武广客运专线路基基床底层填筑施工工艺试验.doc

武广客运专线路基基床底层填筑施工工艺试验
期刊门户-中国期刊网2009-2-25来源:《科海故事博览·科教创新》2008年12期供稿文/倪学平
[导读]摘要：武广客运专线DK1451+523.48-DK1474+600段全线大面积填筑施工前，选取了有代表性的路基试验段，进行了填筑工艺性试验，确定了一套路基底层的施工工艺和检测方法，本文针对试验过程及试验结果进行了一定的统计和结论分析。

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摘要：武广客运专线DK1451+523.48-DK1474+600段全线大面积填筑施工前，选取了有代表性的路基试验段，进行了填筑工艺性试验，确定了一套路基底层的施工工艺和检测方法，本文针对试验过程及试验结果进行了一定的统计和结论分析。
关键词：客运专线   基床底层  施工  工艺试验
一、概述
由中铁大桥局三公司承建的武广客运专线XXTJII标汨罗段施工里程为DK1451+523.48-DK
1474+600.00，全长约23.08Km，铁路沿线经过湖南省汨罗市新市、红花、黄市、范家园、火天等五个乡镇，沿线地段均为垄岗岗地、垄岗平原，地表为粉质粘土，部分路基段设计基床顶层以下1.8m或2.3m挖除换填A、B组填料作为铁路路基基床底层。其结构及布置形式见下图：

武广客运专线设计时速达350Km/h，为确保客运专线基床底层具有足够的强度及刚度，基床底层填筑施工时，各项检测指标较普通铁路均有较大的提高，且增加了新的检测项目。具体检测指标如下：

为论证客运专线基床底层施工工艺工法得合理性，在大面积化填筑开工前在本段进行了工艺试验。通过试验路段的施工确定了最佳机械组合方式以及有效的压实厚度与碾压遍数的关系，确定了填料最佳含水量的控制范围以及松铺厚度，为今后路基基床底层填筑施工提供了依据。
二、试验依据及地点
本次试验依据铁道部2005年颁布的有关客运专线路基施工规范及标准执行，试验前由工程技术部制定了详细的试验方案及施工工艺。
1、试验地点：
根据本段的施工特点及地理位置，选取171#路基工点作为基床底层填筑施工试验点该段起止里程为DK1466+900-DK1467+215.01，其中基床顶层以下1.8m（基床底层范围内）换填A、B组填料。本次试验选取DK1466+900~DK1467+100段200m两个检验批长度进行，填筑的横向宽度为16.26m。该段基床底层底面采用冲击压实处理，其上设置有20cm砂垫层，内设置一层复合土工膜，该段路基工点基底面为粘土，棕红色，褐红色，硬塑状，II类土，在全段施工类型中具有代表性，本次试验在基底面冲击压实完成并检测合格后进行。
2、试验时间：
2006年11月2日-2006年11月15日。
三、试验过程及检测结果
本次试验所投入的机械设备见下表，振动设备采用选用20t振动压路机进行.

试验步骤如下：
1、填筑前土工试验
根据本试验点的里程及位置试验段A、B组填料料场选用DK1460+900处取土场，基床底面砂垫层所有中粗砂选用圣地砂场中粗砂，按《铁路工程土工试验规程》(TB10102-2004)规定的方法进行了段A、B组填料料颗粒密度、最佳含水量测试，中粗砂进行最大及最小干密度测试、颗粒分析及含泥量测试。根据本试验点的里程及位置，选取料场的具体里程及采用的填料种类见下表。

2  基床底层施工：
2.1中粗砂垫层的施工
在冲击压实施工完毕并经检测合格后即进行砂垫层的施工，砂垫层填筑先利用平地机对冲击压实面进行精平。
砂垫层施工工序为：
清基整平→底层10cm砂垫层铺设→压实→铺设复合土工膜→上层10cm砂垫层铺设→整平→压实→检测→合格后进行A、B组填料填筑。
砂垫层填筑时，在施工场地内按照8.13m×10m方格网撒石灰线，专人指挥运料车倒料，每方格内卸一车中粗砂8m3，采用人工进行摊铺，摊铺平整后，并经厚度检查合格后即进行压实施工，压实采用20t振动压路机进行，考虑振动压实砂垫层将液化，而无法达到压实效果，故全部采用静压，第一层压实遍数为拟为五遍静压。
根据《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）砂垫层施工检测指标如下:

从上述数据可看出砂垫层在压实施工时，第一层静压5遍后，相对密度平均值为0.72，第二层静压3遍后，相对密度平均值即可达到0.695，与第一层压实后指标对比仅提高0.025，提高甚微，由此可见对砂垫层压实施工，砂垫层压实遍数宜为静压三遍。
2.2复合土工膜铺设
复合土工膜材料性能指标要求：纵横向抗拉强度＞20KN/m；渗透系数≯10-11cm/s；CBR顶破强度＞2.5KN。
铺设复合土工膜时保持平整无褶，并及时覆盖中粗砂且夯拍密实。
复合土工膜采用两幅搭接时，纵向搭接0.5m高端压在低端之上，双线地段横向搭接时：曲线地段外侧搭在内侧之上；直线地段统一按高端搭在低端之上，如采用搭接连接搭接长度为0.3m，采用粘接搭接长度为10cm。

