高速鐵路路基基床連續(xù)壓實(shí)施工技術(shù)

摘要：由于現(xiàn)有的施工技術(shù)對(duì)路基內(nèi)動(dòng)應(yīng)力分布影響較大，導(dǎo)致施工安全性低，為此對(duì)高速鐵路路基基床連續(xù)壓實(shí)施工技術(shù)展開研究很有必要。首先，采用沖擊碾壓的方式，夯實(shí)加固路基底層。將填料分層鋪設(shè)在路基基床上，使用推土機(jī)或平地機(jī)將填料均勻攤鋪，確保填料的平整度和均勻性。隨后采取分層依次推進(jìn)的方法進(jìn)行碾壓，以確保路基基床的壓實(shí)質(zhì)量。最后，運(yùn)用灌砂法對(duì)壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，保證路基基床的壓實(shí)度。試驗(yàn)結(jié)果顯示，在路基表面不同深度時(shí)，強(qiáng)振的最大動(dòng)應(yīng)力均為弱振的2倍以上，結(jié)果符合預(yù)期，對(duì)路基內(nèi)的動(dòng)應(yīng)力分布影響較小，達(dá)到安全施工的效果。

關(guān)鍵詞：路基基床；沖擊碾壓；連續(xù)壓實(shí)；灌砂法

0" "引言

隨著高速鐵路技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)路基基床要求也越來(lái)越高。目前，主要通過(guò)優(yōu)化路基施工工藝和質(zhì)量管控等措施，達(dá)到項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)要求。優(yōu)化施工工藝對(duì)鐵路路基基床進(jìn)行合理化壓實(shí)，提高路基的穩(wěn)定性。建立并落實(shí)質(zhì)量控制責(zé)任制，嚴(yán)格管控路基質(zhì)量。

路基鋪裝過(guò)程中存在的不利因素會(huì)影響路基質(zhì)量。若地面水累積侵蝕路基，將導(dǎo)致路基整體崩塌。若材料含水量控制不到位，將使得路基施工質(zhì)量下降，最終結(jié)果無(wú)法達(dá)到預(yù)期[2]。

采用合理的碾壓方式進(jìn)行科學(xué)碾壓，可以減弱不利因素對(duì)路基鋪裝質(zhì)量的影響，有助于使沉降過(guò)大的區(qū)域狀態(tài)得到控制，延長(zhǎng)高速鐵路路基基床的使用壽命。本文采用路基基床連續(xù)壓實(shí)施工技術(shù)，并以實(shí)際工程為依托展開實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明該技術(shù)的可行性。

1" "路基碾壓工藝的重要性

采取規(guī)范的路基施工工藝，不僅能夠控制施工質(zhì)量，還能對(duì)路基周圍地下水進(jìn)行有效排除，增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，消除存在或潛在的安全隱患[1]。其中，最關(guān)鍵施工工藝就是選取的路基碾壓方式。科學(xué)合理的碾壓方式，保證填料能夠得到最優(yōu)的密實(shí)程度，有助于提高路基質(zhì)量，延長(zhǎng)高速鐵路路基基床的使用壽命。

在路基碾壓過(guò)程中，可以采取多種措施有效控制路基碾壓質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)成本。通過(guò)對(duì)路基土壤水分含量進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，可得到土層強(qiáng)度數(shù)據(jù)?；谕翆訌?qiáng)度數(shù)據(jù)分析，合理控制碾壓次數(shù)，有助于提升壓實(shí)效果。對(duì)土體進(jìn)行有效壓實(shí)，保障在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)提升路基剛度，有助于簡(jiǎn)化工藝流程。同時(shí)，選擇性能良好的混合料，有助于降低工程造價(jià)，獲得較好的經(jīng)濟(jì)收益。

2" "路基基床連續(xù)壓實(shí)關(guān)鍵技術(shù)

2.1" "底層沖壓

2.1.1" "沖擊壓實(shí)方法的特點(diǎn)

