紅層軟巖路基施工技術(shù)研究

Study on Construction Technology for Foundations of Red-bed Soft Rock

劉學(xué)東

（重慶城建控股（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，重慶401334）

紅層軟巖在我國(guó)分布較廣，是一種特殊的巖土。該文通過(guò)了解紅層軟巖的特性，分析紅層軟巖引發(fā)的常見(jiàn)路基病害，并對(duì)紅層軟巖路基進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、理論分析、填筑檢測(cè)以及工后沉降觀測(cè)，研究總結(jié)出一套紅層軟巖路基施工技術(shù)。紅層軟巖可以作為路基填料，只要采取有效的施工方案，做好過(guò)程控制，是完全可以保證路基質(zhì)量的。

紅層軟巖；路堤填筑；試驗(yàn)檢測(cè)；路基施工；膨脹崩解；沉降觀測(cè)；施工技術(shù)；路基填料

0 引言

紅層軟巖分布于我國(guó)西南、中南、華南廣大區(qū)域。研究資料表明，紅層軟巖是一種特殊巖土，具有易崩解、易風(fēng)化、遇水易軟化等特征。特別是在西南丘陵山區(qū)，氣候濕潤(rùn)，排水不暢的條件下，紅層軟巖極易軟化、崩解為特殊軟粘土（俗稱“松軟土”，規(guī)范無(wú)正式定名），造成路基病害發(fā)生。該文通過(guò)對(duì)蘭渝鐵路LYS-13標(biāo)段紅層軟巖路基施工技術(shù)進(jìn)行研究，分析影響紅層軟巖路基施工中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，為今后紅層軟巖地區(qū)施工提供相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)及施工技術(shù)參數(shù)。

1 紅層軟巖路基的常見(jiàn)病害

紅層軟巖分部較廣，原始狀態(tài)下呈軟巖，易風(fēng)化、易崩解，具有弱膨脹性，遇水軟化性，早期多用于低等級(jí)公路施工，后用于鐵路和高等級(jí)公路，但由于缺少相應(yīng)的施工經(jīng)驗(yàn)，往往出現(xiàn)不同程度的病害。常見(jiàn)病害可歸納為：沉陷和邊坍。

由于路基填料不良（未崩解的紅層軟巖），填筑方法不當(dāng)，人工壓實(shí)不足，在荷載及自然因素作用下，均可能發(fā)生沉陷，便直接導(dǎo)致路基破壞。而易風(fēng)化的紅層軟巖邊坡如果設(shè)計(jì)不當(dāng)或防護(hù)不良，均可造成路基邊坡的坍落。由于紅層軟巖為極易風(fēng)化崩解的沉積巖，因此用紅層軟巖填筑的路基邊坡在溫度與水的共同交互作用下極易發(fā)生風(fēng)化剝落的病害，如不及時(shí)處理，風(fēng)化向邊坡深部發(fā)展，引起邊坡崩坍落石等病害。

2 基本物理學(xué)性能

紅層軟巖一般是富含黏土礦物的強(qiáng)風(fēng)化巖，礦物組成主要包括以石英、云母為主的碎屑礦物和高嶺石為主的粘性礦物。天然含水量為9%～15%,天然密度為2.0～2.1g/cm3，液塑限分別為30%～40%、13%～20%，天然孔隙率為0.49～0.65。具有與膨脹土相似的濕化變形特性,但其膨脹率比較低.紅層軟巖具有較顯著的崩解性[1]。

3 力學(xué)試驗(yàn)及分析

3.1 擊實(shí)實(shí)驗(yàn)

參照《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》TB10102-2010，選擇土樣進(jìn)行重型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)，測(cè)定紅層軟巖的最大干密度和最優(yōu)含水量，以便確定路堤的最佳壓實(shí)效果。根據(jù)圖1可以確定紅層軟巖的最大干密度為2.14g/cm3,最佳含水量為8.5%。

圖1 紅層軟巖壓實(shí)曲線圖

3.2 膨脹率試驗(yàn)

參照《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行自由膨脹率及有荷載膨脹率試驗(yàn)，采用最優(yōu)含水量8.5%，密度比93%的條件制作試件。試驗(yàn)得出紅層軟巖的自由膨脹率為2.7%，遠(yuǎn)小于弱膨脹土的膨脹性。圖2為25kPa壓力下試樣高度與時(shí)間關(guān)系變化曲線，表1為不同荷載下的膨脹率。通過(guò)試驗(yàn)可以看出，紅層軟巖土的膨脹率較小，且隨著荷載的增大而減小。

圖2 25kPa壓力下試樣高度與時(shí)間關(guān)系曲線圖

表1 不同壓力下的膨脹率表

4 紅層軟巖路基施工

4.1 巖石爆破

蘭渝鐵路LYS-13標(biāo)路基土石方施工大部分采用移挖作填的方式進(jìn)行，利用挖方作為路基填料。挖方為紅層軟巖，原始狀態(tài)下強(qiáng)度較高，施工取土采用爆破方式進(jìn)行。爆破后的石塊粒徑大小不一，如不能對(duì)填料粒徑進(jìn)行控制，則路基填筑后易產(chǎn)生空洞，浸水或風(fēng)化后紅層軟巖崩解，造成路基產(chǎn)生較大下沉。

