高速铁路化学改良土路基填筑施工技术探讨

2016-07-18康吉良

大科技 2016年11期

关键词：挖方基床侧限

康吉良

（中铁二局集团第六工程有限公司四川成都 610061）

高速铁路化学改良土路基填筑施工技术探讨

康吉良

（中铁二局集团第六工程有限公司四川成都 610061）

当前，高铁设计路基本体及基床底层填料大部份采用水泥改良土，改良原料一般情况下利用路堑挖方改良，根据挖方岩土特性经试验室内试验，确定各种岩土的水泥掺量。但是，因为多种因素影响，长期稳定性存在不确定性风险，现场施工组织难度大，连续施工困难，施工进度缓慢，无法满足施组进度。在多条铁路线上，均以AB组填料代替改良土施工。改良土施工技术及适应地域值得深入探讨。

路基填料；铁路；改良土；施工技术；探讨

1 标段概况

1.1 工程概况

成渝客运专线CYSG-5标起讫里程为DK240+154.2～DK289+100，正线长度48.946km。标段路基长度18.29km；设计路基本体及基床底层采用水泥改良土，基床表层及过渡段采用级配碎石。路基本体水泥掺量为4%，基床底层水泥掺量为6%，改良土总量为122.8万方。采用路堑挖方软岩破碎加工作为改良土源料。路堑挖方地质情况复杂，多为泥岩夹砂岩互层状分布，岩石随钙质含量的变化而呈现岩石强度及抗风化能力的明显差异，由此形成岩层风化带空间分布上的无规律性，呈透镜状无成层性分布。

1.2 自然条件及气候条件

标段地处重庆地区，常年降水量在882～1035mm，主要集中在4月～10月，占全年降水量81～84%，日照年平均数为1000～1400h，是全国最少的地区之一。

2 改良土填筑试验段施工情况

2.1 试验段选址

根据建设单位安排在璧山县璧山车站DK272+170～DK272+270段路堑挖方段作为改良土试验段场地，该段地基承载力检测采用动力触探法，实测承载力为220～260kPa，满足地基设计要求。该段长度为100m，宽度13.6m。改良土试验3层，其中路基本体1层，基床底层2层，试验段填筑总方量1200m3。

试验段料源由DK270+640～DK273+500段路堑挖方中选取风化不均的泥岩、泥岩夹砂岩等破碎而成。改良土拌合采用设在DK273+000线路右侧经验收合格的级配碎石拌和站进行改良土拌合。

2.2 试验段施工情况

（1）2011年10月1日～2011年10月25日，先后完成了改良土料源选定、填料天然含水率、液塑限、配比、最优含水率、7d无侧限饱和抗压强度等相关室内土工试验，获取了改良土室内试验参数。

（2）2011年10月25日～2011年11月19日，完成改良土试验段第一层填筑，路基本体试验，水泥掺量4%，现场检测压实系数分别为0.87、0.90 、0.88、0.89、0.90、0.91，6 个检测点压实系数均不合格，7d 饱和无侧限抗压强度值范围为310～322kPa，全部合格。经分析，压实度不合格的主要原因填筑过程中遇到零星小雨、造成是含水率偏大，压实系数不满足要求。2011年11月28日，我部针对该层进行了返工处理。

（3）2011年12月3日，完成试验段第一层（路基本体）填筑施工及检测。现场从第三遍碾压结束开始检测，碾压8遍后，实测压实系数分别为0.92 、0.92、0.93、0.92、0.92、0.94，6 个测点压实系数均满足验标要求；7d饱和无侧限抗压强度为309～323kPa，满足验标要求。

（4）2011年12月11日，完成试验段第二层（基床底层）填筑施工及检测。现场从第三遍碾压结束开始检测，碾压8遍后，实测压实系数分别为 0.95、0.95、0.97、0.95、0.96、0.95，6 个测点压实系数均满足验标要求；7d饱和无侧限抗压强度为382～394kPa，满足验标要求。

2.3 试验检测结果及工艺参数

（1）改良土试验段填筑相关检测指标符合《高速铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10751-2010）关于改良土填料及填筑相关要求。通过现场检测数据显示：压实系数：路基本体掺入4%水泥的改良土，压实系数可达到0.92～0.94，满足基床以下路堤压实系数≥0.92的要求；基床底层掺入6%水泥的改良土，压实系数可达到0.95～0.97，满足基床底层压实系数≥0.95的要求。无侧限抗压强度：掺4%水泥改良土，7d饱和无侧限抗压强度为309～320kPa，满足基床以下路堤≥250kPa要求；掺6%水泥改良土，7d饱和无侧限抗压强度为384～395kPa，满足基床底层≥350kPa要求。

（2）通过改良土填筑试验段施工，取得了单个施工作业面机械设备配置、人员配置以及松铺系数、碾压遍数、碾压方法等各项施工工艺参数。

3 改良土试验段施工存在的问题

3.1 改良土质量存在风险

由于路堑挖方软岩物理力学性能差异大、风化程度不均、均匀性差，原料的破碎、制备、掺料、拌和等工艺复杂，过程控制难度较大，改良土的质量难以控制。另由于软岩组成复杂，经破碎后掺水泥进行化学改良，该试验段而言，其压实系数和无侧限抗压强度满足了相关要求，就试验过程中出现返工和没有大面积推广使用过的情况来看，其长期稳定性存在不确定等不利因素。因此，采用软岩破碎掺水泥进行化学改良填筑路基，质量控制存在风险。

3.2 气候影响引起改良土含水率控制困难，破碎、拌和效率低

重庆地区气候以阴雨天为主，降雨量大，在位于璧山县境内试验段施工期间（2011年10月1日～12月8日，璧山县气象局提供），历时69d，雨天有39d，占日历天数的56.5%；阴、多云或晴天仅30d，并被雨天分成9 个时段，天数分别为 5d，3d，1d，2d，1d，1d，3d，11d 和 3d，每个时段的头2d为晾晒期，因此实际可进行破碎、制备、拌和填筑施工的有效天数仅为12d，占历时天数的17.4%，由此引起：

（1）雨过2d后，出现料源局部没有晾干情况，含水率不易控制，出现“弹簧土”或压不实现象，且在试验段施工过程中，碾压完成后出现大量纵、横向裂缝，裂缝宽度3～5mm，深达4～5cm，局部整层裂透，对填筑质量影响大。

（2）由于含水量过大，在辊式破碎机破碎及拌合过程中，出现粘堵现象，必须人工辅助，导致单条生产线生产效率仅400～500m3/d，按试验期间17.4%的实际施工天数计算，每条生产线的月生产能力仅为2175m3。生产效率极低，难以满足施工进度要求。

（3）施工组织难度大

2011年为重庆地区大旱之年，璧山县气象局提供的全年气象资料（到12月8日），按每一个可施工的阴、多云、或晴天连续时段减去头2d晾晒期为实际能有效施工天数计算，在342日历天数中，有136d可实际施工，占日历天数的40%，则单条生产线的平均月生产能力为5000m3。

根据施工组织安排，首架梁通道上路基填筑应在2011年10月底前完成（有6个月堆载预压期），次架梁通道上路基填筑应在2012年4月底前完成，扣除前3个月的地基处理，首架通道上改良土施工时间为7个月，后架梁通道上施工时间为13个月，平均为10个月。