武广客运专线路涵过渡段施工技术

胡 刚

(中铁一局集团第二工程有限公司,河北唐山 063004)

武广客运专线是我国首条设计时速 350km的高速铁路,其技术含量高,施工难度大。特别是铺轨对路基施工的要求非常高,路基的工后沉降要求控制在 15 mm以内。作为不同刚度的桥隧涵等结构物和路基来说,为确保线路平顺过渡,他们之间的路基过渡段的渐变性和均一性必须满足设计要求。而在现场的实际施工中由于受场地狭小和结构物及沉降观测元器件的影响,大型设备无法使用,而小型设备又无法满足质量要求,因而质量控制十分困难。

1 过渡段的设置形式与作用

武广客运专线过渡段包括路-隧、路 -桥及路 -涵过渡区域。路-隧过渡段设计采用 C25混凝土、5%水泥的级配碎石进行填筑,工艺较简单;路 -桥、路 -涵过渡段采用的填筑形式多数采用正梯形填筑,过渡段靠近线路两侧采用 A、B组填料包边。其作用是为了保证结构物与路基能够有效地顺接过渡,消除不均匀沉降,所以过渡段施工质量的好坏直接影响到行车舒适度和运营安全。

2 对过渡段施工的认识与过程管理

过渡段工程是路基工程的重要组成部分,同时也是施工的薄弱环节。单纯从工艺上来讲,它不属于新工艺,它同路基的施工工艺基本相同,每个流程、区段、阶段都不能缺少,而且要求的标准更高,同时需要控制的薄弱环节点更多。所以,过渡段施工的过程控制(包括原材料、级配、拌和、填筑、碾压、衔接等)尤为的重要。

过渡段施工之前必须严格交底,而且要保证交至作业层,使参与过渡段施工的每一个管理人员认识到过渡段施工质量的重要性,同时掌握过渡段的施工工艺、控制要点;在施工过程中必须层层把关,掺 5%水泥级配碎石必须工厂化生产,每一种粒径的原材必须合格进场,并严格按照设计级配要求进行拌和,运至现场及时摊铺碾压,现场的每一道工序必须安排专职技术人员旁站并指导施工,保证每一层一次成型填筑到位,而且在施工过程中要不断地总结经验,改进工艺。

3 过渡段施工

DK1342+350涵洞,设计孔径 1～5m,涵长为17.52m,涵高为 6.16m,涵顶填土厚 1m。按设计要求,涵洞两侧基坑采用 C15混凝土浇筑,过渡段采用掺 5%水泥的级配碎石进行填筑,填筑断面为正梯形,过渡段靠近线路两侧采用 A、B组(天然砂夹卵石)填料包边。如图1、图2所示。

4 过渡段施工工艺

4.1 施工顺序(以 DK1342+350涵洞为例)

涵洞过渡段范围如图1、2所示,共计 20m。沿线路方向涵洞两侧 2m(基床表层底面算起,并按 1∶2坡度放坡)及涵洞顶面以上均以掺 5%水泥的级配碎石填筑,线路横向路基两侧为 A、B组填料包边,即①区,而且还要设如图2所示的与路基过渡部分,即②区。

(1)涵洞施工完毕后,在涵洞两侧基坑底板底面以上 1m范围内回填 C15混凝土。

(2)涵洞过渡段级配碎石先施工时(即先施工①区时):按图2所示,先施工①区,并在①与②区做出 1∶2的坡度,并在接口处作 0.2m×0.4m的台阶,台阶必须碾压密实。①区施工完毕后,②区与③区一同施工,碾压时保证②区范围内的填土满足基床底层的压实要求(K30≥150MPa/m,EV2≥60MPa,Evd≥35MPa,n≤28%)即可,不需将②、③区分开填筑(困难地段不能同步)。

(3)路基先施工时,即③区先施工:③区施工时将过渡段位置预留缺口,即①、②区,并在②与③区接口处做出 1∶2的坡度,并在接口处作 1m×0.5m的台阶,台阶必须碾压密实。在进行①区施工时,将①、②区同步施工(困难地段不能同步)。

图1 路涵过渡段填筑纵断面(单位:m)

图2 路涵过渡段填筑横断面(单位:m)

(4)过渡段与路基同步施工,即①、②、③区同步施工时:先施工①区一层,并在①区与②区接口处留 1∶2坡度,然后②、③区同步填一层,碾压时保证②区范围内的填土满足基床底层的压实要求(K30≥150 MPa/m,EV2≥60MPa,Evd≥35MPa,n≤28%)即可,不需将②、③区分开填筑。

4.2 施工工艺流程(图3)

图3 涵洞过渡段施工工艺流程

4.3 施工工艺

(1)级配碎石的选择及配比选定

过渡段级配碎石填料粒径、级配及质量必须要符合设计要求,碎石颗粒中针状、片状碎石含量不大于20%;质软、易破碎的碎石含量不得超过 10%;黏土团及有机物含量不得超过 2%,级配碎石级配范围符合表1要求。