紅層軟巖屬于塑性巖石，爆破時(shí)壓縮區(qū)相對(duì)較大，爆破區(qū)相對(duì)較小，因此孔眼間距和裝藥系數(shù)不宜大。根據(jù)多次對(duì)比試驗(yàn)，選擇表2的爆破參數(shù)[2]進(jìn)行爆破施工為最佳爆破方案。

表2 取土場(chǎng)石方爆破參數(shù)表

爆破后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)石碴的最大粒徑36cm，絕大多數(shù)粒徑在10～20cm之間，由于巖石強(qiáng)度較低，此種粒徑結(jié)構(gòu)便于路基的填筑壓實(shí)。

4.2 基床以下路堤填筑

根據(jù)相關(guān)研究資料表明，紅層軟巖填料最大粒徑不大于15cm，填筑松鋪厚度30～40cm，填筑最大干密度不小于2.0g/ cm3,含水量控制在最佳含水量±2%以內(nèi)可以作為合格的路基填料使用[3]。

紅層軟巖路基填筑采用水平分層填筑法施工，路基填筑大面積施工前首先進(jìn)行路基試驗(yàn)段的施工，總結(jié)施工技術(shù)參數(shù)及施工方法，為大面積施工提供理論依據(jù)及指導(dǎo)方案。

路堤填筑施工按照“四區(qū)段、八流程”[4]的施工程序展開(kāi)流水施工，在施工過(guò)程中，紅層軟巖填料由于爆破時(shí)粒徑較難控制，爆破后仍有部分粒徑超標(biāo)，在裝車(chē)過(guò)程中對(duì)填料進(jìn)行篩選，合格的填料裝車(chē)運(yùn)至填筑工作面，較大的填料集中破碎后再拉運(yùn)至工作面。

根據(jù)路基試驗(yàn)段總結(jié)后，確定攤鋪厚度為38cm，最佳含水量為8.5%，碾壓遍數(shù)為6遍。施工中采用挖掘機(jī)裝車(chē)，自卸車(chē)運(yùn)輸，推土機(jī)、平地機(jī)平整，振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)。

4.3 基床以下路堤壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)[5]

根據(jù)設(shè)計(jì)要求我們選用灌砂法、K30法進(jìn)行雙指標(biāo)控制，共做了三層54個(gè)點(diǎn)，第三層檢測(cè)結(jié)果如表3。

表3 紅層軟巖路基檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果顯示按此方法施工的路堤質(zhì)量穩(wěn)定，施工過(guò)程中便于控制，完全滿足要求。

4.4 工后沉降觀測(cè)

沉降觀測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)：路基填筑過(guò)程中，路堤中心沉降速率每晝夜不得大于10mm，邊樁水平位移速率每晝夜不得大于5mm。

路基工后沉降標(biāo)準(zhǔn)：時(shí)速200km/h客貨共線路基，一般地段不應(yīng)大于15cm，年沉降速率應(yīng)小于4cm/年。

路基填筑完成后，在ID2K600-ID2K900的斷面埋設(shè)了觀測(cè)點(diǎn)，第1個(gè)月進(jìn)行每周1次的沉降觀測(cè)，第2-3個(gè)月進(jìn)行每2周1次的沉降觀測(cè)，第3個(gè)月后進(jìn)行每月1次的沉降觀測(cè)，歷經(jīng)6個(gè)月的定期觀測(cè)，累計(jì)沉降量為1.2cm，沉降速率小于4cm/年，滿足沉降標(biāo)準(zhǔn)要求，路堤穩(wěn)定性良好。

5 結(jié)語(yǔ)

紅層軟巖主要包括泥巖、泥巖夾砂巖、砂巖夾泥巖、泥巖砂巖互層、風(fēng)化砂巖等，是一種廣泛分布在我國(guó)川東等西南地區(qū)的一種特殊填料，是合格的路基填料，采取有效的施工方案，做好過(guò)程控制完全能夠保證路基質(zhì)量。

[1]馮啟言.魯西南地區(qū)紅層軟巖水巖作用特征與工程應(yīng)用[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，1999（17）.

[2]謝連生.紅砂巖路堤修筑技術(shù)研究[J].湖南交通科技，2006（3）.

[3]魏永幸.紅層軟巖填筑高速鐵路路基及其構(gòu)筑方法[P].國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局，CN 101153475A.

[4]鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院.TZ 202-2008客貨共線鐵路路基工程施工技術(shù)指南[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2008.

[5]中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10414-2003鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2003.

