重載鐵路黏土包砂路基填筑施工技術(shù)

周伍藝

（中鐵三局集團(tuán)第五工程有限公司，山西 晉中030600）

1 引言

蒙西至華中煤運(yùn)鐵路北起內(nèi)蒙古，終至江西吉安，是全國(guó)在建最長(zhǎng)的重載鐵路，其24 合同段一工區(qū)位于湖北荊州公安縣境內(nèi)，地處長(zhǎng)江中下游江漢平原，河渠交織，地勢(shì)平坦，鐵路穿越基本農(nóng)田，地質(zhì)主要為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、淤泥、粉砂夾粉質(zhì)黏土以及細(xì)砂。管段路基本體填筑原設(shè)計(jì)為C 組料填筑，由于當(dāng)?shù)厝鄙偻猎?，若全部采用外購，存在費(fèi)用大、工期長(zhǎng)、成本高等問題，十分不經(jīng)濟(jì)。為解決料源緊張、費(fèi)用高的難題，加之項(xiàng)目地處長(zhǎng)江流域，粉細(xì)砂眾多，所以把C 組填料變更為黏土包砂。然而我國(guó)現(xiàn)有工程案例中多采用砂料來填筑公路斷面，在鐵路工程中采用砂土填筑路基情況較少，在重載鐵路中的應(yīng)用更加少見，無成熟工藝參考。承擔(dān)本工程建設(shè)后，針對(duì)重載鐵路砂料填筑碾壓工藝不成熟、粉細(xì)砂上料困難、碾壓質(zhì)量難以保證等一系列難題，開展了重載鐵路黏土包砂施工技術(shù)研究，一方面充分利用當(dāng)?shù)刭Y源，解決了原材料問題，減少大量棄方量和借方量，降低成本投入，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境；另一方面通過對(duì)工藝的試驗(yàn)研究，解決了上料困難、砂子碾壓不密實(shí)等問題，提高了路基主體施工效率，保證了施工質(zhì)量。

2 工藝原理

采用黏土包砂技術(shù)施工路基不需要設(shè)置取棄土場(chǎng)，直接利用長(zhǎng)江內(nèi)粉細(xì)砂填筑，減少了大量的棄方量和借方量，減少運(yùn)距，節(jié)省了投資，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境；同時(shí)結(jié)合砂芯包邊土頂部排水功能和邊坡防護(hù)形式，解決了邊坡沖刷失穩(wěn)、浸水弱化等問題，經(jīng)過雨季考驗(yàn)和跟蹤觀測(cè)表明，路基性能穩(wěn)定、邊坡安全、沒有出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，完全能夠滿足重載列車的正常運(yùn)行。黏土包砂路基設(shè)計(jì)參數(shù)：基床以下路基本體兩側(cè)采用水平寬2.0m 的C 組黏性土填料包邊，中間采用粉細(xì)砂填筑。邊坡高度大于6m 時(shí)，于路堤邊坡向內(nèi)側(cè)設(shè)寬度不小于3m 的雙向土工格柵（TGSG25-25kN/m），每隔0.6m 鋪設(shè)1 層。路基本體頂部以下0.3m 全斷面鋪設(shè)1 層復(fù)合土工膜，兩側(cè)包邊的位置鋪設(shè)軟式透水管。路基斷面尺寸如圖1 所示。

圖1 砂芯外側(cè)黏土包邊路基斷面圖

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 墊層平整、測(cè)量放線

墊層施工完成后，頂面做成4%的橫向排水坡。技術(shù)人員采用全站儀依據(jù)施工圖規(guī)定尺寸放出路堤坡腳線，打入竹竿，進(jìn)行水平測(cè)量，在兩側(cè)竹竿上綁紅布條標(biāo)示出每層填筑厚度。

3.2 分層填筑

包邊土及砂采用長(zhǎng)江碼頭外購合格填料，自卸汽車運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，施工現(xiàn)場(chǎng)由專人指揮車輛卸土，包邊與砂料填筑同時(shí)進(jìn)行。為保證邊坡寬度及壓實(shí)質(zhì)量，包邊土填筑時(shí)，按照橫斷面放出包邊內(nèi)、外邊線并每側(cè)加寬50cm 填筑；砂料填筑前在路基上用石灰繪制網(wǎng)格，自卸汽車每車運(yùn)輸方量約為19.6m3，網(wǎng)格大小8m×7m，卸料由專人指揮，做到一車一格，保證卸料均勻，便于攤鋪、平整以及松鋪厚度滿足要求[1]。

3.3 攤鋪整平

1）卸料完成后，采用SD320 推土機(jī)配合20t 壓路機(jī)進(jìn)行碾壓平整，并配合人工修補(bǔ)。

2）填料推平后，采用平地機(jī)精平，個(gè)別區(qū)域推土機(jī)和平地機(jī)施工不方便時(shí)由裝載機(jī)或挖機(jī)輔助把料攤平。

3）攤鋪過程中，根據(jù)事先所插標(biāo)桿高度來大致掌握實(shí)際的松鋪厚度，松鋪厚度控制在35cm，壓實(shí)系數(shù)1.167。

3.4 含水量控制

攤鋪前及攤鋪過程中及時(shí)對(duì)砂料含水率進(jìn)行檢測(cè)，含水率不滿足要求時(shí)采用灑水或翻曬處理，根據(jù)試驗(yàn)段成果，表層以下砂層的最佳含水量控制在6%～11%為宜[2]。

