武广铁路客运专线路基过渡段施工技术

乔安文

(中铁十四局集团第四工程有限公司,济南 250002)

1 工程概况

武广铁路客运专线内XXTJⅢ标Ⅱ单元地处湖南省湘潭县、衡阳市衡山县境内,沿线以丘陵地貌为主,冲积阶地次之,地质情况复杂,地势高低起伏。正线里程范围为DK1 656+097.08～DK1 675+200,全长19.103 km，轨道形式为CRTS-Ⅰ型双块式无砟轨道,其中路基长度6.996 km,其中土方为195万m3,石方54万m3。

2 客运专线路基过渡段设置的必要性

为达到高速铁路无砟轨道路基工后沉降、强度、刚度以及列车高速运行及自然条件下长期稳定的技术要求,同时因交通、灌溉、排水等的需要,沿线路基地段在设计过程中横向结构物设置密度较大。为了避免刚性构筑物与土工构筑物间的刚度差异以及由不同构筑物间的差异沉降而影响列车高速运行时的平顺性和舒适度,在不同构筑物连接处设置了不同形式的过渡段(桥路过渡段、隧路过渡段、涵路过渡段、桥隧过渡段等)使其刚度与变形实现均匀过渡,确保列车高速运行时的安全性和平稳性。

3 过渡段路基填筑技术要求

3.1 路基与横向结构物(立交框构、箱涵)过渡段填筑几何尺寸的确定原则

(1)当路基面距横向结构顶面的垂直高度≥2.0 m时,则按图1设置过渡段。

图1 路堤与横向结构物连接(轨顶至涵洞顶高度≥2.0 m)(单位：m)

(2)当路基面距横向结构顶面的垂直高度小于2.0 m时,如图2所示,涵洞两侧不小于20 m范围内的基床表层采用级配碎石掺5%水泥填料填筑；表层以下涵顶及每侧顶宽2.0 m的正梯形范围内采用级配碎石掺5%水泥填料填筑。

图2 路堤与横向结构物连接(轨顶至涵洞顶高度<2.0 m)(单位：m)

(3)当横向构筑物轴线与线路中心线斜交时,应使过渡段的设置与线路中心垂直,避免横向的刚度差异。当涵洞门有翼墙时基底混凝土回填层应做成向涵洞外侧倾斜的排水坡,将路基填料渗水引至翼墙边缘,经横向排水管将水排出路基,形成闭合的排水系统。

图3 路基与斜交框架箱涵过渡段示意(单位：m)

3.2 过渡段基底处理技术标准

3.2.1不同土质条件下过渡段基底处理后地基承载力的技术指标

(1)黏性土地基:地基应满足静力触探比贯入阻力Ps≥1.8 MPa和地基基本承载力[σ]≥200 kPa。

(2)粉质土地基:地基应满足静力触探比贯入阻力Ps≥3.0 MPa和地基基本承载力[σ]≥200 kPa。

(3)砂类土地基:地基应满足标准贯入击数N63.5≥15和地基基本承载力[σ]≥200 kPa。

(4)卵砾碎石类土地基:地基应满足地基基本承载力[σ]≥250 kPa。

3.2.2不同换填厚度过渡段冲击压实后Ev2及压实系数K值检测指标

(1)基床底层换填厚达2.3 m时,满足Ev2≥45 MPa的要求；

(2)当基床底层换填厚小于2.3 m时,换填底面Ev2≥60 MPa；

(3)填高大于3 m的过渡段基底,冲击压实后或清基换填后,满足Ev2≥45 MPa；

(4)过渡段基底有加固桩时,且地基加固桩穿过了换填层,换填层的压实度应满足压实系数K≥0.9。

3.3 过渡段级配碎石填料(级配碎石掺入5%水泥)的生产技术标准

(1)用于过渡段级配碎石的配比、试验检测性能(表1)应符合相关规范的技术要求。

(2)级配碎石和级配碎石掺入5%水泥(P.O 32.5),按试验配合比在拌和站进行统一拌制,级配碎石中水泥掺量允许偏差为试验配合比的0～+1%。

3.4 过渡段填筑填料压实试验检测技术标准

3.4.1过渡段倒梯形A、B组填料的压实技术标准(表2)

