高速鐵路路基A、B組填料改良技術(shù)探討

■ 湯勇 馬建濤

1 工程概況

京滬高速鐵路德州東站站場(chǎng)及區(qū)間路基里程D K326+192.25—D K330+090.46，全長(zhǎng)3 898.21 m，路基平均填土高度5.6 m。 原設(shè)計(jì)站場(chǎng)及區(qū)間共填筑改良土81.369 2萬(wàn)m3，其中基床以下路堤填筑摻4％水泥改良土53.781 8萬(wàn)m3，基床底層填筑摻5％水泥改良土27.587 4萬(wàn)m3。施工中由于取土場(chǎng)土的天然含水量過(guò)高，對(duì)工期影響很大，經(jīng)業(yè)主同意變更為A、B組填料。變更后實(shí)際填筑A、B組填料57萬(wàn)m3。

經(jīng)調(diào)查，德州地區(qū)采購(gòu)A、B組填料與采購(gòu)碎石的成本相當(dāng)，且天然A、B組填料質(zhì)量難以控制。為解決填料問(wèn)題，工程采取碎石摻土改良A、B組填料，以保證填料質(zhì)量。碎石土路基試驗(yàn)段施工里程為DK327+050—DK327+150，全長(zhǎng)100 m，試驗(yàn)段填高90 cm，分3層填筑，填料為75％碎石摻加25％土，碎石粒徑為0～40 mm，土為粉質(zhì)黏土，拌和后經(jīng)試驗(yàn)混合料為土質(zhì)細(xì)角礫，屬于B組填料。

2 高速鐵路路基檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

基床底層壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1，基床以下路基壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

沿線(xiàn)路縱向每100 m每壓實(shí)層抽樣檢驗(yàn)孔隙率6點(diǎn)，其中：左、右距路肩邊線(xiàn)1 m處各2點(diǎn)，路基中部2點(diǎn)；每100 m每填高約90 cm抽樣檢驗(yàn)地基系數(shù)K304點(diǎn)、靜態(tài)變形模量Ev24點(diǎn)；動(dòng)態(tài)變形模量Evd4點(diǎn)，其中：距路基邊線(xiàn)2 m處左、右各1點(diǎn)，路基中部2點(diǎn)。

3 室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

為保證路基試驗(yàn)段的填料符合A、B組填料要求，施工前按75％碎石摻加25％土的摻配比例拌和后對(duì)混合料進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果：混合料最大干密度2.26 g/cm3，最佳含水率5.2％，顆粒密度2.65 g/cm3。對(duì)填料進(jìn)行顆粒分析后定名為土質(zhì)細(xì)角礫，屬B組填料。篩分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表3，顆粒大小分配曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。

表1 基床底層壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)填料 地基系數(shù)K30/變形模量 動(dòng)態(tài)變形模量 孔隙率（MPa·m－1）E v2/MPa E vd/MPa n/％碎石類(lèi)及130 60 40 28粗礫土表2 基床以下路基壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)填料 地基系數(shù)K30/變形模量 動(dòng)態(tài)變形模 孔隙率（MPa·m－1）E v2/MPa量E vd/MPa E/％碎石類(lèi)及150 45 -- 31粗礫土表3 顆粒大小分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)留篩 累積留 小于該孔 小于該孔 小于該孔徑篩 孔徑/試樣 篩試樣 徑試樣的 徑試樣的 試樣質(zhì)量占號(hào)mm質(zhì)量/g質(zhì)量/g質(zhì)量/g質(zhì)量百分 總試樣質(zhì)量數(shù)/％百分?jǐn)?shù)/％60 0 0 10 000 100 100 40 706 706 9 294 93 93粗 20 3 442 4 148 5 852 59 59 篩10 1 341 5 489 4 511 45 45 5 134 5 623 4 377 44 44 2 312 5 935 4 065 41 41 1 251 6 186 3 814 38 38細(xì) 0.5 529 6 715 3 285 33 33 0.25 252 6 967 3 033 30 30 篩0.075 398 7 365 2 635 26 26篩底 2 624 9 989 0 0 0

通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，填料符合基床底層及基床以下路基填料設(shè)計(jì)和《客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路路基工程質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》要求。

4 施工工藝

碎石摻土拌和工藝流程見(jiàn)圖2，碎石土填筑工藝流程見(jiàn)圖3。

4.1 填料的拌和及運(yùn)輸

4.2 分層填筑

分層填筑時(shí)，松鋪厚度第一層暫按35 cm確定，施工中經(jīng)過(guò)總結(jié)，最后確定該混合料的松鋪系數(shù)為1.13，確保填料壓實(shí)后厚度在30 cm以?xún)?nèi)。

4.2.1 碎石土填筑

在路基填筑區(qū)用白灰撒出方形網(wǎng)格，確定自卸汽車(chē)的卸土車(chē)位。網(wǎng)格尺寸確定方法：按照路基寬度和自卸車(chē)寬度確定網(wǎng)格的橫向?qū)挾群途W(wǎng)格數(shù)量，按照網(wǎng)格橫向數(shù)量、汽車(chē)載重量、松鋪厚度和網(wǎng)格寬度計(jì)算出網(wǎng)格的縱向長(zhǎng)度。

