相关自由膨胀率和荷载膨胀率的试验。我们在做过试验后可以看到,红层软岩土膨胀率比较的小,而且其膨胀率会随着荷载的增大而减小。

四、红层软岩路基施工

1.岩石爆破

经常被使用的一种方式是移挖作填,利用挖方作为路基的填料。挖方为红层软岩,红层软岩在原始的状态下其强度非常大,在施工取土时应该使用爆破的方式。在进行爆破后,石块的大小会不同,如果不控制石头的大小就进行填筑,会产生路基孔洞,进水厚实风化后路基被瓦解,造成路基有较大的下沉情况。红层软岩属于可塑性较强的岩土,爆破时控制压缩区大一些,爆破区小一些,控烟间距和装药数量不宜过大。爆破成最大石块在三十六厘米之内,大多数在十到二十厘米之间为宜,因为岩石强度相对较低,爆破城这样大小更为有利于路基的填筑压实施工。

2.基床以下路堤填筑

(1)土石混填路堤

使用土石混填路堤时,可以采用水平分层法来填筑,运用机器和人工去找平,使用重型振动机械进行对路堤的碾压。在土石混填路基开工前,选定一段试验路进行试填筑,以总结施工方式好坏,完善施工方式,确定施工后路堤是否达到规定要求。在土石混填填筑物是不能采用倾填法进行施工,而是采用分层填筑进行施工,分层铺设时铺设厚度不能大于四十公分,石料的厚度不能超过压实之后的厚度三分之二。当填筑土石混合材料中石料的含量小于百分之七十时,应该把土和石头混合起来,进行分层铺设,以免造成体积较大的石块聚集在一起,然后将铺设的材料进行压实施工。当填筑路堤的材料中石料含量大于百分之七十时,就按照填石路堤的施工方法进行施工,先将大块的石料铺设上去,且石料大面摆放在下面,将石料放置平稳,然后在铺设小块的石料、石渣和石屑把缝隙填满以及找平,然后在使用机械进行路堤的压实施工。压实对决定于碾压路堤次数和松浦系数而决定的,机械压实次数是根据试验路的结果决定的,而且还要经过监理工程师的同意。

(2)填石路堤填筑

为了能够确保填石路堤的质量达标,必须配置一名质检工程师全程进行检测和指导,防治厚度超标等现象的产生。填石路堤在施工时应该严格规范石头尺寸的大小,为了能够保证石头尺寸能够达标,应对超过标准的石块进行分解,这样能够确保压实后的密实程度。在填石路堤施工前进行填料的压实试验,确保石料经过压实后能够达到标准,试验是应选用十八吨以上的振动路压机,进行整套施工流程试验,找出问题并解决。然后做好施工前的各种准备。填石路堤各层铺设都需要使用重型振动压路机,采用试验得到的碾压次数进行反复碾压,达到标准要求压实强度。在进行完每层填筑工作后,要及时进行这一层的检测,检测合格和监理工程师认可后,方可进行下一层路堤的施工。在做好填石路堤填筑施工后要进行填石路堤检测,使用地检测方法是压实沉降差法。

五、红层软岩施工的措施和防止病害措施

对于在土质斜坡地基上填筑路堤而言,由于受地形的限制,在采用加筋的防治措施时,仅能在新填筑路堤内铺设筋材,由于加筋宽度受到限制,筋材所能产生的拉力也受到极大影响,因此加筋对路堤病害的防治作用也将大打折扣,况且新路堤的填筑所产生的附加应力改变了地的应力状态,从而可能会造成路堤的整体失稳,或产生工程不允许的不均匀沉降,这时,就需要采取其它的配套措施以增强加筋对病害的防治作用,如在加筋的同时采用钢筋锚、砂垫层或碎石桩等。对此,本文在研究时,对路堤内加筋材结合钢筋的情形进行了数值模拟,结果显示,当在土质斜坡地基上路堤内采用加筋结合钢筋锚时,不仅会大大增加路堤的稳定性,对于路堤所产生的不均匀沉降也会起到很大的抑制作用,从而从根本上大大增强路堤病害的防治效果。

以安楚高速公路第12标加筋路堤为例建立有限单元分析模型,坡比为1:0.5,高度为24m,堤顶宽度为15m的路堤模型,计算分析表明,当采用红层软岩素填士路堤时,其稳定系数k<1,即路堤本身不稳定,将产生滑塌,而采用加筋路堤后,其稳定性大大增强,如当加筋间距为0.5m、筋材EA=3.0x10kN/m时,其稳定系数增至1.68,故完全可以保证路堤的稳定。当采用较小的加筋间距或采用较大刚度的筋材时,其稳定性增强的更为显著。对于筋材受力,随筋材单宽刚度的增大而增大,对刚度相同的筋材而言,缩小加筋间距,其所受轴力略有降低,但降低幅度很小。计算分析表明,筋材单宽刚度及加筋间距对路堤稳定性的影响显著,但如果筋材刚度过大,其所受轴向力也增大,有被拉断的可能,因此在筋材类型的选择时应予以特别注意;根据现行《公路略基施工技术规范》(Jm]03395)中规定的有关填料粒径及碾压厚度等路堤填筑施工工艺的要求,建议在进行加筋路堤设计中采用0.5~0.8m的加筋间距较为合适。

结束语

目前我国对于红层软岩路基的施工经验比较少,施工技术还不是很成熟,在实际中有着非常大的发展空间。本篇文章通过对红层软岩进行了全方位的分析和解读,对红层软岩进行了比较深入探讨,并且在已有工程的施工中找到了红层软岩在施工中存在的重要点和难点,全面的提出了相应的施工办法。关于红层软岩基路施工技术还需要在不断地摸索实践中吸取经验,找到一套对应红层软岩的施工体系,以此来确保红层软岩路基安全和稳定的使用,希望这篇文章能够对今后的红层软岩路基施工技术发展提供一些借鉴。

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