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摘要：随着我国高速铁路的不断发展，要求铁路施工工艺、质量控制标准不断提高，做为高速铁路施工质量薄弱环节的路桥过渡段，其在填料控制、施工工艺、检测标准都有着严格的指标控制。级配碎石的应用符合高速铁路路基过渡段的使用要求，满足路基施工质量标准，在高速铁路路基工程中得到广泛应用。本文主要阐述了级配碎石掺加水泥在高速铁路路基过渡段中的施工工艺的研究与分析。
关键词：高速铁路路基；过渡段；级配碎石；施工工艺
石济铁路客运专线引入石家庄枢纽工程，位于石家庄东开发区，沿线路基含有大量路桥过渡段、路涵过渡段，来保证路基纵向均匀沉降变化。本文就石济铁路客运专线引入石家庄枢纽工程路基过渡段的施工，介绍一下级配碎石在路基过渡段中的施工工艺及方法。
一．填料的选择
根据设计要求：路基过渡段的填料是掺入水泥的级配碎石：横向构筑物顶至路基面高度大于1m时的过渡段，横向构筑物两侧的过渡段，填料采用掺入3%水泥的级配碎石，基坑采用C20混凝土回填。横向构筑物顶至路基面小于等于1m时的过渡段，横向构筑物两侧的过渡段，基床表层以下填料采用掺入3%水泥的级配碎石，横向构筑物顶及两侧20m范围（不小于过渡段长度）基床表层填料为掺入5%水泥的级配碎石，基坑采用C20混凝土回填。路基与桥台连接时：基床表层以下填料为掺加3%水泥的级配碎石；路基基床表层填料为掺加5%水泥的级配碎石；基坑采用C20混凝土回填。
因此填料的要求包括二部分，一个是级配碎石的要求，还有掺入的水泥的要求。
（一）级配碎石要求
级配碎石材料由开山块石经破碎筛选而成，应选用正规生产厂家的材料，材料要求应符合下列规定：
1、粒径大于1.7mm颗粒的洛杉矶磨耗率不应大于30﹪，硫酸钠溶液浸泡损失率不应大于6﹪。
2、粒径小于0.5mm的细颗粒的液限不应大于25﹪，塑性指数应小于6。
3、碎石颗粒中针状和片状碎石含量不大于20﹪。
4、质软和易破碎的碎石含量不应超过10﹪。
5、级配碎石不均匀系数Cu不应小于15,0.02mm以下颗粒质量百分率不应大于3%，大于22.4mm的粗颗粒中带有破碎面的颗粒所占的质量百分率不应小于30%，不应含有黏土或其他杂质。
级配碎石粒径级配要求
（二）掺入水泥的要求
1、掺加的水泥应该按照《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检测方法》（GB／T1346）和《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》（GB／T17671）分别检测水泥的凝结时间、安定性和胶砂强度是否满足要求。
2、过渡段级配碎石中水泥掺加量允许偏差量为试验配合比0～＋1.0﹪。
二．填料的拌合及运输
（一）填料拌合前的准备工作
1、通过室内试验筛分法确定出级配碎石在不掺加水泥情况下的配合比，以石济客专石家庄枢纽工程为例：
掺3﹪水泥级配碎石各项参量质量比
（二）填料的拌合及运输
级配碎石必须场拌生产，禁止路拌，场拌设备必须经过校核并在其有效期内。拌合站内的集料应分类存放，并搭设集料仓防止雨雪天气污染集料。级配碎石混合料拌制前，应检查配料计量系统的工作状态，测定各集料的含水率，根据测试结果调整施工配合比。级配碎石混合料出厂时的含水率应在最优含水率允许偏差范围之内。每工班检测2次含水率，当含水率有显著变化时应增加检测频率。级配碎石出厂前应进行最大干密度试验，每5000m3检测一次，当级配碎石材质发生变化或更换取料石场时，应重新进行检测。运输级配碎石混合料时应进行覆盖，规划好出行路线，减少集料在路上时间。
三．级配碎石过渡段施工工艺和方法
（一）一般规定
