談30 t軸重載鐵路黃土路基施工控制

汪 洋

(中鐵三局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030006)

談30 t軸重載鐵路黃土路基施工控制

汪 洋

(中鐵三局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，山西 太原 030006)

以具體工程為例，從填料選擇、清表及基礎(chǔ)處理、路基表層以下路堤填筑、路基表層填筑等角度出發(fā)，探討了30 t軸重載鐵路黃土路基的施工控制措施，以嚴(yán)格控制各個(gè)環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，達(dá)到確保黃土路基運(yùn)營(yíng)安全的目標(biāo)。

黃土路基，填筑，質(zhì)量

1 概述

山西中南部鐵路通道為國(guó)內(nèi)首條軸重30 t運(yùn)煤通道，在山西省內(nèi)跨呂梁、臨汾、長(zhǎng)治三市11縣，境內(nèi)以黃土塬區(qū)及黃土梁塬、黃土峁、黃土斜梁為主，黃土覆蓋低中山區(qū)為主,局部地段有黃土洪積、沖積河谷，微地貌單元新黃土廣布，新黃土和淺部老黃土具濕陷性，多屬自重濕陷性黃土，濕陷性黃土厚度為5 m～15 m，局部可達(dá)20 m～30 m，地基濕陷等級(jí)一般為Ⅱ級(jí)，Ⅲ級(jí)，局部為Ⅳ級(jí)，濕陷系數(shù)δs=0.015～0.126。

本段地處晉西北黃土高原，沿線(xiàn)沖溝發(fā)育，地形起伏較大，路基填方多處于“V”字形沖溝，由于重載鐵路的運(yùn)力達(dá)萬(wàn)噸以上，長(zhǎng)時(shí)間的對(duì)路基反復(fù)碾壓，按一般路基方法填筑和壓實(shí)，很難達(dá)到路基填筑質(zhì)量穩(wěn)定，減少工后沉降的目標(biāo)。在試驗(yàn)段的施工過(guò)程中，逐步積累重載鐵路路基填筑施工質(zhì)量的控制方法。

2 填料選擇

基床以下路堤填料為C組土(低液限粘土和低液限粉土，液限小于40%，塑性指數(shù)小于15，C組填料不得具有高濕陷性)。

基床底層為1.9 m厚AB組土(AB組填料的碎石類(lèi)土，粗顆粒應(yīng)為硬質(zhì)巖及不易風(fēng)化的軟質(zhì)巖，級(jí)配合理，細(xì)粒含量(d≤0.075 mm)宜小于20%；對(duì)于塊石類(lèi)填料，應(yīng)級(jí)配合理，最大粒徑不得大于15 cm)。

基床表層為0.6 m厚A組土，A組填料應(yīng)采用碎石類(lèi)土(角礫或圓礫)，大于2 mm以上的顆粒應(yīng)堅(jiān)硬，不得采用風(fēng)化軟質(zhì)巖類(lèi)；級(jí)配應(yīng)良好(不均勻系數(shù)Cu≥5,且曲率系數(shù)Cc=1～3)；細(xì)粒含量(小于0.075 mm顆粒)宜在2%～15%，大于5 mm的顆粒含量宜大于50%，大于20 mm的顆粒含量宜大于30%；最大粒徑不得大于7 cm。

3 清表及基礎(chǔ)處理

首先是對(duì)地基進(jìn)行簡(jiǎn)易的挖探，如果地表下面土質(zhì)良好，狀況穩(wěn)定，則在清除地表植被、樹(shù)根、雜物(不小于30 cm厚)后即可進(jìn)行壓實(shí)，按照設(shè)計(jì)要求YCT25型沖擊壓路機(jī)碾壓24遍，表面松土重新整平壓實(shí)，壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)為不小于90%，地基系數(shù)K30≥80 MPa/m，如果存在超過(guò)清表厚度的軟弱區(qū)，無(wú)法進(jìn)行填前壓實(shí)，則須專(zhuān)門(mén)進(jìn)行地基基礎(chǔ)加強(qiáng)處理。在處理施工之前應(yīng)進(jìn)行取樣復(fù)查,以分析、判別黃土是否屬于濕陷性、其濕陷性強(qiáng)弱程度以及地基濕陷類(lèi)型；對(duì)中、強(qiáng)濕陷性、高壓縮性和有陷穴的黃土地基處治，必須綜合考慮地質(zhì)條件、濕陷等級(jí)、濕陷土層厚度、施工設(shè)備、材料來(lái)源和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等因素，從換填墊層、灰土擠密樁、強(qiáng)夯、CFG樁和沖擊碾壓等處理措施中選擇出合理的地基加固措施，當(dāng)?shù)孛鏅M坡或線(xiàn)路縱向坡度陡于1∶5時(shí)，還要按規(guī)范要求開(kāi)挖臺(tái)階，臺(tái)階寬度不大于2 m,臺(tái)階壓實(shí)后再進(jìn)行填筑。