責(zé)任編輯：孫蘇,李紅

建筑批評(píng)

減少奇葩建筑需“軟硬兼修”

《人民日?qǐng)?bào)》近日發(fā)表文章稱，改革開(kāi)放30多年來(lái)，我國(guó)城鎮(zhèn)化快速推進(jìn)，一批現(xiàn)代建筑充滿時(shí)代氣息、美倫輪美奐。但在城鎮(zhèn)化快速推進(jìn)的進(jìn)程中，也出現(xiàn)了形形色色的“奇葩建筑”。有人說(shuō)，奇怪建筑產(chǎn)生的責(zé)任歸屬應(yīng)當(dāng)三七開(kāi)，決策者七、建筑師三，這有一定道理。

無(wú)疑，讓城市建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)回歸理性是當(dāng)務(wù)之急，只有理性的城市規(guī)劃，才能使得城市規(guī)劃更加切合實(shí)際，減少公共財(cái)政資源的浪費(fèi)。目前而言，地方上一些大型建筑的事前論證較不充分，這從結(jié)果可以反推出來(lái)，一些大型建筑千奇百怪卻實(shí)用性不強(qiáng)，追求建筑的高度但卻不知道意義何在，等等。這些建筑也多為當(dāng)?shù)厝嗣瘛巴虏邸?。其?shí)，坦白說(shuō)，一些項(xiàng)目就是面子工程，地方在立項(xiàng)之初，論證不充分或是根本就不想論證。部分地方管理者要么是出于攀比心理，要么就是由于GDP考核的刺激，推動(dòng)這些工程上馬。要想約束這些非理性的決策，只能靠加強(qiáng)硬約束。這提醒我們，地方財(cái)政預(yù)算制度改革要進(jìn)一步推進(jìn)，并需進(jìn)一步完善地方人大的作用，以此減少地方管理者在建筑方面的“拍腦袋”決策方式。

有觀點(diǎn)認(rèn)為，需要提升建筑設(shè)計(jì)師的文化素養(yǎng)，這樣的說(shuō)法也成立。但是我們應(yīng)該看到最根本的機(jī)制問(wèn)題，一般來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)師的審美往往要迎合地方上項(xiàng)目拍板者的品味與喜好，因?yàn)樵O(shè)計(jì)師本身并無(wú)決定權(quán)，他們只是提供不同的選擇方案。如此一來(lái)，拍板者的喜好就成了關(guān)鍵，建筑風(fēng)格與效果就是他們審美觀的映射。要想減少那么多的千奇百怪、華而不實(shí)的建筑，恐怕就得靠增強(qiáng)他們的文化素養(yǎng)與文化自信。

建筑是城市文化中重要的一部分，也是承載歷史的具體載體。中華文化中的建筑美學(xué)舉世公認(rèn)，如果說(shuō)丑陋奇怪的建筑物不斷產(chǎn)生，那么就需警惕歷史是否正在被割裂。在一些地方上，常有因?yàn)槌鞘幸?guī)劃而推倒一些名人故居的事情，也有某個(gè)原本歷史文化底蘊(yùn)較深的景點(diǎn)，要被擴(kuò)大為景區(qū)與度假村，破壞了原有的韻味與面貌，導(dǎo)致其變得不倫不類(lèi)。更有一些城市盲目模仿西方建筑，將其嫁接過(guò)來(lái)但卻又不得其美學(xué)精髓。如此種種帶來(lái)的警示就是，中華文化的延續(xù)性需要被重視，我們需要以一種自信的心態(tài)去領(lǐng)悟中華文化的精妙與博大精深。

總而言之，建筑并不是一個(gè)孤立的現(xiàn)象，背后存在著文化與制度因素的影響。在我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程迅速推進(jìn)的今天，要想減少那些奇怪的、華而不實(shí)的建筑，需要“軟硬”兼修?！败洝本褪窃鰪?qiáng)文化自信，“硬”就是通過(guò)財(cái)政制度改革以及科學(xué)的決策過(guò)程，從而為地方確立硬約束。奇葩建筑的減少，建筑的美觀化，也將潛移默化地改變?nèi)藗兊男撵`，讓人在健康美好的環(huán)境中與社會(huì)、自然和諧相處。

（摘自：《21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道》）

Red-bed soft rock is a special rock,widely existing around the country.This paper,based on the properties of red-bed soft rock,analyzes the common hazards in red-bed soft rock foundation,and perform field test,theoretical analysis,filling detection and settlement observation on red-bed soft rock foundation.Ultimately,a series of construction technology for it is summarized.Red-bed soft rock can be used as foundation filler and can thoroughly ensure the foundation quality only if effective construction plan is adopted and process control is well done.

red-bed soft rock;embankment filling;test and detection;foundation construction;expansion and collapse;settlement observation;construction technology

U415.6

A

1671-9107（2017）03-0059-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.03.059

2017-01-05

劉學(xué)東（1983-），男，重慶人，本科，工程師，一級(jí)建造師，主要從事公路工程和市政工程施工現(xiàn)場(chǎng)管理工作。