沖擊壓實(shí)方法是一種新的路基加固方法，是夯實(shí)與滾動(dòng)壓實(shí)技術(shù)的結(jié)合，具有靜壓、振動(dòng)壓、沖擊壓的壓實(shí)效果。沖擊壓實(shí)機(jī)由沖擊輪、機(jī)架和連接機(jī)械3部分組成。

該壓實(shí)技術(shù)采用低頻率大振幅夯擊壓實(shí)法，沖擊波穿透力強(qiáng)，加固深度遠(yuǎn)大于其他壓實(shí)設(shè)備，能夠形成強(qiáng)度較高的底基層。沖擊壓實(shí)具有連續(xù)作業(yè)效率高、機(jī)動(dòng)性好、加固效果好的優(yōu)點(diǎn)，特別適合于大面積高填土厚鋪層的基層壓實(shí)施工。

2.1.2" "準(zhǔn)備工作

沖壓開始前，需對(duì)路基表面進(jìn)行清理。對(duì)管線等進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并做好加固處理。通過(guò)碾壓消除松散層，并將地表積水去除。埋設(shè)觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)志，沖擊前觀測(cè)沉降標(biāo)志的標(biāo)高，并做好記錄。在施工場(chǎng)地周圍設(shè)置排水溝，以保證排水暢通。實(shí)施取樣試驗(yàn)，檢測(cè)路基含水量和壓實(shí)度，確定沖壓次數(shù)、標(biāo)高等施工參數(shù)。

2.1.3" "沖壓施工要點(diǎn)

使用沖壓機(jī)進(jìn)行沖壓時(shí)，要控制其施工速度為12km/h。按照從路基的一端開始向另一側(cè)按照相應(yīng)順序進(jìn)行沖擊碾壓。

沖擊碾壓施工過(guò)程中，施工場(chǎng)地寬度大于沖擊壓路機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑的4倍時(shí)，需以道路中心線對(duì)稱地將場(chǎng)地分成兩半。沖碾順序應(yīng)符合“先兩邊，后中間”錯(cuò)輪進(jìn)行，輪跡覆蓋整個(gè)路基表面為沖碾一遍。

當(dāng)施工場(chǎng)地寬度小于4倍轉(zhuǎn)彎半徑時(shí)，要增設(shè)轉(zhuǎn)彎場(chǎng)地。將沖壓工作面分成不同的窄道，對(duì)不同的窄道進(jìn)行沖壓。從一側(cè)的窄道駛?cè)?，沖碾至路段尾端后，直接掉頭沖碾與之相鄰的窄道。以此類推，采用上述循環(huán)方法，對(duì)各窄道進(jìn)行沖碾施工。

2.2" "基層碾壓

為了確保路基的密實(shí)度和穩(wěn)定性，提高其承載能力和抵抗變形的能力，需要進(jìn)行基層碾壓。通過(guò)精確控制碾壓過(guò)程，可以有效減少路基的不均勻沉降和長(zhǎng)期變形，為高速鐵路提供堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)支撐[4]?；鶎幽雺旱木唧w過(guò)程如下：

2.2.1" "施工準(zhǔn)備

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行測(cè)量放線，確定路基的中心線和邊線。準(zhǔn)備足夠的合格填料，如碎石、砂礫等。檢查壓實(shí)設(shè)備（如振動(dòng)壓路機(jī)、輪胎壓路機(jī)等）的工作狀態(tài)，確保其性能良好。

2.2.2" "填料鋪設(shè)

將填料分層鋪設(shè)在路基基床上，每層厚度通常為20～

30cm。使用推土機(jī)或平地機(jī)將填料均勻攤鋪，確保填料的平整度和均勻性。

2.2.3" "初壓

使用輕型壓路機(jī)對(duì)填料進(jìn)行初步壓實(shí)，以減少填料的松散程度。在初壓后，檢查填料的平整度，必要時(shí)進(jìn)行修整。

2.2.4" "主壓

使用重型振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)填料按照從路基兩側(cè)向中心、從低處向高處的順序進(jìn)行多遍碾壓，以確保填料的均勻壓實(shí)。

