武廣鐵路客運專線路基過渡段施工技術

喬安文

(中鐵十四局集團第四工程有限公司,濟南 250002)

1 工程概況

武廣鐵路客運專線內XXTJⅢ標Ⅱ單元地處湖南省湘潭縣、衡陽市衡山縣境內,沿線以丘陵地貌為主,沖積階地次之,地質情況復雜,地勢高低起伏。正線里程范圍為DK1 656+097.08～DK1 675+200,全長19.103 km，軌道形式為CRTS-Ⅰ型雙塊式無砟軌道,其中路基長度6.996 km,其中土方為195萬m3,石方54萬m3。

2 客運專線路基過渡段設置的必要性

為達到高速鐵路無砟軌道路基工后沉降、強度、剛度以及列車高速運行及自然條件下長期穩(wěn)定的技術要求,同時因交通、灌溉、排水等的需要,沿線路基地段在設計過程中橫向結構物設置密度較大。為了避免剛性構筑物與土工構筑物間的剛度差異以及由不同構筑物間的差異沉降而影響列車高速運行時的平順性和舒適度,在不同構筑物連接處設置了不同形式的過渡段(橋路過渡段、隧路過渡段、涵路過渡段、橋隧過渡段等)使其剛度與變形實現(xiàn)均勻過渡,確保列車高速運行時的安全性和平穩(wěn)性。

3 過渡段路基填筑技術要求

3.1 路基與橫向結構物(立交框構、箱涵)過渡段填筑幾何尺寸的確定原則

(1)當路基面距橫向結構頂面的垂直高度≥2.0 m時,則按圖1設置過渡段。

圖1 路堤與橫向結構物連接(軌頂至涵洞頂高度≥2.0 m)(單位：m)

(2)當路基面距橫向結構頂面的垂直高度小于2.0 m時,如圖2所示,涵洞兩側不小于20 m范圍內的基床表層采用級配碎石摻5%水泥填料填筑；表層以下涵頂及每側頂寬2.0 m的正梯形范圍內采用級配碎石摻5%水泥填料填筑。

圖2 路堤與橫向結構物連接(軌頂至涵洞頂高度<2.0 m)(單位：m)

(3)當橫向構筑物軸線與線路中心線斜交時,應使過渡段的設置與線路中心垂直,避免橫向的剛度差異。當涵洞門有翼墻時基底混凝土回填層應做成向涵洞外側傾斜的排水坡,將路基填料滲水引至翼墻邊緣,經(jīng)橫向排水管將水排出路基,形成閉合的排水系統(tǒng)。

圖3 路基與斜交框架箱涵過渡段示意(單位：m)

3.2 過渡段基底處理技術標準

3.2.1不同土質條件下過渡段基底處理后地基承載力的技術指標

(1)黏性土地基:地基應滿足靜力觸探比貫入阻力Ps≥1.8 MPa和地基基本承載力[σ]≥200 kPa。

(2)粉質土地基:地基應滿足靜力觸探比貫入阻力Ps≥3.0 MPa和地基基本承載力[σ]≥200 kPa。

(3)砂類土地基:地基應滿足標準貫入擊數(shù)N63.5≥15和地基基本承載力[σ]≥200 kPa。

(4)卵礫碎石類土地基:地基應滿足地基基本承載力[σ]≥250 kPa。

3.2.2不同換填厚度過渡段沖擊壓實后Ev2及壓實系數(shù)K值檢測指標

(1)基床底層換填厚達2.3 m時,滿足Ev2≥45 MPa的要求；

(2)當基床底層換填厚小于2.3 m時,換填底面Ev2≥60 MPa；

(3)填高大于3 m的過渡段基底,沖擊壓實后或清基換填后,滿足Ev2≥45 MPa；

(4)過渡段基底有加固樁時,且地基加固樁穿過了換填層,換填層的壓實度應滿足壓實系數(shù)K≥0.9。

3.3 過渡段級配碎石填料(級配碎石摻入5%水泥)的生產(chǎn)技術標準

(1)用于過渡段級配碎石的配比、試驗檢測性能(表1)應符合相關規(guī)范的技術要求。

(2)級配碎石和級配碎石摻入5%水泥(P.O 32.5),按試驗配合比在拌和站進行統(tǒng)一拌制,級配碎石中水泥摻量允許偏差為試驗配合比的0～+1%。

3.4 過渡段填筑填料壓實試驗檢測技術標準

3.4.1過渡段倒梯形A、B組填料的壓實技術標準(表2)