4 路基表層以下路堤填筑

1)放樣掛線(xiàn)：恢復(fù)路線(xiàn)中樁，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求和實(shí)際地面高程確定路堤填筑邊界(為保證路肩壓實(shí)度，每側(cè)各加寬30 cm～60 cm)，按照路基設(shè)計(jì)寬度再加上加寬值確定邊樁(間距20 m，漸變段加密)，在邊樁上標(biāo)出層厚并用尼龍繩相連，以控制填筑寬度和層厚(最終每層壓實(shí)厚度不得大于30 cm,最小壓實(shí)厚度不得小于10 cm)。

2)填料運(yùn)輸：根據(jù)運(yùn)輸車(chē)輛的實(shí)際運(yùn)輸方量，按照試驗(yàn)段總結(jié)得出的松鋪厚度計(jì)算出堆土面積畫(huà)格，由專(zhuān)人指揮倒土。當(dāng)運(yùn)距較長(zhǎng)時(shí)，填料應(yīng)進(jìn)行覆蓋運(yùn)輸。

3)攤鋪：按照計(jì)算的填料方量進(jìn)行畫(huà)方格分別填料，攤鋪時(shí)要以最佳松鋪系數(shù)計(jì)算C組料、AB組料的松鋪厚度，然后掛線(xiàn)控制填料厚度，先由推土機(jī)大致攤開(kāi)填料，再用平地機(jī)進(jìn)行整平。整平時(shí)要形成4%的路拱。

4)灑水或晾曬：檢查填料含水率，采用灑水或晾曬的辦法控制其含水量在最佳含水量的±2%之內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)用酒精烘干法快速測(cè)定含水率，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整至最佳含水率。

5)碾壓：碾壓前檢查松鋪厚度、平整度及含水量，符合要求后迅速用22 t壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓速度控制在1.3 km/h～1.5 km/h，采用第一遍靜壓、第二遍弱振、第三遍強(qiáng)振、第四遍強(qiáng)振、第五遍強(qiáng)振、第六遍靜壓的方法施工，由兩邊向中間縱向進(jìn)退式進(jìn)行，橫向接頭一般重疊1/3輪跡，前后相鄰區(qū)段應(yīng)縱向重疊1.0 m～1.5 m。做到無(wú)漏壓、無(wú)欠壓、無(wú)死角。

6)檢測(cè)：C組料每層都采用灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度不小于93%，每三層采用K30檢測(cè)壓實(shí)度不小于80 MPa/m；AB組料每層都采用灌水法檢測(cè)孔隙率n≤31%，采用K30檢測(cè)壓實(shí)度不小于120 MPa/m；邊坡壓實(shí)度按照驗(yàn)標(biāo)要求進(jìn)行每100 m檢3個(gè)點(diǎn)，電子水準(zhǔn)儀、鋼卷尺檢測(cè)寬度、標(biāo)高、坡度；3 m直尺檢測(cè)平整度,必須符合設(shè)計(jì)及驗(yàn)標(biāo)要求。

7)邊坡整形：在碾壓的同時(shí)由人工以填層的底邊線(xiàn)和掛線(xiàn)以及設(shè)計(jì)邊坡坡比為依據(jù)，初步整理出邊坡，待一級(jí)邊坡填筑完成后一次性修整完成。

8)合格路基填筑地段及時(shí)簽認(rèn)資料。

5 路基表層填筑

1)測(cè)量放樣：首先進(jìn)行路基的高程測(cè)量，確?；讟?biāo)高、中樁、邊樁滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

2)填料質(zhì)量及運(yùn)輸：填料應(yīng)采用2級(jí)～3級(jí)破碎后的級(jí)配碎石、碎石類(lèi)土(角礫和圓礫)和砂類(lèi)土的礫砂，級(jí)配碎石必須用拌合機(jī)攪拌均勻，保證填料級(jí)配連續(xù),自卸運(yùn)輸車(chē)運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)。

