中铁一局集团第二工程有限公司 河北省唐山市 063004
摘要：本文以京石铁路客运专线高碑店东站路基填筑施工为例，介绍高速铁路路基施工工艺及试验检测，为高速铁路路基施工质量控制提供依据。
关键词：复合地基；桩间土；褥垫层；碾压；试验检测
引言
高碑店东站路基工程，以填方通过冲洪积平原，线路中心最大填高6.41m。路基填筑区段地基以CFG桩和桩间土、褥垫层一起形成复合地基加固；填筑区段基床以下路堤与基床底层采用A、B组料填筑，基床表层采用级配碎石填筑。本段路基CFG桩直径为0.5m，桩长24m～31m。
1、CFG桩以上地基处理
1.1 桩间土及桩头处理
CFG桩基施工完成7d后即可清除桩间土，本段路基采用人工配合小型挖掘机清除。为防止挖掘机超挖及挖掘机履带破坏桩头，挖掘机采用倒退法清除桩间土并预留70cm由人工清除，人工清除预留2～3cm，用YZ12G小型压路机压实至设计标高。在处理桩间土前应将遗留的桩头及碎片清除干净，同时避免在施工中扰动桩间土。
通过多次施工试验技术总结，桩头截除采用小型切割机环切5cm，对称四个方向用大锤打入钢钎，钢钎将桩头与桩身延环切缝挤涨分开。此法截除的桩头齐平、圆顺，不损伤桩身。对于设计桩顶标高以下桩身断裂或质量不合格的要采取人工补桩措施，补桩前人工清除桩周10cm以内的土，挖深至断桩桩顶以下10cm，再将桩顶剔平、凿毛至新鲜混凝土面，将桩头泥土等杂物清除干净，支上接桩模板，用C20碎石混凝土接桩，加水养护至设计强度后进行下道工序施工。
1.2 褥垫层施工
桩头及桩间土施工完检查合格后，进行褥垫层施工。本段路基设计在桩顶以上分三层填筑50cm褥垫层，第一、二层各铺设一层双向土工格栅。
（1）测量放线
根据图纸，计算褥垫层每层填筑宽度。采用全站仪放出标准断面褥垫层边线点与路基中心点，将各边线点用白灰线连接，定出褥垫层边线；将各中线点用白灰线连接，定出路基纵向中心线；沿线路纵向每20m洒一道横向白灰线，在横向白灰线与路基边线交点处，离边线0.2m插上竹竿或钢筋，用红布条绑上标高；横向白灰线与路基中心纵向白灰线交点处插上用水浸泡过的柔韧细竹签并用红布条绑出标高线；本项目采用运输方量15m3的自卸汽车，根据运输车运输方量设定的白灰网格为长×宽×虚铺厚度=15m3，以此控制填筑方量；相邻层路基纵向两端头预留不小于3米搭接错台，用白灰洒出错台边界线。各层均按设计标高依次放线。
（2）褥垫层填筑
第一层填筑为防止机械上料时轮胎对桩头造成破坏，采用滚填法施工，即先由装载机修筑一条上料便道，自卸汽车延便道将碎石运至路基上，再用装载机将碎石向四周摊铺并粗平，然后由平地机精平，最后由人工将平地机遗留的边角整平，并将溢出边线的碎石清出，将边线处缺口补齐。第二、三层填筑为防止车辆机械上料直接在土工格栅行走对土工格栅造成破坏，也参照第一层上料方法施工。
（3）土工格栅铺设
土工格栅的铺筑面应摊铺50mm砂垫层，垫层应整平、压实、并清除表面坚硬突出物。为防止出现纵向歪斜现象，先按幅宽在铺筑层划出白灰线，再开始铺筑，然后用U形钉固定格栅的端部（每米宽用U形钉8根，均匀距离固定）。固定好格栅端部后，开始铺设，每铺10米长进行人工拉紧和调直一次，直至一卷格栅铺完，再铺下一卷。格栅与格栅错开10～15cm的搭接长度，上下层接缝错开距离不小于0.5m，路基边线两测按照设计要求预留不小于2m的回折长度。为防止上料机械在土工格栅上直接碾压造成格栅破坏，用装载机修出上料通道，自卸汽车将料运至一处后由装载机摊铺粗平。
（4）碾压工艺
第一层，压实厚度为10cm，试验段确定松铺15cm，碾压工艺为YZ26静压4遍；第二层，压实厚度为20cm，试验段确定松铺25cm，碾压工艺为YZ26静压一遍，YZ12弱振3遍，YZ12静压一遍；第三层，压实厚度为20cm，本处试验段确定松铺24.5cm，碾压工艺为YZ26静压一遍、YZ12弱振3遍、YZ3强振三遍、YZ3静压一遍。由此确定本处褥垫层松铺系数为1.23～1.33。