3.4.2過渡段基床表層及基床底層壓實標準(表3)

表1 級配碎石檢測性能

注：以上試驗結果均符合《客運專線路基工程施工質量驗收暫行標準》規(guī)定的技術標準要求。

表2 過渡段倒梯形A、B組填料的壓實技術標準

表3 過渡段范圍的基床表層、表層以下的級配碎石填筑壓實標準

3.5 過渡段沉降觀測元器件及綜合過軌管線的埋設

(1)過渡段沉降監(jiān)測主要內容

路橋、路涵、堤塹、路隧、橋隧過渡段沉降觀測以路基面沉降和不均勻沉降觀測為主,在線路兩側設置地基和路肩觀測樁；在線路中心設置沉降板,距過渡段分界里程兩側各1 m處設置靜力水準儀進行沉降差觀測。

(2)觀測斷面及觀測點的設置

依據(jù)設計文件設置各類路基工點的沉降觀測斷面及點,觀測元器件布置按設計圖紙要求辦理。

3.6 過渡段防排水措施

(1)過渡段施工前應做好排水溝,保證雨季排水通暢,避免路基受到雨水的浸泡。

(2)準備好彩條布隨時對施作好的過渡段部分進行遮蓋,以減輕雨水對填筑段的浸泡。

(3)過渡段路基填筑過程中,應嚴格控制路基橫向填筑坡度。

4 過渡段路基填筑施工

4.1 過渡段填筑施工工藝

4.1.1過渡段填筑施工工藝流程(圖4)

圖4 過渡段施工工藝流程

4.1.2 施工準備

(1)級配碎石料場準備

級配碎石摻5%水泥在拌和站進行集中廠拌,施工前拌和站將各種級配的碎石及水泥進場到位。

(2)施工現(xiàn)場的準備

①基底處理達到承載力要求及填筑條件；

②橫向結構物兩側標記填筑坡度線、填筑邊界線、每層填高標示線(圖5)。

圖5 填筑坡度線、每層填高標示線

4.1.3 填料填筑施工

(1)由自卸式運輸汽車將拌和站拌好的填料運至施工現(xiàn)場,按事先畫好的網(wǎng)格有組織地卸料(圖6)。

圖6 布料網(wǎng)格線

(2)采用推土機攤鋪散料,同時人工配合機械對局部進行找平和補料。

(3)控制填料含水量。按照填料室內試驗,填料施工含水率控制為最佳含水量的-1.5%～+1%。填料含水率較低時,采用灑水措施；填料含水率過大時,采用松土器翻松晾曬。由于采用拌和站統(tǒng)一拌料,應依據(jù)施工現(xiàn)場的天氣情況和運輸距離的大小及時調整含水量。

(4)機械整平

①粗平。填料上足后,采用推土機粗平。為保證每層的平整度及施工厚度的均勻,攤平過程中要檢查層厚和平整度。

②精平。待粗平完成后,再用平地機精平作業(yè)。且每層填筑時均須形成2%～4%的人字形橫坡。

③集窩處理。在攤鋪及整平過程中,容易出現(xiàn)骨料集窩現(xiàn)象,應安排小型挖機對局部級配較差的填料進行現(xiàn)場拌和,改良級配。對骨料局部集窩部分,由人工現(xiàn)場拌和。

(5)機械碾壓

精平完成后,現(xiàn)場技術人員進行檢測,確認填筑層高程及平整度符合要求后才能進行碾壓。大型壓實機械在靠近橫向結構物時進行橫向碾壓(圖7),壓路機不能壓到的部位,采用小型振動壓實設備人工分層夯實(圖8)。

圖7 過渡段機械壓實

圖8 人工夯實

4.2 過渡段施工質量控制要點

(1)過渡段級配碎石和與其連接段的A、B組填料填層應與相鄰的路堤及錐體同時施工,并將過渡段與連接路堤的碾壓面按大致相同的水平分層高度同步填筑并均勻壓實。在填筑壓實過程中,應保證橋臺、橫向結構物穩(wěn)定、無損傷。