3)分層填筑：在有效的填筑范圍內(nèi)，按照6 m×10 m的白灰畫(huà)出網(wǎng)格線(xiàn)，按照自卸車(chē)每車(chē)的方量和松鋪厚度計(jì)算出每個(gè)方格的卸土方量，以便現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員指揮車(chē)輛進(jìn)行按順序傾倒填料。傾倒在網(wǎng)格內(nèi)的填料，在攤鋪前發(fā)現(xiàn)填料不均勻，集料嚴(yán)重離析或集料窩現(xiàn)象，應(yīng)采用人工配合機(jī)械進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)二次拌合，確保粒料的均勻。

4)裝載機(jī)粗平：填料卸完后用裝載機(jī)在松鋪料上進(jìn)行粗平作業(yè)，同時(shí)進(jìn)行松鋪厚度標(biāo)高控制，并且注意考慮路基填方預(yù)留沉降量。

5)平地機(jī)整形：裝載機(jī)推平后，再用平地機(jī)初平，對(duì)凹凸不平處用人工找平；用壓路機(jī)快速壓一遍后再用平地機(jī)精平，使填料表層形成4%的橫向排水坡，并測(cè)量各斷面虛鋪后的高程。

6)含水率控制：為保證填料的壓實(shí)質(zhì)量，碾壓前要嚴(yán)格控制填料的含水率。A組料的含水率宜控制在4.3%～9.3%時(shí)可進(jìn)行碾壓施工，當(dāng)填料含水率小于最佳含水率時(shí)，要用灑水車(chē)進(jìn)行灑水，當(dāng)填料含水率大于最佳含水率時(shí)，要對(duì)填料進(jìn)行晾曬，待填料含水率符合施工要求后方可進(jìn)行碾壓施工。

7)壓路機(jī)碾壓：碾壓采用22 t振動(dòng)壓路機(jī)碾壓7遍，壓實(shí)順序應(yīng)該按先兩側(cè)后中間，先靜壓后弱振，再?gòu)?qiáng)振后靜壓的操作程序(靜壓1遍+弱振3遍+強(qiáng)振2遍+靜壓1遍)進(jìn)行碾壓，壓實(shí)速度控制在2 km/h～4 km/h。碾壓施工中壓路機(jī)往返行駛的輪跡下一道與上一道重疊30 cm～50 cm，保證無(wú)死角，無(wú)漏壓，確保壓實(shí)的均勻性，碾壓后表面無(wú)輪跡，橫向同層接頭處重疊壓實(shí)不小于1 m，上下兩層填筑接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)不小于3 m。碾壓過(guò)程中，如表面干燥，則灑少量水。嚴(yán)禁壓路機(jī)在已完成的或正在碾壓的路段上“調(diào)頭”或急剎車(chē)，以保證路面不受破壞。

8)檢測(cè)：A組料每層都采用灌水法檢測(cè)孔隙率n≤26%(每100 m檢3個(gè)點(diǎn))，采用K30檢測(cè)壓實(shí)度不小于150 MPa/m(每100 m檢3個(gè)點(diǎn))；邊坡壓實(shí)度按照驗(yàn)標(biāo)要求進(jìn)行每100 m檢3個(gè)點(diǎn)。電子水準(zhǔn)儀、鋼卷尺檢測(cè)寬度、標(biāo)高、坡度；3 m直尺檢測(cè)平整度,必須符合設(shè)計(jì)及驗(yàn)標(biāo)要求。

6 其他質(zhì)量保證措施

1)路基設(shè)計(jì)采取了加筋土填筑形式。填土高度大于6 m小于20 m的路堤采用TGSG30-30雙向聚丙烯土工格柵，每0.6 m沿線(xiàn)路方向鋪設(shè)，水平寬度3.0 m，直至基床表層底部。技術(shù)要求是：縱、橫向最大抗拉力不小于30 kN/m，縱、橫向最大抗拉力時(shí)伸長(zhǎng)率不大于13%,縱、橫向伸長(zhǎng)率2%時(shí)抗拉力不小于10.0 kN/m，縱、橫向5%伸長(zhǎng)率時(shí)縱、橫向抗拉力不小于20.0 kN/m。填土高度大于20 m的地段或地震峰值加速度不小于0.2g且路基填高大于12 m的地段，路堤邊坡鋪設(shè)一層三向土工格柵，每0.6 m沿線(xiàn)路方向鋪設(shè)，水平寬度4.0 m，直至基床表層底部，每隔1.8 m～2.4 m全幅通鋪。采取加筋措施后，路堤整體性有所提高。技術(shù)要求是：低應(yīng)變時(shí)徑向拉伸模量不小于400 kN/m/0.5%，質(zhì)控拉伸模量不小于245 kN/m/2%。