3.4.2过渡段基床表层及基床底层压实标准(表3)

表1 级配碎石检测性能

注：以上试验结果均符合《客运专线路基工程施工质量验收暂行标准》规定的技术标准要求。

表2 过渡段倒梯形A、B组填料的压实技术标准

表3 过渡段范围的基床表层、表层以下的级配碎石填筑压实标准

3.5 过渡段沉降观测元器件及综合过轨管线的埋设

(1)过渡段沉降监测主要内容

路桥、路涵、堤堑、路隧、桥隧过渡段沉降观测以路基面沉降和不均匀沉降观测为主,在线路两侧设置地基和路肩观测桩；在线路中心设置沉降板,距过渡段分界里程两侧各1 m处设置静力水准仪进行沉降差观测。

(2)观测断面及观测点的设置

依据设计文件设置各类路基工点的沉降观测断面及点,观测元器件布置按设计图纸要求办理。

3.6 过渡段防排水措施

(1)过渡段施工前应做好排水沟,保证雨季排水通畅,避免路基受到雨水的浸泡。

(2)准备好彩条布随时对施作好的过渡段部分进行遮盖,以减轻雨水对填筑段的浸泡。

(3)过渡段路基填筑过程中,应严格控制路基横向填筑坡度。

4 过渡段路基填筑施工

4.1 过渡段填筑施工工艺

4.1.1过渡段填筑施工工艺流程(图4)

图4 过渡段施工工艺流程

4.1.2 施工准备

(1)级配碎石料场准备

级配碎石掺5%水泥在拌和站进行集中厂拌,施工前拌和站将各种级配的碎石及水泥进场到位。

(2)施工现场的准备

①基底处理达到承载力要求及填筑条件；

②横向结构物两侧标记填筑坡度线、填筑边界线、每层填高标示线(图5)。

图5 填筑坡度线、每层填高标示线

4.1.3 填料填筑施工

(1)由自卸式运输汽车将拌和站拌好的填料运至施工现场,按事先画好的网格有组织地卸料(图6)。

图6 布料网格线

(2)采用推土机摊铺散料,同时人工配合机械对局部进行找平和补料。

(3)控制填料含水量。按照填料室内试验,填料施工含水率控制为最佳含水量的-1.5%～+1%。填料含水率较低时,采用洒水措施；填料含水率过大时,采用松土器翻松晾晒。由于采用拌和站统一拌料,应依据施工现场的天气情况和运输距离的大小及时调整含水量。

(4)机械整平

①粗平。填料上足后,采用推土机粗平。为保证每层的平整度及施工厚度的均匀,摊平过程中要检查层厚和平整度。

②精平。待粗平完成后,再用平地机精平作业。且每层填筑时均须形成2%～4%的人字形横坡。

③集窝处理。在摊铺及整平过程中,容易出现骨料集窝现象,应安排小型挖机对局部级配较差的填料进行现场拌和,改良级配。对骨料局部集窝部分,由人工现场拌和。

(5)机械碾压

精平完成后,现场技术人员进行检测,确认填筑层高程及平整度符合要求后才能进行碾压。大型压实机械在靠近横向结构物时进行横向碾压(图7),压路机不能压到的部位,采用小型振动压实设备人工分层夯实(图8)。

图7 过渡段机械压实

图8 人工夯实

4.2 过渡段施工质量控制要点

(1)过渡段级配碎石和与其连接段的A、B组填料填层应与相邻的路堤及锥体同时施工,并将过渡段与连接路堤的碾压面按大致相同的水平分层高度同步填筑并均匀压实。在填筑压实过程中,应保证桥台、横向结构物稳定、无损伤。