3.5 碾壓密實(shí)

1）為減小填層水分損失，保證碾壓時(shí)所需的含水量，攤鋪后及時(shí)采用推土機(jī)預(yù)壓2 遍。

2）預(yù)壓后采用壓路機(jī)靜壓2 遍，然后采用推土機(jī)碾壓，推土機(jī)碾壓采取縱、橫向結(jié)合的方式進(jìn)行碾壓，第一遍縱向碾壓后，下一遍采用橫向碾壓，如此交替進(jìn)行，壓實(shí)順序按照先兩側(cè)、后中間進(jìn)行碾壓，推土機(jī)行駛速度不超過4km/h（見圖2）。各施工段落交接處，須重疊碾壓，縱向搭接長(zhǎng)度不小于2m，行與行之間壓實(shí)推土機(jī)輪跡重疊不小于10cm[3]。

3）粉細(xì)砂碾壓遍數(shù)為推土機(jī)5 遍，壓路機(jī)2 遍，包邊土壓路機(jī)碾壓5 遍，后對(duì)填料進(jìn)行相對(duì)密度、地基系數(shù)K30、壓實(shí)系數(shù)試驗(yàn)檢測(cè)，試驗(yàn)檢測(cè)滿足要求后才能進(jìn)行下道工序施工。

3.6 質(zhì)量檢測(cè)

碾壓完成后，對(duì)包邊土進(jìn)行地基系數(shù)K30、壓實(shí)系數(shù)檢測(cè)，粉細(xì)砂相對(duì)密度、地基系數(shù)K30試驗(yàn)檢測(cè)（見圖3）。地基系數(shù)K30每填高0.9m，縱向每100m 檢查2 個(gè)斷面；相對(duì)密度和壓實(shí)系數(shù)每層沿縱向每100m 等間距檢查2 個(gè)斷面；在同一斷面上各項(xiàng)檢測(cè)分別5 個(gè)點(diǎn)。

圖2 橫向碾壓

圖3 砂芯K30 檢測(cè)

3.7 其他操作要點(diǎn)

1）砂料填筑后表層厚10cm，由于風(fēng)干松散運(yùn)輸車輛無法在其上面行走，為提高填筑效率，在已經(jīng)填筑好的砂層上鋪設(shè)一條鋼板通道（見圖4），鋼板兩側(cè)采用竹竿綁紅布的方法來標(biāo)識(shí)鋪設(shè)鋼板的位置，確保車輛行走在鋼板上將材料運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢茫ㄒ妶D5）。施工中采用邊填筑邊移動(dòng)鋼板的方法，有效提高鋼板循環(huán)利用率。

圖4 鋪設(shè)鋼板運(yùn)料通道

圖5 粉細(xì)砂上料

2）包邊土含水率過大時(shí)無法碾壓，需要翻拌晾曬（見圖6），但會(huì)影響填筑效率，因此，對(duì)含水率較大的包邊土摻拌水泥（見圖7），減少翻拌晾曬等待時(shí)間。

圖6 包邊土翻拌晾曬

圖7 包邊土摻拌水泥

4 技術(shù)先進(jìn)性

1）在土源匱乏、砂源豐富地區(qū)，采用粉細(xì)砂填筑路基本體，解決了路基填料缺乏的困難，避免大量占用土地，減少了棄方量和借方量，節(jié)省成本投入，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。

2）創(chuàng)建了路基填筑粉細(xì)砂黏土包邊一體化復(fù)合結(jié)構(gòu)及其施工方法，路基性能穩(wěn)定、邊坡安全、質(zhì)量可靠，能夠滿足重載列車運(yùn)行要求。

3）通過試驗(yàn)段研究，總結(jié)出一套成熟的砂料路基填筑碾壓工藝，保證了砂料碾壓密實(shí)度，提高了機(jī)械利用率，減少了人力物力投入。

4）采用移動(dòng)式鋼板鋪設(shè)運(yùn)輸通道的方法，解決了上料困難的問題；同時(shí)，施工中邊填筑邊移動(dòng)鋼板的方法，提高鋼板循環(huán)利用率，節(jié)約了鋼板材料。

5）通過對(duì)包邊土摻拌水泥的措施，減少了因包邊土含水率過大無法碾壓而進(jìn)行翻拌晾曬的時(shí)間，保證了工期，提高了工效。

5 結(jié)語

蒙華鐵路通過改變傳統(tǒng)路基本體借土填筑施工工藝，采用砂芯外側(cè)黏土包邊技術(shù)進(jìn)行重載鐵路路基填筑，充分利用了當(dāng)?shù)氐夭?，解決了土源困難的問題，減少了棄方量和借方量，同時(shí)通過工程實(shí)際應(yīng)用，提高了機(jī)械設(shè)備使用效率，降低了成本投入，有效確保了重載鐵路路基填筑施工質(zhì)量。粉細(xì)砂填料尤其河砂填料在我國(guó)有廣泛分布，應(yīng)用較少，本技術(shù)研究形成的重載鐵路砂性土填料路基結(jié)構(gòu)形式及施工工藝，可指導(dǎo)鐵路及其他行業(yè)粉細(xì)砂填料的設(shè)計(jì)施工，應(yīng)用前景廣闊。