石武客運專線ZXDK6+332.66～+854.4段路基過渡段填筑工藝性試驗研究

常 浩

(中鐵七局集團有限公司,鄭州 450016)

1 工程概況

新建石家莊至武漢客運專線鐵路ZXDK6+332.66～ZXDK6+854.4段為路基工程,位于河南省鄭州市。為松軟土、液化土及浸水地層路基,施工階段勘察地層情況如下:管內(nèi)地層為第四系全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)沖洪積形成的黏性土、粉土及砂類土,根據(jù)《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50111—2006)及勘察數(shù)據(jù),管內(nèi)飽和的砂土和粉土可能液化,應(yīng)判定本場地土地震液化性,經(jīng)分析淺層地基土細砂、粉土層具有地震液化性,土壤液化層深度在15m左右,地基處理為CFG樁加固,整個路基為填方路基。過渡段的試驗段為涵路過渡段,位置選擇在 ZXDK6+468.3～ZXDK6+488.25段,填土高度7.5～8m,全部采用級配碎石摻5%水泥填筑,填筑方量600m3,在拌和站進行拌和。

2 施工方法[1～3]

2.1 施工測量

(1)根據(jù)復(fù)核后的設(shè)計圖紙的逐樁坐標表,用全站儀放出路線的中樁,根據(jù)實測的橫斷面推算出坡腳線(兩側(cè)均加寬50cm),用石灰灑出坡腳線;

(2)每層填筑前選取本段里程內(nèi)2～3個斷面,放出中邊線的位置,定出樁位后,分別測出填筑前各斷面左、中、右的高程,按照設(shè)計縱向和橫向的坡率來控制各點位的填筑高度。

2.2 施工工藝[2]

(1)填土、攤鋪 、灑水 、翻挖、平整

填土區(qū)段按照網(wǎng)格化布料[4],根據(jù)本試驗段采用的運土車容積,現(xiàn)場采用5m×5m的方格網(wǎng)進行布料,如圖1所示。布料后,用推土機初平,根據(jù)最佳含水量[5]進行灑水,然后進行翻挖,使料充分拌勻;拌勻后平地機精平,壓路機靜壓1遍后,人工局部修整,使填層在縱向和橫向平順均勻,以保證壓路機碾壓輪表面能基本均勻接觸層面進行壓實,達到最佳碾壓效果。推土機攤鋪平整的同時,對路肩進行初步壓實,保證壓路機進行碾壓作業(yè)時,壓到路肩而不致滑坡。

圖1 灑出填料方格網(wǎng)線

(2)碾壓

進行碾壓前對填筑層的分層厚度和大致平整程度進行檢查,確認層厚和平整程度符合要求方能進行碾壓。施工過程中過渡段的試驗段基床表層以下填筑采用地基系數(shù)K30、動態(tài)變形模量Evd、二次變形模量Ev2、孔隙率n指標加以控制[6～7]。壓路機直線段走行先兩邊后中間,曲線段先內(nèi)側(cè)后外側(cè),相鄰兩行碾壓輪跡至少重疊40cm,保證不漏壓。碾壓試驗安排要點:按初壓慢速、復(fù)壓中速、終壓快速3個步驟進行。碾壓遍數(shù)為6～8遍,靜壓1遍、弱振1遍、強振2～4遍、弱振1遍、靜壓1遍進行,采用晾曬或灑水的方法控制實際含水量在最佳含水率范圍。分層厚度控制線如圖2所示。

3 過渡段試驗段填筑工藝性試驗研究

3.1 確定最佳松鋪厚度

圖2 分層厚度控制線

改變不同的松鋪厚度,采用相同的碾壓工藝進行施工以確定最佳松鋪厚度[8]。本試驗段在確定最佳松鋪厚度時采用的壓實工藝為:靜壓1遍、弱振1遍、強振3遍、弱振1遍、靜壓收光1遍,共碾壓7遍,單鋼輪壓路機工作質(zhì)量為22t。

第1層松鋪厚度34cm,碾壓7遍后,壓實厚度27 cm,地基系數(shù)K30＞160MPa/m,孔隙率n為 20%,含水率5.7%,計算出松鋪系數(shù)為1.25。

第2層松鋪厚度35cm,碾壓7遍后,壓實厚度28 cm,地基系數(shù)K30＞160MPa/m,孔隙率n為20.3%,含水率5.4%,計算出松鋪系數(shù)為1.25;

第3層松鋪厚度36cm,碾壓7遍,壓實厚度30 cm,地基系數(shù)K30＞160MPa/m,孔隙率n為19.8%,含水率5.6%,計算出松鋪系數(shù)為1.2。