在施工过渡段之前通过几个料场及几个试验配比的比选,并经施工修正,最终确定的配比为:水泥(PO.32.5):5%,级配碎石:0～5mm∶40%、5～16mm∶25%、16～31.5mm∶30%。成品筛分见表2。

表1 碎石级配范围

表2 成品级配碎石筛分通过量

(2)机械设备配备

过渡段施工主要用小型挖掘机(推土两用)、小型装载机、重型压路机、小型压路机、小型振动夯机。

(3)掺 5%水泥级配碎石拌和

掺 5%水泥级配碎石的拌和采用工厂化生产,由 3种粒径的碎石,通过级配碎石拌和站拌和而成,碎石的强度、含污量、针片状含量等指标必须满足规范与设计要求。

(4)填料范围的确定。

过渡段填筑前要将每一层的填筑线,级配碎石、AB组填料的范围分清标识,填筑时,按确定的范围填筑。如图4所示。

图4 涵背标识

(5)平整

主要是通过小型挖掘机、装载机进行摊铺,人工配合精平,由于过渡段工作面小,而且有多个沉降观测元件,所以无法采用平地机精平。如图5、图6所示。

图5 小型装载机摊铺

图6 人工修边

(6)碾压

碾压主要采用重型压路机(大面积碾压),小型压路机及振动夯相互配合进行碾压(几个薄弱环节,大压路机碾压不到的位置)。如图7、图8所示。

图7 小型压路机及振动夯配合碾压

图8 小型挖掘机摊铺

(7)检测

试验检测严格按规范及设计要求进行检测。

孔隙率 n:每一填层必须进行检测;填层每 40cm检测 1次(每二层)EVd;填层每60cm检测(三层一次)1次 K30、EV2。

4.4 施工质量控制要点

(1)涵洞施工完毕后,涵洞两侧基坑必须按设计要求回填 C15混凝土;。

(2)涵洞两侧过渡段在施工前必须用压路机对基底进行碾压密实,并按要求进行压实检测,检测合格后方可进行下一步填筑施工。

(3)填料控制。掺 5%水泥的级配碎石料必须厂拌,每种原材料必须按要求检测合格后进场;水泥的掺量要通过测定流速比来进行控制,而且在施工过程中要不断地用滴定试验来测试水泥的掺量是否满足要求。

(4)确定填筑范围。

①涵洞在填筑前必须按要求放设出过渡段的四周轮廓线(路基两侧每侧要求加宽 50cm)。

②在涵洞侧面用红油漆标出级配碎石两侧的坡度线(1∶1),确定级配碎石在涵洞高度范围内的顶宽、两侧边缘,用此来控制级配碎石及 A、B组填料包边土的填筑范围。

③每填筑一层必须在填筑平面上分别标出级配碎石与 A、B组填料的分界线,并现场交底,填筑时严格按各自范围层层填筑,而且必须保证同一填层 A、B组填料要与级配碎石同时填筑,同时碾压,确保过渡段的整体性。

④在涵洞侧面从上而下用红油漆标注出每一层厚的刻度线(20cm),并从下至上编上序号,用以控制每一层的填筑厚度。

⑤平整。过渡段整平采用挖掘机、装载机进行整平,人工配合精平,并按要求作 4%的横向排水坡。

(5)碾压。碾压设备包括重型压路机、小型压路机及振动夯。

①级配碎石填筑完后必须及时进行碾压,不能超过 2h,以防凝固无法压实。

②过渡段级配碎石采用重型压路机进行碾压,碾压的遍数根据现场碾压检测的结果确定,靠近涵洞 1 m的范围内,采用振动夯及小型压路机碾压夯实。

③路基两侧边缘为保证压路机安全同时确保碾压密实,采用人字形碾压。

④过渡段四周互相连接部分是薄弱环节(级配碎石与 A、B组填料纵、横向接头、沉降板周围、涵洞侧 1 m范围等),碾压时作为重点碾压对象,绝不能出现漏压现象。

(6)涵洞两侧过渡段必须同步填筑,绝不能先填一侧再填另一侧而造成涵洞偏压。

(7)涵洞顶面填筑时注意 1m范围内要采用静压,不允许振动碾压,必须保证涵顶填土大于 1m时方可振动碾压。

(8)涵洞过渡段要连续作业,如果下一层填筑完后不能及时进行上一层填筑时,要及时用土工布覆盖,并洒水养生。

(9)纵向与路基顺接,过渡段必须挖台阶(台阶按0.2m×0.4m),而且要保证台阶段密实。

5 结语

通过加强过渡段施工过程管理控制,严格抓好每一道工序,每一个环节,并不断地总结施工工艺,我项目对过渡段施工质量整体处于受控状态,施工工艺及成形质量满足铁路客运专线要求,可以在过渡段施工中推广。要特别注意的是过渡段的施工过程管理必须引起高度重视,保证施工一次到位成形,因为级配碎石掺 5%水泥后强度较高,如果要返工处理很困难,甚至要采用风镐破除,而且返工后的材料全部浪费,质量、进度、成本都会受到严重影响。

[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]武汉至广州客运专线花都段施工图路基设计图集[Z],2006.