在施工过渡段之前先选择有代表性的一处过渡段作为试验段，进行基床表层以下过渡段级配碎石和两侧及椎体填土碾压工艺性试验，确定好施工参数，报监理单位审批。过渡段与混凝土结构物连接时，应在结构物防水层与保护层完工、圬工强度达到设计要求后方可进行施工。填筑过程中，应保证过渡段应与相邻的路基及锥体同时施工。横向构筑物两侧的过渡段填筑必须对称进行，并与相邻路基同步施工。与相邻路堤不能同步施工时，过渡段填筑应预留台阶，台阶宽度不小于2.0m，并碾压密实，压实质量符合设计要求。
（二）基坑回填
过渡段的桥台基坑一般较为狭窄，大型碾压设备无法施工，采用混凝土、碎石、灰土回填有利于回填质量的控制，混凝土回填时应保证等级，碎石和灰土回填时应采用小型夯实设备夯实。检测仪器采用方便快捷的Evd检测，检测值一般不低于30MPa。
（三）基底处理
施工前应清除过渡段路基范围内的植被，腐殖土，挖除树根。做好临时排水，桥台背后的排水措施应与级配碎石填筑协调组织施工。
（四）测量放样
利用全站仪等测量仪器对该过渡段进行位置复测，包括过渡段的平面、过渡段高程、中线控制桩、水准点的复测。由测量人员对现场进行测量放样，放出路基过渡段中线和边线、坡口、坡脚、边沟等具体位置。设置施工用平面控制网，做好护桩和水准点。用红油漆在桥台背墙标出每一填层的厚度；用白灰划线标明过渡段的平面位置(含锥体护坡)和两侧护坡土宽度。当横向构筑物顶至路基面高度大于1m时，过渡段在横向建筑物两侧，单侧过渡段长度计算公式为：L=2+2×（H-h）。如下图。
路堤与横向构筑物过渡段设计图（一）
当横向构筑物顶至路基面距离小于等于1m时的过渡段，过渡段在横向构筑物两侧，单侧过渡段长度计算公式为：L=2+3×(H-0.7)。如下图。
（五）过渡段填筑试验方案的确定
过渡段路堤应与其连接的路堤按一整体统一施工，并将过渡段与连接路堤的碾压面，按大致相同的高度进行填筑。过渡段填筑前首先放出线路中桩和填筑边线，每10m 钉出边线木桩，为保证路基边缘的压实度，边线应比设计线每边宽出50㎝。过渡段填筑前，先进行原地面地质检测，确定符合设计后，方可进行填筑。根据松铺厚度在路基边坡脚附近每隔10m立上竹竿，在竹竿上用红布条标记好试验松铺厚度的位置线用以控制推土机的作业厚度。填料分层填筑厚度：使用小型机械压实厚度不宜超过15cm，使用大型机械压实厚度不宜超过30cm。距离构筑物2米范围以内或压路机压不到的位置应使用小型震动压实设备压实。
过渡段试验方案（3﹪水泥级配碎石）
说明：1、每种试铺厚度通层铺筑，每50m调节含水量和细颗粒含量。
2、每种试铺厚度铺筑层数以取得符合要求的结果为止。
（六）摊铺平整
1、包边土施工
包边土与过渡段级配碎石同时施工。包边土填料采用AB组土填筑，其技术指标同相邻路基。包边土填筑分为两部分，第一部分施工准备：施工前应恢复过渡段中线，放样包边土边线、及过渡段掺3%水泥级配碎石两侧边线。采用白灰撒灰线，确定准确位置。第二部分填料填筑：两侧包边土B组填料应与掺3%级配碎石同时填筑施工。当填高大于5m时，每60cm两侧铺设一层土工格栅，铺设位置为路堤边坡的外边缘处，水平铺设宽度不小于3m，格栅每幅接长纵向0.3m，上下层错缝不小于3m。
2、掺3%水泥级配碎石施工
每层两侧包边土摊铺完成后，应立即进行掺3%水泥级配碎石摊铺，摊铺的同时埋设沉降观测桩，待掺水泥级配碎石混合料摊铺完成后，再进行过渡段全断面碾压施工。摊铺时应按先两边后中间的施工顺序进行。
首先采用推土机将填料按竹竿标示线位置初步推平，再用平地机进行精细整平并将路基顶面做成2%～4%的横向排水坡。