試驗段3層填筑施工現(xiàn)場試驗檢測數(shù)據(jù)整理,不同松鋪厚度下壓實效果對照見表1。

表1 不同松鋪厚度下壓實效果

根據(jù)《客運專線鐵路路基工程施工質(zhì)量驗收暫行標準》鐵建設(shè)[2005]160號及相關(guān)標準規(guī)定,過渡段基床表層以下級配碎石填層按地基系數(shù)K30和孔隙率n、Evd、Ev2指標控制[9～10],見表2 。

表2 過渡段基床表層以下級配碎石填層壓實標準、檢驗數(shù)量及檢驗方法

試驗證明:碾壓遍數(shù)均為7遍時,按3種不同的松鋪厚度填筑,均可滿足壓實標準,但考慮驗標要求壓實厚度不得大于30cm,施工過程中存在有機械碾壓不到的部分[11],故最佳松鋪厚度確定為35cm。

3.2 確定最佳碾壓遍數(shù)

按上述得出的最佳松鋪厚度值,以不同碾壓遍數(shù)進行壓實,確定最佳碾壓遍數(shù)。

第4層松鋪厚度35cm,靜壓1遍、弱振1遍、強振2遍、弱振2遍后檢測各項指標并記錄數(shù)值,碾壓試驗記錄見表3。

表3 不同碾壓遍數(shù)下壓實效果對照

試驗證明:在松鋪厚度35cm時,碾壓8遍效果最佳。由此得出,最佳碾壓遍數(shù)為8遍。

3.3 確定最佳施工含水率[5]

試驗得出,本試驗段采用的級配碎石摻5%水泥填料最佳含水率為6.3%,現(xiàn)場填筑過程中含水量控制在最佳值的±2%,即4%～8%,拌和站拌和的級配碎石填料含水量控制在7%左右,根據(jù)上述確定最佳松鋪厚度和最佳碾壓遍數(shù),以及水泥的初凝時間。拌和站拌和的級配碎石,應(yīng)直接進行填筑,宜在2h內(nèi)完成施工。

4 工藝性試驗研究成果總結(jié)

(1)通過試驗確定最佳松鋪厚度為35cm。

(2)松鋪厚度按照35cm進行控制,施工松鋪系數(shù)為1.25。

(3)最佳含水率為5%～7%,碾壓作業(yè)效果最為理想。

(4)機械匹配:推土機初平后,平地機精平,壓路機靜壓2遍,弱振 1遍,強振3遍,弱振 1遍,靜壓收光 1遍,碾壓8遍,碾壓后指標均同時滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)語

采用工作質(zhì)量為22t的單鋼輪壓路機按照工藝性試驗所確定的施工工藝參數(shù)進行路基土石方施工,按照最佳攤鋪厚度為35cm和最佳含水量為5%～7%,經(jīng)8遍碾壓工藝后,所測路基壓實指標全部一次滿足規(guī)范要求,施工效果非常理想;通過施工工藝流程的標準化操練,極好地控制每車混合料的攤鋪面積和堆放密度,減少初平和人工整形時間,使得工序銜接得以流暢,以最少的碾壓功耗達到了最佳的壓實效果。通過對過渡段填筑施工工藝性試驗施工技術(shù)研究,總結(jié)了一套行之有效的工藝流程和施工方法,并提供了大量真實、客觀的第一手數(shù)據(jù)資料,將過渡段工藝性試驗的整個流程全部展現(xiàn)出來,這對于加強路基和橋涵過渡段填筑的理論和實踐的應(yīng)用研究具有非常好的實際意義,同時積累成功的經(jīng)驗更為施工和設(shè)計單位提供極為寶貴的借鑒價值。

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

[2] TZ212—2005,客運專線鐵路路基工程施工技術(shù)指南[S].

[3] TB10001—2005,鐵路路基設(shè)計規(guī)范[S].

[4] 尤昌龍.客運專線鐵路路基質(zhì)量控制技術(shù)措施探討[J].鐵道標準設(shè)計,2005(1).

[5] 高大釗主編.巖土工程標準規(guī)范實施手冊[K].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1997.

[6] TB10102—2004,鐵路工程土工試驗規(guī)程[S].

[7] 鐵建設(shè)[2005]188號,變形模量E檢測規(guī)程(試行)[S].

[8] 張立東,趙朝陽.客運專線過渡段級配碎石施工技術(shù)[J].鐵道標準設(shè)計,2008(5):10-11.

[9] 胡敘洪.時速300～350km客運專線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定(上冊)編制介紹[J].鐵道標準設(shè)計,2006(3).

[10] 鐵建設(shè)[2005]140號.新建時速200～250km客運專線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定[S].

[11] 楊廣慶.高速鐵路路基設(shè)計與施工[M].北京:中國鐵道出版社,1999