高速铁路膨胀土路基基底处理综合施工技术

窦和潮

(中铁十四局集团第四工程有限公司，山东济南　250002)

高速铁路膨胀土路基基底处理综合施工技术

窦和潮

(中铁十四局集团第四工程有限公司，山东济南250002)

摘要:以云桂铁路项目为例，介绍了该项目施工段的地质特点，通过对不同路基基底处理工艺的分析，总结出换填配合土工格室垫层施工的膨胀路基基底处理技术，探讨了土工格室施工中的注意事项，保障了路基的施工质量和施工进度。

关键词:路基基底，土工格室，膨胀土

1　工程概况

新建铁路云桂(昆明—南宁)广西段站前工程YGZQ-3标段，位于广西田东县至田阳县之间，起讫里程为DK138 + 000和DK174 +800，线路长36.35 km。标段内路基总长18.32 km，其中6.7 km为5 m～8 m高填方路基，均位于百色膨胀土集中地区，膨胀土对路基施工质量影响较大。

2　地质特点

本标段施工路基地质表层为软土、松软土，厚度为1 m～4 m;次表层为中度膨胀土，厚度为2 m～7 m;向下依次为强风化和弱风化的泥岩夹泥质砂岩。地下水埋深1 m～3 m，主要为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水。

膨胀土为高液限粘土，具有吸水膨胀、失水收缩特性，体积变化较大。由于膨胀土中0.002 mm的胶体颗粒比重较大，一般20%以上，故粘性很高。膨胀土主要指标为液限和塑性指数，液限ωL＞40%，塑性指数IP＞17，大多在22～35之间，自由膨胀率65%以上。本标膨胀土的物理性能指标见表1。

表1　膨胀土的物理性能指标

膨胀土一般强度较高，压缩性低，易被误认为是较好地基土，但填筑后对铁路危害较大，其变形破坏具有多次反复性，膨胀土地区的铁路路基常常大段出现大幅度的随季节变化的波浪变形，严重影响行车安全。

3　路基基底处理工艺比选

表2　路基基底处理工艺综合对比

水泥搅拌桩施工工艺较为复杂，喷浆质量较难控制，桩体为隐蔽控制，施工质量检查相对困难，工期要求较长，一般不采用;基底换填施工较为简便、见效快，但只是用于低填方地段，在配合土工格栅垫层的情况下，基底承载力提升较高，但当路堤高度大于5 m时，效果甚微，无法保证路基稳定性，若采用更高强度的土工材料可进行有效的改善。

基于上述考虑，结合膨胀土遇水膨胀、失水收缩的特性，采用基底换填2 m深AB组、上层铺设一层高强土工格室(高度10 cm，网格间距25 cm×25 cm) +铺设0.05 m中粗砂+复合防排水板+ 0.05 m中粗砂施工工艺方法对基底进行处理。

4　基底处理施工工艺

土工格室是一种由高分子聚合物经强力焊接而成的三维网状结构，立体网状格室中可填充砂、石、土等材料，形成扁平蜂窝状立体结构。

土工格室聚合物片材较厚( 1 mm以上)，并具有一定高度( 10 cm)，加上经强力焊接，能够和格室中填料共同形成强度、刚度很大的立体板状结构，可以承受上部结构的竖向力作用，有效保证路基稳定性。

另外，土工格室施工方便，可自由伸缩，能够缩叠起来运输，使用时张开，填料填充简单，取材广泛。土工格室力学性能指标见表3。

表3　土工格室力学性能指标

基底处理施工工序为:清表→换填→地面平整→铺设0.05 m中粗砂→铺设复合防排水板→铺设0.05 m中粗砂→铺设高强土工格室→路基填筑。基底处理施工示意图见图1。