4.2.2 攤鋪平整

采用推土機(jī)初平，平地機(jī)精平，設(shè)專(zhuān)人及時(shí)鏟除離析混合料，補(bǔ)以新混合料，按4％橫坡兩邊低中間高平整，以便壓實(shí)后路基排水。

4.2.3 碾壓夯實(shí)

采用重型振動(dòng)壓路機(jī)按不同碾壓遍數(shù)確定最佳壓實(shí)組合。碾壓時(shí)先靜壓一遍，對(duì)出現(xiàn)的坑洼進(jìn)行填補(bǔ)、平整。由兩邊向中間，縱向進(jìn)退式進(jìn)行。橫向輪跡重疊不少于40 cm，縱向輪跡搭接碾壓不少于2 m，每填層橫向間搭接時(shí)，預(yù)留3 m的搭接長(zhǎng)度。試驗(yàn)段第一層采用“靜壓一遍+弱振二遍+強(qiáng)振二遍+弱振一遍+靜壓一遍”，第二層采用“靜壓一遍+弱振一遍+強(qiáng)振三遍+弱振一遍+靜壓一遍”，第三層采用“靜壓一遍+弱振一遍+強(qiáng)振二遍+弱振二遍+靜壓一遍”。

5 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

試驗(yàn)段現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)匯總見(jiàn)表4。

采用SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，學(xué)生考試成績(jī)?yōu)橛?jì)量資料，以（均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差）表示，采用t檢驗(yàn)；學(xué)生調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果為計(jì)數(shù)資料，以（n，%）表示，采用χ2檢驗(yàn)，以P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

現(xiàn)場(chǎng)取樣混合料進(jìn)行顆粒分析試驗(yàn)，篩分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表5，顆粒大小分配曲線(xiàn)見(jiàn)圖4。各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)和《客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路路基工程質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》要求。

6 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）填筑前必須做好對(duì)地基的檢查及驗(yàn)收，確保各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到《客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路路基工程質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》要求。

（2）拌和站不同材料應(yīng)分類(lèi)集中堆放，不得相互混淆。

圖1 顆粒大小分配曲線(xiàn)

圖2 碎石摻土拌合工藝流程

圖3 碎石土填筑工藝流程

表4 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)匯總?表5 混合料篩分?jǐn)?shù)據(jù)?

圖4 顆粒大小分配曲線(xiàn)

（3）嚴(yán)格按技術(shù)交底和試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行拌和，試驗(yàn)室派專(zhuān)人定時(shí)抽檢混合料指標(biāo)，及時(shí)反饋操作手進(jìn)行調(diào)整，保證混合料質(zhì)量。

（4）松鋪厚度和壓實(shí)遍數(shù)組合通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定后應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行。

（5）工序應(yīng)控制合理，按照監(jiān)理程序及時(shí)報(bào)檢。

（6）下一層施工前，若前一層表面較干燥，應(yīng)用灑水車(chē)適當(dāng)灑水、濕潤(rùn)，確保層與層之間結(jié)合緊密。

7 填筑效果

在碎石摻土路基試驗(yàn)段施工過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)布料后用推土機(jī)粗略攤平預(yù)壓，再用平地機(jī)精平一遍，采用重型壓路機(jī)壓實(shí)七遍，碾壓組合為“靜壓一遍+弱振一遍+強(qiáng)振二遍+弱振二遍+靜壓一遍”時(shí)效果最佳，此時(shí)，松鋪系數(shù)為1.13，松鋪厚度為34 cm。后期路基填筑過(guò)程中，經(jīng)檢驗(yàn)按上述參數(shù)施工路基質(zhì)量滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和《客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路路基工程質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》要求。

8 施工中易出現(xiàn)的問(wèn)題

雖然B組填料對(duì)碎石土中粗粒料的級(jí)配沒(méi)有要求，但拌合過(guò)程中若碎石級(jí)配不良，會(huì)造成混合料出現(xiàn)離析和骨料集中現(xiàn)象，造成碾壓指標(biāo)不合格。

雨季施工中碎石土在下雨前應(yīng)及時(shí)碾壓封閉，若不能封閉應(yīng)采取覆蓋措施，避免雨水滲入。若雨水滲入未碾壓碎石土，會(huì)造成混合料中土液化并滲入下層長(zhǎng)時(shí)間難以晾曬至最佳含水率，出現(xiàn)填層翻漿造成返工。

碎石土檢測(cè)孔隙率較易達(dá)到規(guī)范要求，但K30指標(biāo)波動(dòng)較大，以K30作為自檢手段可縮短檢測(cè)時(shí)間，減少不必要的檢測(cè)。

9 結(jié)束語(yǔ)

碎石土正常情況下費(fèi)用遠(yuǎn)高于天然A、B組填料，但對(duì)于填料需遠(yuǎn)運(yùn)的平原地區(qū)情況有所不同，天然A、B組填料中含有部分細(xì)粒土，而采購(gòu)碎石摻加當(dāng)?shù)丶?xì)粒土進(jìn)行改良能減少填料遠(yuǎn)運(yùn)數(shù)量，加快施工進(jìn)度，對(duì)同類(lèi)工程有借鑒意義。

10 參考文獻(xiàn)

[1] 鐵建設(shè)［2005］160號(hào) 客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)[S]