(2)過渡段路堤兩側防護砌體的施工應在地基和路堤變形穩(wěn)定后進行。宜與相鄰路堤的防護砌體施工相互協(xié)調。

(3)路堤與橫向結構物過渡段

①當橫向結構物頂至路基面高度小于1.5 m時,橫向結構物頂面以上路堤填筑級配碎石。橫向結構物頂面及其兩端20 m范圍內路堤級配碎石應按設計摻適量水泥。

②橫向結構物兩端的過渡段填筑必須對稱進行,并應與相鄰路堤同步施工。

③靠近橫向結構物的部位,應平行于橫向結構物進行橫向碾壓。大型壓路機碾壓時,不得影響其穩(wěn)定。

④橫向結構物的頂部填土厚度小于1 m時,不得采用大型振動壓路機進行碾壓。

⑤大型壓路機碾壓不到的部位應用小型振動壓實設備分層進行碾壓,填料的松鋪厚度不宜大于20 cm,碾壓遍數(shù)應通過試驗確定。

4.3 過渡段施工注意事項

(1)過渡段采用級配碎石+5%的水泥,級配碎石要滿足規(guī)范的各項指標要求,三級配,生產(chǎn)必須廠拌。

(2)大型機械施工時的虛鋪厚度與小型機械施工時的虛鋪厚度不一致,需要綜合考慮兩種壓實設備的差異。過渡段由于采用兩種壓實設備(機械與人工),特別要注意壓實檢測結果的均勻性。

(3)過渡段要與路基同步施工,以保證接觸面的密實性。

(4)在過渡段要注意施工過程中是否有裂縫出現(xiàn),尤其注意排水,避免水從結合部位滲入路基。

(5)橋臺前的防護工程受到土壓力的水平作用,將產(chǎn)生一定的水平位移,這一水平位移將會使路橋過渡處的路基出現(xiàn)一定的沉降變形。要使橋臺前的錐坡先于過渡段前填筑或同步填筑。

(6)施工時間從加入水泥拌和到振實完成不能超出1.5 h,摻入水泥的級配碎石應在1.5 h內使用完畢。

(7)依據(jù)天氣情況及運輸距離的遠近，及時調整級配碎石填料的含水量。

(8)為保持級配碎石水分并與前一層結合緊密,鋪料前先將下層表面灑水潤濕。

(9)填料攤鋪整平后要選擇合適時間進行碾壓,否則摻入填料中的水泥對路基壓實標準會起反作用。

(10)沉降觀測應按設計要求同步進行。

5 過渡段級配碎石填筑的施工體會及建議

(1)級配碎石拌和的均勻程度和填料級配的好壞直接影響孔隙率n值的大小。

(2)施工溫度的高低直接影響級配碎石和水泥摻和料強度上升的速率,溫度越高強度增加越快。

(3)根據(jù)壓路機噸位的大小可對規(guī)范規(guī)定的每層填筑厚度(15～30 cm)做出適當調整。壓路機噸位較大,填層厚度較小會對下一層填料的強度產(chǎn)生不良影響；壓路機噸位較小,填層厚度較大會直接影響本填筑層的壓實效果。

(4)級配碎石填料人工整平后,依據(jù)含水量的大小,選擇合適的碾壓時機進行碾壓會達到較好壓實效果。

(5)當過渡段連續(xù)施工時,連續(xù)填層厚度不宜超過60 cm即兩個壓實層。

(6)施工過程中發(fā)現(xiàn)，級配碎石摻5%水泥與A、B組填料在碾壓遍數(shù)控制上可以采用相同的控制標準。

(7)過渡段施工過程中應及時做好路基接口施工,各種綜合管線的預埋應及時、準確,確保后續(xù)工作的正常進行。

[1] 劉 彬.鐵路客運專線過渡段施工技術研究[J].鐵道標準設計，2006(12).

[2] 鐵建設[2005]160號，客運專線鐵路路基工程施工質量驗收暫行標準[S].

[3] 經(jīng)規(guī)標準[2005]110TZ212—2005，客運專線鐵路路基工程施工技術指南[S].

[4] 鐵科技基[2005]101號，客運專線基床表層級配碎石暫行技術條件[S].

[5] TB10102—2002，鐵路土工試驗規(guī)程[S].

[6] TB10001—2005，鐵路路基設計規(guī)范[S].