2)采取沖擊碾壓加固，保證壓實(shí)度?；惨韵旅刻钪?.2 m后采用YCT25型沖擊壓路機(jī)、牽引機(jī)采用QCY360進(jìn)行追加沖擊碾壓24遍。在小于80 m的路堤填筑地段或者“V”字形深溝填筑時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)條件不滿(mǎn)足沖擊碾壓要求，則采取錘式強(qiáng)夯，以滿(mǎn)足施工質(zhì)量要求。

3)為防止雨水沖刷，邊坡坡腳2 m范圍內(nèi)、排水溝底等部位采用換填厚度30 cm三七灰土封閉，并且邊坡采用拱形骨架護(hù)坡、滿(mǎn)鋪漿砌片石防護(hù)，在高填方路段，還采取擋土墻、樁板墻等其他抗滑措施。

7 沉降觀(guān)測(cè)

路基沉降觀(guān)測(cè)應(yīng)以路基面沉降和地基沉降觀(guān)測(cè)為主，觀(guān)測(cè)設(shè)置應(yīng)根據(jù)地基、地形情況、路堤填筑高度及預(yù)測(cè)方法來(lái)確定，對(duì)于地基為軟土、松軟土地段，應(yīng)按設(shè)計(jì)埋設(shè)沉降觀(guān)測(cè)樁(點(diǎn))。一般地段每100 m埋設(shè)一個(gè)觀(guān)測(cè)斷面，每個(gè)斷面地基埋設(shè)一個(gè)沉降板，同斷面路面埋設(shè)觀(guān)測(cè)樁(左、中、右三點(diǎn))；對(duì)于填筑高度大于15 m的一般地段，增加埋設(shè)沉降觀(guān)測(cè)樁(點(diǎn))。一般每100 m埋設(shè)一個(gè)觀(guān)測(cè)斷面(不足100 m也要埋設(shè)一個(gè)斷面)，每個(gè)斷面地基埋設(shè)一個(gè)沉降板，同斷面路面埋設(shè)觀(guān)測(cè)樁(左、中、右三點(diǎn))；沉降板在基底處理或壓實(shí)完成后埋設(shè)，路面觀(guān)測(cè)樁在路基基床表層填筑完成后埋設(shè)。沉降板材料按鋼底板長(zhǎng)500 mm×寬5 000 mm×厚10 mm，觀(guān)測(cè)鋼管采用的直徑不得少于40 mm，壁厚不得少于3 mm，套管應(yīng)采用壁厚的硬塑料管，直徑不少于60 mm。路面觀(guān)測(cè)樁采用鋼筋觀(guān)測(cè)樁(長(zhǎng)度不少于15 cm，頂部磨圓)，挖坑砂漿或混凝土灌注。沉降變形測(cè)量網(wǎng)歸化到施工高程控制網(wǎng)或獨(dú)立觀(guān)測(cè)網(wǎng)，并采用二等水準(zhǔn)測(cè)量，觀(guān)測(cè)精度不低于1 mm。對(duì)于軟土地基，每填筑一層觀(guān)測(cè)一次，對(duì)于其他一般路基每填筑3層可觀(guān)測(cè)一次。路基填筑完畢(基床表層)，前3個(gè)月每?jī)芍芤淮危?個(gè)月以后每1個(gè)月一次，一般不得少于3個(gè)月(或到鋪道床前為止)。在填筑過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)整理觀(guān)測(cè)成果繪制“填土高—時(shí)間—沉降量”關(guān)系曲線(xiàn)圖，分析沉降和水平位移的變化趨勢(shì)，對(duì)路基填筑進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。

8 黃土路基填筑施工質(zhì)量的預(yù)防和建議

1)重視基底處理。俗話(huà)說(shuō)“萬(wàn)丈高樓從底起”“基礎(chǔ)不牢、高樓必倒”。路基清表完成后，設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況進(jìn)行核對(duì)，不符合設(shè)計(jì)情況的及時(shí)采取變更，增加換填、CFG等加固措施。如果對(duì)地質(zhì)不認(rèn)真核對(duì)，特別是基礎(chǔ)為軟弱土層、高濕陷黃土地質(zhì)，隨著填筑荷載的增大，路基會(huì)產(chǎn)生位移、變形，最終導(dǎo)致路基全面返工。

2)黃土路基作為特殊路基，產(chǎn)生黃土路基填筑質(zhì)量缺陷的內(nèi)因主要是黃土的濕陷性，外因卻主要是水。所以，施工現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格把好填料質(zhì)量關(guān)，不符合質(zhì)量要求的填料嚴(yán)禁用于路基施工，當(dāng)填料匱乏或者地質(zhì)條件特別復(fù)雜，可以采取變更結(jié)構(gòu)物的方式，從而降低風(fēng)險(xiǎn)，保證以后重載鐵路的運(yùn)營(yíng)安全。

