黃大鐵路過渡段路基施工質量控制

祝啟峰,喬安文

(1.黃大鐵路有限責任公司，山東 東營 257091；2.中鐵二十一局集團第六工程有限公司，北京 100176)

1 工程概況

新建黃大鐵路是環(huán)渤海灣鐵路通道的重要組成部分。線路位于河北省東部和山東省北部，北起朔(州)黃(驊港)鐵路黃驊南站，縱跨河北、山東兩省，經滄州、濱州、東營、濰坊4市10個區(qū)縣，南接益羊鐵路大家洼車站。線路總長216.8 km，由路堤、橋梁和涵洞3種結構物組成。其中：路基總長156.3 km(含站場)，占線路長度的72%；橋梁總長60.5 km，占線路長度的28%。

2 地質情況

黃大鐵路所經地區(qū)為濱海沖積平原，東北方向靠近渤海灣，地形平緩開闊，海拔高程2～20 m。沿線出露地層為第四系全新統(tǒng)沖積層和海陸交互層，巖性主要以黏土、粉土、粉砂、細砂為主。沿線軟弱地基土多數分布在0～10 m的淺層，局部達到15 m;分布不連續(xù)，呈數層分布，厚度變化較大;天然含水率28%～37%，孔隙比0.8～1.15，液性指數0.55～1.12，壓縮系數0.33～0.62，黏聚力3～9 kPa，內摩擦角7.7°～13.5°，有機質含量為0.41%～4.87%，標貫擊數3～5擊。

3 過渡段設置的必要性

由于路橋、路涵兩種結構物間剛度不同，會引起軌道豎向剛度的突變。因此，必須在路基和橋梁(或涵洞)之間設置一定長度的過渡段，使軌道的剛度逐漸變化，并最大限度地減少路橋間的沉降差[1-2]。

黃大鐵路地處東部沿海，地方溝渠縱橫、交通發(fā)達，因交通、灌溉、排水的需要，橋梁、涵洞等結構物設置密度較大。為了確保在自然條件下列車運行時鐵路路基工后沉降、強度、剛度處于長期穩(wěn)定狀態(tài)，同時也為了減小剛性結構物與土工結構物之間的剛度差異，避免由不同結構物間的差異沉降而影響列車運行的平順性和安全性，需在不同結構物連接處設置不同形式的過渡段，使其剛度與變形能夠均勻過渡[3-4]。

4 黃大鐵路過渡段設置情況及檢測技術標準

4.1 過渡段長度的確定

黃大鐵路的過渡段分為路基與橋梁過渡段、路基與橫向結構物(如涵洞)過渡段2種。過渡段長度計算公式：L=a+hn。其中：a為常數，路橋過渡段取4 m，路基與橫向結構物過渡段取2 m；h為橋臺后或橫向結構物填土高度，m；n為過渡段坡比，取2。

4.2 過渡段地基處理技術標準

黃大鐵路路橋過渡段的地基處理采用水泥土攪拌樁加固，樁直徑為0.5 m，樁間距為1.2 m，梅花形布置，地基加固寬度為路堤兩側坡腳外1 m范圍內。樁長根據檢算確定，樁頂設0.5 m厚碎石墊層，碎石墊層間鋪設一層土工格柵。

地基處理后應進行靜力觸探比貫入阻力或地基基本承載力檢測。路堤不同填土高度下比貫入阻力或地基基本承載力應滿足以下要求：

1)路堤高度≥2.5 m時，地基應滿足比貫入阻力Ps≥1.0 MPa或地基基本承載力σ≥120 kPa。

2)路堤高度<2.5 m時，地基應滿足比貫入阻力Ps≥1.2 MPa或地基基本承載力σ≥150 kPa。

4.3 過渡段填料選擇及質量控制

1)過渡段填料選擇

黃大鐵路過渡段填料采用C組土摻P.O 42.5普通硅酸鹽水泥進行化學改良。

2)填料的質量控制

C組土檢測項目及頻次見表1。施工中應嚴格控制C組土的顆粒級配、最大干密度、最佳含水率、液限、塑限等指標。

表1 C組土檢測項目及頻次

P.O 42.5普通硅酸鹽水泥摻量為4%。根據不同類別的土質通過室內配比試驗確定用量，同時應對連續(xù)進場的同一產地、廠家、批號的每500 t水泥的強度等級、終凝時間等進行檢測，以保證水泥質量。