(2)过渡段路堤两侧防护砌体的施工应在地基和路堤变形稳定后进行。宜与相邻路堤的防护砌体施工相互协调。

(3)路堤与横向结构物过渡段

①当横向结构物顶至路基面高度小于1.5 m时,横向结构物顶面以上路堤填筑级配碎石。横向结构物顶面及其两端20 m范围内路堤级配碎石应按设计掺适量水泥。

②横向结构物两端的过渡段填筑必须对称进行,并应与相邻路堤同步施工。

③靠近横向结构物的部位,应平行于横向结构物进行横向碾压。大型压路机碾压时,不得影响其稳定。

④横向结构物的顶部填土厚度小于1 m时,不得采用大型振动压路机进行碾压。

⑤大型压路机碾压不到的部位应用小型振动压实设备分层进行碾压,填料的松铺厚度不宜大于20 cm,碾压遍数应通过试验确定。

4.3 过渡段施工注意事项

(1)过渡段采用级配碎石+5%的水泥,级配碎石要满足规范的各项指标要求,三级配,生产必须厂拌。

(2)大型机械施工时的虚铺厚度与小型机械施工时的虚铺厚度不一致,需要综合考虑两种压实设备的差异。过渡段由于采用两种压实设备(机械与人工),特别要注意压实检测结果的均匀性。

(3)过渡段要与路基同步施工,以保证接触面的密实性。

(4)在过渡段要注意施工过程中是否有裂缝出现,尤其注意排水,避免水从结合部位渗入路基。

(5)桥台前的防护工程受到土压力的水平作用,将产生一定的水平位移,这一水平位移将会使路桥过渡处的路基出现一定的沉降变形。要使桥台前的锥坡先于过渡段前填筑或同步填筑。

(6)施工时间从加入水泥拌和到振实完成不能超出1.5 h,掺入水泥的级配碎石应在1.5 h内使用完毕。

(7)依据天气情况及运输距离的远近，及时调整级配碎石填料的含水量。

(8)为保持级配碎石水分并与前一层结合紧密,铺料前先将下层表面洒水润湿。

(9)填料摊铺整平后要选择合适时间进行碾压,否则掺入填料中的水泥对路基压实标准会起反作用。

(10)沉降观测应按设计要求同步进行。

5 过渡段级配碎石填筑的施工体会及建议

(1)级配碎石拌和的均匀程度和填料级配的好坏直接影响孔隙率n值的大小。

(2)施工温度的高低直接影响级配碎石和水泥掺和料强度上升的速率,温度越高强度增加越快。

(3)根据压路机吨位的大小可对规范规定的每层填筑厚度(15～30 cm)做出适当调整。压路机吨位较大,填层厚度较小会对下一层填料的强度产生不良影响；压路机吨位较小,填层厚度较大会直接影响本填筑层的压实效果。

(4)级配碎石填料人工整平后,依据含水量的大小,选择合适的碾压时机进行碾压会达到较好压实效果。

(5)当过渡段连续施工时,连续填层厚度不宜超过60 cm即两个压实层。

(6)施工过程中发现，级配碎石掺5%水泥与A、B组填料在碾压遍数控制上可以采用相同的控制标准。

(7)过渡段施工过程中应及时做好路基接口施工,各种综合管线的预埋应及时、准确,确保后续工作的正常进行。

[1] 刘 彬.铁路客运专线过渡段施工技术研究[J].铁道标准设计，2006(12).

[2] 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].

[3] 经规标准[2005]110TZ212—2005，客运专线铁路路基工程施工技术指南[S].

[4] 铁科技基[2005]101号，客运专线基床表层级配碎石暂行技术条件[S].

[5] TB10102—2002，铁路土工试验规程[S].

[6] TB10001—2005，铁路路基设计规范[S].