4.1清表、换填

换填前将地表杂物、树根清理干净，然后进行基坑开挖，开挖完成后对尺寸、基底承载力进行检验，合格后进行填筑AB组填料。

鉴于本标段路基填筑高度大、膨胀土特殊土质、工期要求紧、环境制约等多种因素影响，需认真研究确定基底处理工艺，以便对处理膨胀土问题有很好的适应性。

路基基底处理常见的几种主要工艺:基底换填、土工格栅加碎石垫层、水泥搅拌桩等。工艺对比见表2。

图1　基底处理施工示意图

压实采用25 t压路机静压1次，弱振1次，强振3次，静压1次的方法，压实合格满足K30≥150 MPa/m，压实系数K≥0.92。

4.2地面平整、铺设中粗砂和复合防排水板

基底换填完成后，对顶面进行平整，检查平整度不大于15 mm，人工铺设0.05 m中粗砂，保证铺设均匀，然后铺设一层复合防排水板。复合防排水板由一层两布一膜土工布+高导水率塑料网芯+一层土工布构成，幅宽2.5 m。复合防排水板施工前应做好临时排水系统及路堤坡脚处的C25混凝土封闭。铺设时土工膜一面朝上，按横断面方向顺序铺设，并进行必要的搭接，一般接头处搭接30 cm，两幅间搭接50 cm。应顺基坑或坡面的下坡方向搭接，以避免隆起，相邻幅间每间隔1.5 m用胶带进行固定。如果有风现场要用砂袋或轮胎等合适材料进行覆盖。复合防排水板铺设至C25混凝土封闭顶坡脚位置。搭接方法见图2。

图2　搭接方法

复合防排水板铺设完成后，立即进行C20无砂混凝土基础施工，然后人工在复合防排水板上铺设0.05 m中粗砂，施工时要保证铺设均匀且不能损坏复合防排水板。

4.3土工格室施工

1)土工格室检查:土工格室进场后进行张拉检查，使格室处于张力状态，观察是否有松弛感。2)打设固定楔子:按照设计要求和土工格室的铆距长度为500 mm，在土工格室铺设始端，将竹楔或木楔打入路基(通常起始点每件10个)，要求楔子露出部分不高于格室高度，视土工格室面积可加密中间锚固楔子数量(见图3)。3)挂设土工格室:将土工格室按照横铺的方式挂设在先期打设的楔子上，要求铺设时保持水平，长度、宽度按设计要求布置。4)土工格室之间连接:土工格室未张拉前，采用绑扎方式连接土工格室。5)土工格室张拉:采用人工或机具对土工格室张拉，至规定尺寸，张拉结束后用U型钉或楔子固定，准备填土。6)填土:先检查格室有无破损，无破损，土工格室铺设2 d内进行填土。沿张拉方向从格室的始端进行填土，填至剩余三层土工格室，连接其他土工格室再填土，重复至需铺设的设计长度。7)注意每次张拉，纵向土工格室连接不宜超过三张，否则容易造成张拉困难及布置不精确问题;填土时，保证土工格室位于同一平面，可借用加重楔子固定格室。

图3　竹、木楔与格室连接器

4.4土工格室施工注意事项

1)格室与格室之间保证连接完全、成片，以形成一个整体。2)土工格室必须采用黑色包皮包装进行运输、储蓄堆放，必须避免阳光暴晒，远离高温源。3)土工格室铺设时，使长幅顺线路横断面方向，要求受力方向接头处强度充足，避免造成整幅强度降低。4)填土厚度小于60 cm时，施工机械不得在上面行走，采用人工小型机械夯实。5)施工过程中要保证土工格室不破损，否则更换后再施工。

5　结语

在本标段中膨胀土路基基底处理施工过程中，通过对中膨胀泥岩的特性分析，结合土工格室的施工工艺，总结出一套符合当地地质的换填配合土工格室垫层施工的综合施工技术，有效的保障了路基的施工质量和施工进度，为后续类似的路基施工提供了经验和借鉴。

参考文献:

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The comprehensive construction technology of high-speed rail expansive soil sub-grade base process

Dou Hechao
( The Fourth Engineering Limited Company，China Railway 14th Bureau Group，Jinan 250002，China)

Abstract:Taking the Kunming-Nanning rail project as an example，this paper introduced the geological characteristics of the project construction period，through the analysis on different sub-grade base process，summed up the expansive sub-grade base treatment technology of changing coordinated the geo-grid cell cushion construction，discussed the matters needing attention in geo-grid cell construction，guaranteed the construction quality and construction schedule of sub-grade.

Key words:sub-grade base，geo-grid cell，expansive soil

作者简介:窦和潮(1982-)，男，工程师

收稿日期:2015-11-25

文章编号:1009-6825( 2016) 04-0140-02

中图分类号:U213.1

文献标识码:A