2.2.5" "細(xì)壓

使用輪胎壓路機(jī)進(jìn)行細(xì)壓，以提高填料的密實(shí)度和均勻性。在輪胎壓路機(jī)之后，使用光輪壓路機(jī)進(jìn)行最后的平整和壓實(shí)。

在整個(gè)碾壓過(guò)程中，嚴(yán)格控制填料的含水量、壓實(shí)遍數(shù)和壓實(shí)機(jī)械的參數(shù)，以確保路基基床的壓實(shí)質(zhì)量。同時(shí)，施工過(guò)程中應(yīng)遵循相關(guān)的施工規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，確保施工安全和質(zhì)量。

2.3" "壓實(shí)質(zhì)量檢驗(yàn)

在施工現(xiàn)場(chǎng)，采用灌砂法對(duì)壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)行精確檢驗(yàn)。首先，隨機(jī)選取測(cè)試點(diǎn)，并對(duì)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，確保其滿足檢測(cè)要求。隨后，按照既定程序逐層進(jìn)行壓實(shí)度測(cè)試。

對(duì)于進(jìn)場(chǎng)的每批砂礫，必須嚴(yán)格測(cè)量其總量，確保材料質(zhì)量。使用自動(dòng)化擋水板分格處理砂子，要求含泥量小于5%。如果在檢測(cè)過(guò)程中產(chǎn)生淤泥團(tuán)，則需要重新進(jìn)行砂礫選擇。具體檢測(cè)過(guò)程如圖1所示。

2.4" "灑水

在施工過(guò)程中，當(dāng)填料松散時(shí)需要及時(shí)噴水，以保障含水量符合標(biāo)準(zhǔn)。得到最大的干密度，達(dá)到具體壓實(shí)要求后，方可進(jìn)行下一層的施工。這一系列嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮髁鞒?，旨在保證路基的壓實(shí)質(zhì)量，為高速鐵路的穩(wěn)固基礎(chǔ)提供保障。

壓實(shí)路基后，也要保證穩(wěn)定的含水量。當(dāng)溫度和風(fēng)力對(duì)其產(chǎn)生影響時(shí)，要避免在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生干燥的情況[5-6]。當(dāng)測(cè)量的實(shí)際含水量小于預(yù)期含水量時(shí)，需要進(jìn)行灑水。灑水量的計(jì)算公式為：

m=（s-s1）Q" " " " " " " " "（1）

式（1）中：s為含水量值；Q為路基土質(zhì)量。

3" "實(shí)例分析

為驗(yàn)證本文提出的施工技術(shù)的安全性，對(duì)路基基床動(dòng)土壓力進(jìn)行測(cè)試。選擇ST751G型振動(dòng)壓路機(jī)，分別采用振動(dòng)輪直徑為D=1m、1.5m、2m的方式進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)。在路基表面不同深度時(shí)，強(qiáng)振最大動(dòng)應(yīng)力大于弱振最大動(dòng)應(yīng)力2倍以上為預(yù)期施工目標(biāo)。

3.1" "工程概況

選擇新建贛州至深圳鐵路贛粵省界至塘廈段站前工程，GSSG-8標(biāo)DK402+944-DK404+038.5段塘廈站站場(chǎng)路基為研究對(duì)象。該線路全長(zhǎng)456.55m，路塹兩側(cè)邊坡防護(hù)型式為拱形骨架護(hù)坡、六邊形空心塊護(hù)坡及預(yù)應(yīng)力錨桿框架梁護(hù)坡，支擋結(jié)構(gòu)為重力式擋土墻及樁板式擋土墻。主要土石方工程量如表1所示。

3.2" "數(shù)據(jù)采集

3.2.1" "總體方案

對(duì)路基基床承受動(dòng)應(yīng)力進(jìn)行測(cè)試時(shí)，利用檢測(cè)設(shè)備將動(dòng)應(yīng)力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，將電信號(hào)進(jìn)行變換，從而完成應(yīng)力結(jié)果采集。

