石武客运专线ZXDK6+332.66～+854.4段路基过渡段填筑工艺性试验研究

常 浩

(中铁七局集团有限公司,郑州 450016)

1 工程概况

新建石家庄至武汉客运专线铁路ZXDK6+332.66～ZXDK6+854.4段为路基工程,位于河南省郑州市。为松软土、液化土及浸水地层路基,施工阶段勘察地层情况如下:管内地层为第四系全新统、上更新统冲洪积形成的黏性土、粉土及砂类土,根据《铁路工程抗震设计规范》(GB50111—2006)及勘察数据,管内饱和的砂土和粉土可能液化,应判定本场地土地震液化性,经分析浅层地基土细砂、粉土层具有地震液化性,土壤液化层深度在15m左右,地基处理为CFG桩加固,整个路基为填方路基。过渡段的试验段为涵路过渡段,位置选择在 ZXDK6+468.3～ZXDK6+488.25段,填土高度7.5～8m,全部采用级配碎石掺5%水泥填筑,填筑方量600m3,在拌和站进行拌和。

2 施工方法[1～3]

2.1 施工测量

(1)根据复核后的设计图纸的逐桩坐标表,用全站仪放出路线的中桩,根据实测的横断面推算出坡脚线(两侧均加宽50cm),用石灰洒出坡脚线;

(2)每层填筑前选取本段里程内2～3个断面,放出中边线的位置,定出桩位后,分别测出填筑前各断面左、中、右的高程,按照设计纵向和横向的坡率来控制各点位的填筑高度。

2.2 施工工艺[2]

(1)填土、摊铺 、洒水 、翻挖、平整

填土区段按照网格化布料[4],根据本试验段采用的运土车容积,现场采用5m×5m的方格网进行布料,如图1所示。布料后,用推土机初平,根据最佳含水量[5]进行洒水,然后进行翻挖,使料充分拌匀;拌匀后平地机精平,压路机静压1遍后,人工局部修整,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。推土机摊铺平整的同时,对路肩进行初步压实,保证压路机进行碾压作业时,压到路肩而不致滑坡。

图1 洒出填料方格网线

(2)碾压

进行碾压前对填筑层的分层厚度和大致平整程度进行检查,确认层厚和平整程度符合要求方能进行碾压。施工过程中过渡段的试验段基床表层以下填筑采用地基系数K30、动态变形模量Evd、二次变形模量Ev2、孔隙率n指标加以控制[6～7]。压路机直线段走行先两边后中间,曲线段先内侧后外侧,相邻两行碾压轮迹至少重叠40cm,保证不漏压。碾压试验安排要点:按初压慢速、复压中速、终压快速3个步骤进行。碾压遍数为6～8遍,静压1遍、弱振1遍、强振2～4遍、弱振1遍、静压1遍进行,采用晾晒或洒水的方法控制实际含水量在最佳含水率范围。分层厚度控制线如图2所示。

3 过渡段试验段填筑工艺性试验研究

3.1 确定最佳松铺厚度

图2 分层厚度控制线

改变不同的松铺厚度,采用相同的碾压工艺进行施工以确定最佳松铺厚度[8]。本试验段在确定最佳松铺厚度时采用的压实工艺为:静压1遍、弱振1遍、强振3遍、弱振1遍、静压收光1遍,共碾压7遍,单钢轮压路机工作质量为22t。

第1层松铺厚度34cm,碾压7遍后,压实厚度27 cm,地基系数K30＞160MPa/m,孔隙率n为 20%,含水率5.7%,计算出松铺系数为1.25。

第2层松铺厚度35cm,碾压7遍后,压实厚度28 cm,地基系数K30＞160MPa/m,孔隙率n为20.3%,含水率5.4%,计算出松铺系数为1.25;

第3层松铺厚度36cm,碾压7遍,压实厚度30 cm,地基系数K30＞160MPa/m,孔隙率n为19.8%,含水率5.6%,计算出松铺系数为1.2。

试验段3层填筑施工现场试验检测数据整理,不同松铺厚度下压实效果对照见表1。

表1 不同松铺厚度下压实效果

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号及相关标准规定,过渡段基床表层以下级配碎石填层按地基系数K30和孔隙率n、Evd、Ev2指标控制[9～10],见表2 。