2.3基床底层A、B组填料填筑
基底底层填筑施工严格按照“三阶段、四区段、八流程”进行，具体填筑工艺流程见下图。
2.3.1施工顺序
施工准备→施工测量放样→上料→摊铺→整平碾压→检测。
施工工艺流程见《试验段填筑施工工艺流程图》。
2.3.2、施工放样
⑴、 用全站仪放出施工路段的中桩、边桩， 间距为20m。坡角桩插标尺杆，在松铺厚度处采用红毛线示出。
⑵、 拟第一层松铺厚度为40cm，根据每此数据及自卸汽车运输能力，计算每车料的摊铺面积，按每辆车拉12m3料计算，则摊铺面积为12/0.4 =30 m2，用白灰在摊铺宽度范围内打方格，方格的尺寸为5.54m×5.42m。
23.3、布料
专人指挥运料车倒料，每一方格内卸一车料(12m3)，同时检查填方料是否有杂质，对不合格的填方料立即清除出场。

2.3.4、摊铺整平
先采用推土机摊铺、粗平，平地机精平，使填层在纵向和横向平顺均匀，以保证压路机碾压轮表面能基本均匀接触层面进行压实，达到最佳碾压效果。摊铺整平后，其松铺面顶面标高如下:

第一层填料摊铺完成后对填料含水量进行了现场检测，其含水率为13%，位于此填料最优含水量12.5%的-3%~+2%范围以内，如现场填料填料含水量距最优含水量有偏差较大的情况，则应采用晾晒或撒水对填料进行调整。
2.3.5、碾压
基底换填部位处于基床底层部位，填筑施工检测指标按照基床底层填料压实标准进行控制，控制指标按下表：
基床底层填料及压实标准

注：压实系数K为重型击实标准。
含水量合适后，用20T振动压路机开始碾压。碾压行驶速度：第一遍以2.5km/h控制压路机行进速度并采用静压，第二遍行驶速度适当加快，控制在4-6km/h，采用振动压实，碾压时，由两边向中间，一个进退为一遍。重叠碾压1/3-1/2轮，达到无漏压， 无死角，确保碾压均匀。第一层A、B组填料填筑第5遍碾压结束后开始各项指标检测，检测结果如下：

在第6遍碾压结束后开始各项指标检测，检测结果如下：

在第10遍碾压结束后开始各项指标检测，检测结果如下：

经过10遍压实后各项检测指标均达到设计要求，压实后填层厚度为0.349m，压实前后比例为87.3%。
3、基床底层第二层、第三层的试验施工
在经过第一层的压实试验并各项指标检测合格后，按照第一层试验过程中的工艺方法及控制措施进行了第二、三层的填筑试验。
第二层填筑时虚铺厚度仍为40cm，压实前其填料含水率为11.5%，位于最优含水率的+2%`-3%之内，施工时在第八遍压实完成后，开始进行各项压实指标的检测，检测数据如下：

填筑前含水率减小后，填层只需进行8遍压实后，各项指标均满足设计要求，填层厚度压实后前比为87.14%。
五、试验总结与分析
从基床底层填筑试验段施工过程中，可以看出对于基床底层施工可采用200m作为一个填筑工作面，其机械设备组合可采用试验过程中的机械设备及数量组合。
在基床底层底面砂垫层试验施工时，可以看出在采用3遍静压后再行第5遍压实，其压实指标相对密度由0.695提高至0.72，提高甚微，故在大面施工砂垫层时，宜采用3遍静压即可。
对自本段内DK1460+900取土场处A类填料填筑施工时，一般松铺厚度可采用40CM，其压实系数平均值为87.22%，压实后填层高度约为35cm，满足此类填料填筑后压实后厚度不超过35cm的验收标准。从压实试验过程中检测数据表明，在第一层填料压实前，其含水率为13%经10遍压实后各项指标才能满足设计要求，但当第二层填料含水率减小为11.5%时，仅需要8遍压实即可满足压实标准，故可得出在填筑压实施工过程中填料含水率对最佳压实遍数影响较大，在大面积施工时应对压实前填料的含水率进行重点控制，对应控制在最优含水率的+0%`-3%之内，控制范围宜采用最优含水率的负误差+0%`-3%之内进行，一般压实8遍后即可达到基床底层的各项压实检测指标。
从压实试验过程中的检测数据表明，最难于达到的控制指标是孔隙率n值，而对其影响较大的因素则为填料的颗粒级配及细粒土颗粒含量和压实前填料的含水率控制，故基床底层填料料场选择时应尽量选择级配良好的A、B组填料，这在压实施工中可以尽可能的减少压实遍数，从而节约施工成本。
对于试验前所制定的基床底层施工工艺工法均在现场试验过程中得到了证明，可以大面积在本段内进行实施推广。
参考文献：
1. 铁道部经济规划研究院发布《客运专线铁路路基工程施工技术指南》（TZ212-2005）；
2. 中华人民共和国铁道部发布《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）；
3. 《武广客运专线站前线下工程施工技术规定（强制性标准）》（试行）；
4.中国铁道工程建设协会、石家庄铁道学院《客运专线路基主要技术标准与施工关键技术》。