4.4 過渡段填筑壓實指標檢測標準

1)壓實指標檢測標準

不同土質改良土壓實指標檢測標準見表2。

表2 不同土質改良土壓實指標檢測標準

2)無側限抗壓強度要求

依據設計要求，改良土7 d飽和無側限抗壓強度應≥350 kPa。

3)水泥摻量誤差要求

每檢測層嚴格按照EDTA滴定法[5]，檢測4%水泥改良土水泥摻量，保證水泥摻量誤差在規(guī)范允許值+1%～-0.5%。

5 過渡段施工質量控制措施及沉降觀測要求

5.1 施工工藝控制

過渡段大面積開工前必須先做填筑試驗段，科學合理地確定不同土質條件下改良土的松鋪厚度、最佳含水率等技術參數，以及碾壓遍數、碾壓組合、機械組合等工藝參數，以指導過渡段填筑施工。

過渡段填筑施工時，應先在橋臺或涵身外墻上標出厚度分層線，用白灰于路基上灑出填筑范圍邊框線。并按照工藝試驗確定的松鋪厚度，用機械將改良的C組土攤鋪、整平、碾壓。

過渡段改良土壓實質量應采用壓實系數和地基系數雙指標控制[6-7]。

5.2 改良土拌和方法

黃大鐵路過渡段改良土采用分段集中路拌法施工，由鏵犁配合旋耕機將混合料集中拌制均勻后，再運至過渡段填筑。

改良土拌和時應至少拌和2遍：第1遍由路中心開始，將混合料向中間翻，鏵犁前進速度不得太快；第2遍從兩邊開始，將混合料向外側翻，然后再用旋耕機拌和至少2遍。

拌制均勻的水泥改良土，應色澤均勻、無素土夾層、無灰條灰團和花面，拌和質量符合要求后方可進行填筑施工[8-9]。

5.3 施工質量控制要點

為保證過渡段填筑的施工質量，在施工過程中應嚴格按以下要點實施：①過渡段應與相鄰的路堤同步施工;②橫向結構物兩端的過渡段填筑必須同步對稱進行;③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;④填料的松鋪厚度不宜大于20 cm，碾壓遍數應嚴格按照工藝試驗確定的參數進行控制;⑤對改良土施工時間應加以控制，從拌和至壓實完成不應超過4 h，壓實后應及時進行灑水養(yǎng)護;⑥涵身及橋臺上必須清楚標識每層填筑厚度標識線，以防松鋪及壓實厚度超標;⑦沉降觀測應按設計要求同步進行。

5.4 過渡段路基沉降觀測

黃大鐵路對路基工后沉降量的要求：一般地段要求不大于30 cm，過渡段要求不大于15 cm。路橋、路涵過渡段沉降觀測以路基面沉降和不均勻沉降觀測為主。

沉降觀測樁設置要求：在過渡段范圍內線路中心應設置沉降板，在線路兩側路肩應設置沉降觀測樁，依據沉降觀測數據及時調整過渡段填筑速率、沉降觀測周期和頻次，見表3。

表3 過渡段沉降觀測周期及頻次

6 試驗檢測

過渡段填筑碾壓完成后，應分別采用灌砂法及K30檢測儀對改良土壓實系數K和地基系數K30進行檢測[10]。壓實指標檢測標準根據表2進行控制。同時取土樣進行室內試驗，采用EDTA滴定法檢測水泥摻量。

經試驗檢測，通過采用以上控制措施，黃大鐵路路基過渡段填筑施工質量良好，基床表層、基床底層及路堤本體的壓實系數K、地基系數K30雙指標均滿足壓實指標檢測標準要求。

7 建議

鐵路路基過渡段是路基結構中的關鍵部位，也是質量控制的薄弱環(huán)節(jié)。在用水泥改良的C組土填筑路基過渡段時，尤其要重點控制好C組土的含水率、水泥摻量、松鋪厚度、拌和施工工藝，保證混合料的拌和質量，改良土填筑施工時必須嚴格控制施工時間。同時，在距結構物2 m以內的距離必須采用小型壓路機壓實，并及時按設計要求做好沉降觀測工作以指導施工，確保過渡段填筑的施工質量。

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