測(cè)試動(dòng)應(yīng)力信號(hào)在連續(xù)時(shí)間內(nèi)存在較大誤差時(shí)，需要對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行加窗處理。選擇振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，通過(guò)幅值處理后的數(shù)據(jù)來(lái)觀察振動(dòng)壓實(shí)過(guò)程中動(dòng)應(yīng)力特征規(guī)律。

3.2.2" "土壓力盒安置

在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，分別在路基基床上精心埋設(shè)了5個(gè)動(dòng)土壓力盒。根據(jù)動(dòng)力盒的尺寸，特制了水泥混凝土預(yù)制塊，并在其中心預(yù)留了一個(gè)15mm深的凹槽。將土壓力盒精確安置于凹槽內(nèi)，調(diào)整至理想位置后，使用塑料材料進(jìn)行包裹以確保防水效果。

將預(yù)制混凝土塊表面涂抹水泥，并將其穩(wěn)固地放置在路基基床的指定位置。在土壓力盒周圍進(jìn)行填筑并壓實(shí)，確保其穩(wěn)固性。

3.2.3" "動(dòng)應(yīng)力分析

在壓路機(jī)施工碾壓過(guò)程中，通過(guò)動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，分析路基基床在土層中所承受的動(dòng)應(yīng)力大小，從而評(píng)估壓實(shí)后的影響范圍。

根據(jù)不同傳感器的埋設(shè)位置，對(duì)路基碾壓土層中的動(dòng)應(yīng)力分布進(jìn)行詳細(xì)分析，以確保施工質(zhì)量與路基的穩(wěn)定性。這一系列精確的操作與數(shù)據(jù)分析，為高速鐵路路基的施工提供了科學(xué)依據(jù)。

3.3" "結(jié)果對(duì)比

在不同工況和距離路基表面深度下，得到振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)。路基基床承受動(dòng)力數(shù)據(jù)如表2所示。

由表2可知，當(dāng)采用壓實(shí)輪直徑為D=1m、1.5m、2m的振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)時(shí)，路基基床承受動(dòng)應(yīng)力在深度0.5～1.0m范圍內(nèi)均在衰減。而采用壓實(shí)輪直徑1.2m進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)時(shí)，動(dòng)應(yīng)力值隨著深度的增加而增加，其強(qiáng)振的最大動(dòng)應(yīng)力均為弱振的2倍以上，結(jié)果符合預(yù)期。由此說(shuō)明，運(yùn)用本文施工技術(shù)應(yīng)用后對(duì)路基內(nèi)的動(dòng)應(yīng)力分布影響較小，達(dá)到不同工況中較為安全施工。

綜上所述，壓實(shí)過(guò)程中對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí)域進(jìn)行觀察，對(duì)變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠直觀了解壓實(shí)中的路內(nèi)部動(dòng)應(yīng)力變化，得到動(dòng)應(yīng)力影響范圍。在振動(dòng)工況中，測(cè)試振動(dòng)壓實(shí)中的路基基床承受動(dòng)應(yīng)力，對(duì)壓路機(jī)的壓實(shí)性進(jìn)行分析，獲得路基剛度變化，有助于更好的應(yīng)用高速鐵路路基基床連續(xù)壓實(shí)施工技術(shù)。

4" "結(jié)束語(yǔ)

采用合理的碾壓方式進(jìn)行科學(xué)碾壓，可以減弱不利因素對(duì)路基鋪裝質(zhì)量的影響，有助于使沉降過(guò)大的區(qū)域狀態(tài)得到控制，延長(zhǎng)高速鐵路路基基床的使用壽命。本文基于工程實(shí)例，對(duì)高速鐵路路基基床連續(xù)壓實(shí)施工技術(shù)進(jìn)行研究。

該研究尚存在不足之處，如工程材料的質(zhì)量把控問(wèn)題、沉降量測(cè)試等沒有涉及。今后在研究中，需根據(jù)設(shè)計(jì)優(yōu)化工程的施工工藝，嚴(yán)格控制施工條件，對(duì)施工結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性加以要求，增加施工效果評(píng)估環(huán)節(jié)，對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行約束。

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