（5）填料要求
褥垫层所用碎石填料按设计要求应采用级配良好且未风化的砾石或轧制碎石，最大粒径不能大于50mm，含泥量不能超过5%，粒径小于2mm的部分不应超过总量的45%。
（6）试验检测
试验检测应按照《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》执行。
2、基床以下路堤施工
基床以下路堤采用A、B组和C组中的非软质岩石的碎石、砾石类填料填筑。本段路基采用B组填料。
2.1 测量放线
可参照褥垫层测量放线。路基施工质量控制主要体现在路基设计宽度、分层填筑厚度、填筑材料和压实质量。其中路基宽度的确定直接影响路基有效部位的压实质量。根据压路机的特点以及路基边缘压实后的质量，本处路基填筑按照设计宽度每侧加宽0.5m放线。
2.2 机械及劳动力配置
客运专线已大规模采用机械化施工，利用机械化施工不但减轻了劳动强度，提高了施工效率，更重要的是客运专线施工要求高、专业化程度高。这就要求合理配备机械及劳动力。本路基100延米填筑施工机械配置见表1
表1 机 械 配 置
路基填筑配备6名工人，主要负责清除超粒径填料、整修路基边坡、整修台阶、整平和使用小型压路机碾压机械无法施工的边角，铺设土工格栅。
2.3 填筑
采用自卸汽车将填料运至填筑部位分堆倒卸，按设计方量控制上料。填筑结束后，对超填或漏填部位可用装载机外运或补填。推土机初平时用履带将路基边缘处多碾压几遍，这样压路机就可以尽量碾压至路基边缘，从而保证路基边缘部位压实质量。推土机初平后，再用平地机精平，人工将平地机无法铺平的部位整平。初步判断填料含水量，若填料含水量较高，可晾晒后摊铺、碾压，若填料含水量较小，可采用洒水车洒水后再碾压。所有机械在填筑区内严禁急转弯，以免对已填筑层造成破坏。对于已铺设土工格栅的路基，填筑前先用装载机在格栅上覆盖5cm中粗砂，以保护格栅不被机械及粗骨料破坏。
2.4 摊铺
推土机以标杆上标高线为准大致整平，推土机粗平时要将推土机刀片调至带4%横坡的位置。对于设有沉降观测标的位置预留，由人工摊铺、整平。推土机粗平结束，用YZ26压路机静压一遍后再由平地机以标高线为准精平。YZ26压路机静压一遍后用水准仪抄平，对个别未达到设计要求的区域由人工配合平地机再次精平。
2.5 碾压
路基实验段确定的碾压工艺为：YZ26静压一遍，弱振三遍，静压一遍。沉降观测标处碾压采用YZ12G压路机弱振4遍。通常在含水率满足设计要求的情况下，此工艺即能满足设计要求。压路机碾压必须遵循“先轻后重，先慢后快，先边后中，弯道地段由内侧路肩向外侧路肩，相邻两次轮道重合轮宽1/3且不小于40cm”的碾压原则。对于振动压路机采用先低频后高频的振动方式。压路机最大碾压行驶速度不能超过4km/h。各区段交接处，纵向搭接压实长度不小于2m。上下层填筑接头应错开不小于3m。
2.6 试验检测[2]
本段路基试验检测采用Evd动态平板载荷试验仪、K30平板荷载仪、变形模量Ev2测试仪等试验检测仪器。这些仪器的引进与使用，为企业节约了成本，使企业获取了较高的经济效益，让企业在加强施工质量控制方面赢得了信誉。
（1）Evd动态平板载荷试验[2]
Evd动态平板荷载试验适用于粒径不大于荷载板直径1/4的各类土、土石混合料和级配碎石，测试有效深度范围在40cm～60cm之间，最大深度不大于2D（D为荷载板直径，标准荷载板直径为30cm）。
高碑店东站路基从设计桩顶以上为50cm碎石垫层，要求碎石粒径不大于50mm。按照填筑要求，在第三层作此试验能够满足该仪器的适用条件。据此，我们通过试验段确定了褥垫层、基床底层及基床表层、过渡段等部位的施工工艺。
（2）K30平板荷载试验[2]
