软岩岩土填筑高铁路堤施工及质量控制

栾艳

摘 要：本文针对高铁路堤结构形式及应用的具体设计标准，软岩岩土填料级配及颗粒直径、选择适宜类型的压实机具等方面进行比较，结合软质岩块填筑路堤设计、质量检测标准、施工工艺参数及检测方法等相关内容提出应对措施。

关键词：软岩岩土；高铁路堤；施工质量控制

中图分类号：TU41 文献标志码：A

0 前言

某客运专线高铁沿线路堑挖方中遇到泥质粉砂岩、泥质板岩、含砾砂岩、千枚状板岩等多种类型软岩，为研究高铁采用堆积软岩作为路基填料的相关情况，全面调查填筑高铁路基的情况并进行现场填筑和动态试验。根据高铁设计相关规定，此类填料应加固或改良，以确保填筑路堤的质量。

1 高铁路基结构形式及设计标准

路基结构形式、地基条件、填料及压实标准、设计参数等都是高铁路基结构设计中的重要内容。路堤填筑过程中，根据高铁设计暂行规定要求，与上述要求不符的填料可进行改良。为使填土达到变形要求和强度，应对填料和压实度进行控制。

路堤在基床下采用填料或改良土，地基应达到一定强度，对路堤具有安全支承作用，不破坏基底并达到刚度要求，地基不能产生与使用不适合的过量下沉。另外，即使发生地震也不能出现该情况，因高铁严格控制沉降变形，所以，对地基具有较高要求。据有关研究结果显示地基表面到两倍深度路基基底宽度范围内，路基沉降应不超过10cm，路基可基本满足高速列车运行要求。

2 填料粒径、级配及压实机具的选择

2.1 软岩风化料受碾压机械压碎效果的影响

全风化及强风化软岩在湿度相对变化程度不大时，通常不超过5MPa的抗压强度，采用13.5t羊足碾压实，按着地羊足的5%進行计算，约有3.4MPa的接触应力。因羊足在碾压过程中集中着力点，通常达到高于70%的破碎率。不管哪种碾压机具，与室内击实试验相比，碾后都有较高的破碎率。

2.2 比较碾压前后与室内击实后的级配变化

针对以上填料，粗粒在碾前约含25%～50%。经羊足进行15遍碾压实后，粗粒在压实土中只剩3%～14%。而对试样在室内进行2.68MJ/m3的功能击实后，粗粒约有20%含量，羊足碾压可达到70%～94%的破碎率。据此，软岩风化料属于宽级配粗粒土，可放宽对限制超径砾及粗粒集中铺土的要求。

2.3 填料性质的改善措施

在某工程建设中将山坡中采集到的泥质粉砂岩作为填料，受风化作用影响，不超过3m的山坡表层呈现出砂土状，碎石残存相对较少，风化严重的下部岩石呈现出褐色，沿层面产生开裂，具有沉积岩特征表现，开裂缝隙中具有一些水痕，吸水率约为15%，其强度在吸水后逐渐降低。随浸水时间的延长或大气干湿循环等作用的共同影响，尤其是受自然循环作用影响，破碎体在颗粒级配方面将产生一定程度的变化。开采的泥质粉砂岩填料一般都是处于山坡中，根据具体开采方法的不同也相应产生各不相同的结果。

以上采集的全风化及强风化泥质粉砂岩填料主要有三种方法：一种方法是挖掘机挖掘后向填筑地点进行装车直接运输；另一种方法是顺山坡表面由推土机进行一层推集后装车向填筑地点运输；第三种方法是推土机推集后，反复铺开不超过30m，多次进行推集使其混合，填料破碎后再运至填筑地点。以上方法在同一采料地点的填料粒度存在较大差别，根据级配曲线能够发现，挖掘法约含60%的砾量（直径超过20mm），混合法约含20%，填料采取混合法采集的级配优化十分明显。在推铲混合中将降低水分，如果水分降低到低于最佳含水量时，应进行适当洒水，不仅与最佳含水量要求相符，还使岩块在填料中更容易破碎，进而使填料加速细粒化。

2.4 夯击功不断加大

在填料具有一定的级配及含水量时，应通过加大夯击功使填土增大密度，全风化及强风化软岩的填料采集试验应用上述取土方法，铺土厚度可达30cm左右，碾压遍数不同与干密度之间也存在相应变化。

2.5 选择压实机具的具体要求

采用振动式光轮压道机作为施工机具，基床底层填筑0.2m～0.4m厚，基床下路堤填筑0.4m～0.6m厚。含水量在碾压过程中，控制最佳含水率保持在8%～13%。基床下路堤的碾压遍数应达到2遍静压，振动碾压达4～5遍；基床底层应达到2～3遍静压碾压，振动碾压应达到5～6遍。根据孔隙率、压实度或地基系数的设计要求，选择类型适宜的振动压实机具，根据试验数据确定填料松铺厚度及压实遍数。采用凸块式振动压路机进行压实，机械达到15t自重，振动时可达到340kN的激振力。

2.6 控制风化岩土的粒径

根据选择不同压实能力的压路机，规定填料最大块径不超过40cm，其中大块率在30cm～40cm的不超过10%。

2.7 施工技术的相应要求

室内重型机械实施相关试验，对处理的路基地基和浸水或不浸水的基床底层、路堤的击实标准进行确定。一些路堤浸水分层在填筑分层中应达40cm厚，未受到浸水部分分层应达到60cm厚，基床底层2.3m分层应达到40cm厚。

在压实度方面，路堤浸水部分的本体压实度应保持在0.95～0.98，应根据地基系数和孔隙率对路堤不浸水部分与基床底面之间进行控制，地基系数不低于130MPa/m，孔隙率小于30%；基床底层2.3m地基系数不低于150 MPa /m，孔隙率小于30%。

在控制填料含水量方面，软岩岩土填料用于填筑路堤，表层黏性土在爆破挖装前具有较高含水量，深层风化岩在含水量方面相对较小，爆破后一般采取挖装混掺方式，含水量通常能够达到10.3%的最佳含水量，在旱季雨水较少或天气比较干燥时，含水量一般都相对偏小，整平填层后适当进行洒水并经过静置10h以上再进行碾压。雨季应确保含水量达到最佳值附近，以免雨水将其浸泡。

3施工质量控制

地基底部填土第一层处理时应对其加强碾压，根据量测前后碾压两遍后不能发生下沉，嵌挤密实的填料，底部达到稳定的路基地基才能填筑第二层土。路基填筑按照分层进行，平整摊铺，均匀并彻底碾压，及时进行检测并控制严格。填筑时分别检测填料质量、填筑分层厚度、级配、各层宽度和平整度、填料压实度及含水量等有关指标，其中用压实度对路堤浸水部分进行控制，基床底层2.3m和路堤不浸水部分因较大的填料粒径，作为衡量指标的地基系数和孔隙率采用承载板测出结果，填筑一层进行一次测试，压实达不到要求就要对碾压补充，翻拌、洒水、晾晒填料及处理换填等。

结语

综上所述，通过对软岩岩土填料级配及颗粒直径、选择适宜类型的压实机具等方面进行比较分析，结合软质岩块填筑路堤设计、质量检测标准、施工工艺参数及检测方法等相关内容提出应对措施，对于提高高铁路堤施工质量具有十分重要的作用。

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