表2 过渡段基床表层以下级配碎石填层压实标准、检验数量及检验方法

试验证明:碾压遍数均为7遍时,按3种不同的松铺厚度填筑,均可满足压实标准,但考虑验标要求压实厚度不得大于30cm,施工过程中存在有机械碾压不到的部分[11],故最佳松铺厚度确定为35cm。

3.2 确定最佳碾压遍数

按上述得出的最佳松铺厚度值,以不同碾压遍数进行压实,确定最佳碾压遍数。

第4层松铺厚度35cm,静压1遍、弱振1遍、强振2遍、弱振2遍后检测各项指标并记录数值,碾压试验记录见表3。

表3 不同碾压遍数下压实效果对照

试验证明:在松铺厚度35cm时,碾压8遍效果最佳。由此得出,最佳碾压遍数为8遍。

3.3 确定最佳施工含水率[5]

试验得出,本试验段采用的级配碎石掺5%水泥填料最佳含水率为6.3%,现场填筑过程中含水量控制在最佳值的±2%,即4%～8%,拌和站拌和的级配碎石填料含水量控制在7%左右,根据上述确定最佳松铺厚度和最佳碾压遍数,以及水泥的初凝时间。拌和站拌和的级配碎石,应直接进行填筑,宜在2h内完成施工。

4 工艺性试验研究成果总结

(1)通过试验确定最佳松铺厚度为35cm。

(2)松铺厚度按照35cm进行控制,施工松铺系数为1.25。

(3)最佳含水率为5%～7%,碾压作业效果最为理想。

(4)机械匹配:推土机初平后,平地机精平,压路机静压2遍,弱振 1遍,强振3遍,弱振 1遍,静压收光 1遍,碾压8遍,碾压后指标均同时满足规范要求。

5 结语

采用工作质量为22t的单钢轮压路机按照工艺性试验所确定的施工工艺参数进行路基土石方施工,按照最佳摊铺厚度为35cm和最佳含水量为5%～7%,经8遍碾压工艺后,所测路基压实指标全部一次满足规范要求,施工效果非常理想;通过施工工艺流程的标准化操练,极好地控制每车混合料的摊铺面积和堆放密度,减少初平和人工整形时间,使得工序衔接得以流畅,以最少的碾压功耗达到了最佳的压实效果。通过对过渡段填筑施工工艺性试验施工技术研究,总结了一套行之有效的工艺流程和施工方法,并提供了大量真实、客观的第一手数据资料,将过渡段工艺性试验的整个流程全部展现出来,这对于加强路基和桥涵过渡段填筑的理论和实践的应用研究具有非常好的实际意义,同时积累成功的经验更为施工和设计单位提供极为宝贵的借鉴价值。

[1] 铁建设[2005]160号,客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准[S].

[2] TZ212—2005,客运专线铁路路基工程施工技术指南[S].

[3] TB10001—2005,铁路路基设计规范[S].

[4] 尤昌龙.客运专线铁路路基质量控制技术措施探讨[J].铁道标准设计,2005(1).

[5] 高大钊主编.岩土工程标准规范实施手册[K].北京:中国建筑工业出版社,1997.

[6] TB10102—2004,铁路工程土工试验规程[S].

[7] 铁建设[2005]188号,变形模量E检测规程(试行)[S].

[8] 张立东,赵朝阳.客运专线过渡段级配碎石施工技术[J].铁道标准设计,2008(5):10-11.

[9] 胡叙洪.时速300～350km客运专线铁路设计暂行规定(上册)编制介绍[J].铁道标准设计,2006(3).

[10] 铁建设[2005]140号.新建时速200～250km客运专线铁路设计暂行规定[S].

[11] 杨广庆.高速铁路路基设计与施工[M].北京:中国铁道出版社,1999