为保证每填层的平整度及层厚的均匀，路基边线及中部以标识桩为准，并用钢钎测量，以便进行厚度检查核实。先用推土机沿路堤纵向由两侧向中间进行初平，再用平地机由中间向两侧纵向平整1遍，采用22T的振动压路机静压一遍后再采用水准测量指导平地机进行精平作业，人工配合低垫高铲，清除多余填料。在沉降观测桩1m范围内路基采用人工填筑整平。在摊铺平整的同时，要用推土机对路肩进行初步压实，保证压路机进行碾压时，压到路肩不致发生滑坡。
（七）洒水晾晒
现场上料完毕时，实测级配碎石含水率，控制含水率在试验室确定的最优含水率范围内。当含水量低时，在表层洒水并尽可能搅拌，提高含水量后碾压。当填料含水量超过规定时，在摊铺后进行晾晒，降低含水量后碾压，填层厚度可适当减薄。
（八）碾压夯实
当松铺厚度、平整度和含水量符合要求即开始碾压。碾压采用22T振动压路机，根据“先稳后压、先快后慢、纵向到底、横向到边、轮迹重叠”的原则，从两侧向中心纵向进退式碾压。桥台背后及横向构筑物两侧2m范围内应用小型机具碾压密实，并适当减小分层填筑厚度。
碾压时，行与行轮迹重叠40cm-50cm,横向同层接头处重叠大于1.0m,以保证无漏压、无死角，确保碾压的均匀性。碾压速度统一为3km/h，最大不超过4km/h。填筑完成后采用人工开挖台阶方式进行路基纵向连接，碾压重叠范围大于2.0m。
振动压路机走行速度2-4km/h。
（九）压实检测
碾压分初压（静压）、复压和终压。初压（即静压）采用振动碾，关闭振动装置，先静压一遍，起整平和稳定填料的作用。复压时打开振动装置，采用弱振进行压实，若压实系数未达到设计和规范要求时继续复压，直至试验检测合格后停止复压。压路机每进行一次碾压完毕即进行试验检测，直至满足规范及设计要求的质量标准为止。
（十）压实标准
过渡段级配碎石压实标准
检验数量：施工单位每过渡段每压实层抽样检验压实系数3点，其中距路基两侧填筑级配碎石边线1m处左、右各1点，路基中部1点。每填高约30cm抽样检验动态变形模量3点，其中1点应靠近桥台或横向构筑物边缘处；每填高约60cm抽样检验地基系数2点，其中距路基填筑级配碎石边线2m处1点，路基中部1点。
四．沉降观测
高铁路基施工一般都要进行地基沉降、侧向位移的动态观测。观测基桩必须设置于不受影响地段，并进行定期的复核校正。观测装置的埋设应复核设计要求，且埋设稳定。观测期间应对观测点采取有效的保护措施。
路基沉降观测应以路基面沉降和地基沉降观测为主。沉降观测应采用二等水准测量，观测精度不应低于±1mm。
沉降观测装置和位移边桩的构造、结构尺寸和制作材料的规格、材质等应符合设计要求，且无影响观测精度的缺陷。
路基沉降观测的频次应不低于下表规定。环境条件发生变化或数据异常时，应及时观测。沉降水准测量的重复精度不应低于±1mm，读数取位至0.1mm；剖面沉降观测的重复精度不应低于±4mm/30m。
路基沉降观测频次
观测期内，路基沉降实测值超过设计值20%及以上时，应及时会同建设、勘察设计等单位查明原因，必要时进行地质核查，并根据实测结果调整计算参数，对设计预测沉降进行修正或采取沉降控制措施。
结语：
综上所述，在高速铁路路基过渡段施工中，级配碎石的应用能够有效的减弱路基与桥梁刚度差引起的轨道刚度突变的问题，同时也可减弱路基与桥梁沉降不一致，而导致轨面不平顺影响行车安全。
参考文献：
[1]杜永昌.《高速与客运专线铁路施工工艺手册》 科学技术文献出版社
[2]《高速铁路设计规范》（TB10621-2014）
[3]《高速铁路路基工程质量验收标准》（TB10751-2010）
论文作者:钮文国
论文发表刊物:《防护工程》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/22
标签：路基论文; 碎石论文; 填料论文; 构筑物论文; 水泥论文; 横向论文; 厚度论文; 《防护工程》2018年第1期论文;