K30平板荷载试验是用直径为30cm的荷载板测定下沉量为1.25mm地基系数的方法。捷克工程师文克勒（E.winkLer）在研究铁路路基上部基础时提出对弹性地基的假定：地基上任何点的沉降取决于作用在该点上所受的力，而与邻近的压力无关。
文克勒假定适用于地基压缩层很薄的情况，即地基压缩层与受力面积尺寸相比为一个很薄的“垫层”时，计算变形才能符合实际情况。高碑店东站路基施工中，每层压实厚在10cm～30cm。因此，可以近似地认为符合文克勒假定。以下为高碑店东站路基试验试验段基床以下路堤第一层的试验数据。
图（1）荷载—下沉量关系曲线
图（1）为YZ26压路机静压一遍、弱振两遍、静压一遍后作K30平板荷载试验所得的荷载—下沉量关系曲线图。通过曲线可以看出，沉降量1.25mm对应的荷载为0.16Mpa，地基系数为128Mpa/m，小于130Mpa/m的规定值，不符合验标及设计要求。图（2）为YZ26压路机静压一遍、弱振三遍、静压一遍后作K30平板荷载试验所测得的荷载—下沉量关系曲线图。通过曲线图可以看出，沉降1.25mm对应的荷载为0.193Mpa，地基系数为154Mpa/m，大于130Mpa/m的规定值，通过对验标要求数量点的测试，地基系数均满足设计要求值，这样结合连续三层试验结果，最终确定了基床以下路堤碾压的施工碾压工艺。
图（2）荷载—下沉量关系曲线
（3）Ev2变形模量试验
变形模量Ev2和Ev1试验也属于平板载荷试验，在试验装备上与地基系数K30是极其相似的。主要差别在于操作步骤与资料整理和计算方法的不同。Ev2变形模量试验是通过圆形承载板和加载装置对地面进行第一次加载和卸载后，再进行第二次加载，用测得的承载板下的应力和与之相对应的承载板中心沉降量S，来计算Ev2、Ev2/Ev1值得试验方法。由于本段路基填料为B组土，根据填料要求，填料粒径应不大于承载板直径的1/4，本段路基Ev2检测仪荷载板直径为30cm，这就要求填料粒径不超过7.5cm。
2.7 土工格栅铺设
自地表起至基床表层以下每填筑0.6m高，在路基边坡3.0m范围内铺设一层双向塑料土工格栅。不考虑路基加宽时，土工格栅边线距离路基实际边线1.1m。格栅每幅纵横方向搭接长度为0.3m，路基两端头预留不小于3.0m搭接长度。搭接接头每间隔30cm用绑扎丝绑扎连接。格栅铺设完成后，用装载机在格栅上覆盖5cm中粗砂后进行下一工序施工。铺设土工格栅时不得有褶皱，要尽量拉紧、舒展格栅，再U形钉固定。土层表面应平整，不得有坚硬突出物，严禁碾压机械直接在土工格栅表面进行碾压。土工材料在运输、存放期间应严密遮盖，防止长期暴露在阳光下，铺设土工格栅的路基应及时填筑填料。
3、基床底层施工
基床底层施工主要是提高了填料的压实指标。可以参照基床以下路堤施工和检测。
4、沉降观测
由于沉降观测是判断路基施工进展是否安全达到稳定标准的依据，因此，观测工作过程必须认真，确保观测精度。资料应真实、连续、完整。保证沉降观测资料的可靠性，以便作出正确沉降分析，为路面结构层施工提供可靠依据。
参考文献：
[1] 史存林，林之珉，卢耀荣等.铁路客运专线施工综合及关键技术[M].铁道部铁路继续教育高新技术基地、铁道科学研究院继续教育培训中心，2007-3.
[2] 付兆岗，安文汉.铁路工程试验与检测[M].西南交通大学出版社，2016-03.
作者：张晓强
职称：工程师
现就职于：中铁一局集团第二工程有限公司
单位省市和邮编：河北省唐山市路南区国防道49号，邮编063004
邮寄地址：陕西省延安市黄龙县白马滩镇恒澽苑大酒店
研究方向：交通工程
常用电话：18609204346
论文作者:张晓强
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第19期
论文发表时间:2019/4/12
标签：路基论文; 格栅论文; 荷载论文; 褥垫论文; 静压论文; 土工论文; 填料论文; 《建筑细部》2018年第19期论文;