3)路基填筑施工過(guò)程及完成后注意路基的防排水。黃土路基遇水后將會(huì)產(chǎn)生路基塌陷、沉降過(guò)大、滑坍等質(zhì)量安全隱患。所以，黃土路基填筑不宜安排在雨季、冬季施工，特殊情況下需要施工，必須采取覆蓋，做好臨時(shí)和永久性排水設(shè)施，并且順暢不積水。當(dāng)在施工中突遇降水，待天氣晴朗后清除被浸泡表層，K30檢測(cè)值和壓實(shí)度滿(mǎn)足要求后正常施工。在施工的路基填筑表面必須按照要求形成4%的路拱，兩側(cè)做好土坎，按照8 m～10 m間距做好臨時(shí)排水溝(用水泥砂漿施作)，并與原有排水系統(tǒng)順接。施作完成的路基待滿(mǎn)足沉降要求后及時(shí)施作邊坡防護(hù)，特別是路基的壓頂應(yīng)及時(shí)施作完成，以免降雨滲透到路基本體。

4)及時(shí)施作排水系統(tǒng)，充分認(rèn)識(shí)排水系統(tǒng)在保證路基質(zhì)量和安全中的重要作用。路基排水主要是山體和路基本體的降雨能及時(shí)有效的排走，盡最大可能降低降雨對(duì)路基質(zhì)量的影響和破壞。排水系統(tǒng)一旦破壞和堵塞，山洪暴發(fā)，將直接沖刷和浸泡路基，路基將會(huì)塌陷、沉降。所以，在坡腳內(nèi)外4 m范圍、排水溝底等部位的三七灰土施工質(zhì)量要嚴(yán)格控制。

5)合理規(guī)劃工期。在本段內(nèi)，路基占線(xiàn)路的比率為27.4%，占額較大，地形、地質(zhì)復(fù)雜，所以施工工期充分考慮工后沉降的要求，避開(kāi)雨季和冬季施工，至少保證1個(gè)～2個(gè)雨季沉降期。盲目搶工期趕進(jìn)度，將導(dǎo)致路基填筑質(zhì)量不合格，工后沉降較大，路基邊坡防護(hù)必定會(huì)遭到破壞，路基排水和邊坡防水失去功能，給鐵路運(yùn)營(yíng)帶來(lái)嚴(yán)重的安全問(wèn)題。

9 結(jié)語(yǔ)

黃土路基因受地形因素的限制，有可能機(jī)械施展不開(kāi)，壓實(shí)質(zhì)量很難保證，勢(shì)必會(huì)影響重載列車(chē)的運(yùn)營(yíng)及安全，因此要嚴(yán)格要求每道工序質(zhì)量。其次，架子隊(duì)的不重視和偷工減料也是造成黃土路基工后沉降及滑坡等災(zāi)害的主要原因，要切實(shí)抓好施工過(guò)程控制和施工管理。第三，試驗(yàn)、檢測(cè)是必不可少的，做到上道工序檢驗(yàn)不合格，下道工序不準(zhǔn)施工，嚴(yán)格查找問(wèn)題保證施工質(zhì)量。

[1] 山西中南部鐵路通道工程瓦塘至洪洞北段施工圖個(gè)別路基設(shè)計(jì)通用圖[Z].

[2] 山西中南部鐵路通道工程瓦塘至洪洞北段個(gè)別路基設(shè)計(jì)圖[Z].

[3] 山西中南部鐵路通道路基施工強(qiáng)制性規(guī)定[Z].

[4] TB 10414-2003，鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5] 鐵建設(shè)[2010]241號(hào)，鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南[S].

[6] TB 10424-2010，鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S].

Onconstructioncontrolof30theavy-loadedrailwayloessroadbed

WANGYang

(ArchitecturalInstallationEngineeringCo.,Ltd,ChinaRailwayThirdBureauGroup,Taiyuan030006,China)

Taking some projects as the example, the paper explores the construction control measures for 30 t heavy-loaded railway loess roadbed from the filler selection, clearing and foundation treatment, roadbed filling under roadbed surface, and roadbed layer filling, so as to control the construction quality in all of steps and ensure the operation safety of loess roadbed.

loess roadbed, filling, quality

1009-6825(2014)33-0142-03

2014-09-20

汪 洋(1982- )，男，工程師

TU444

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