重载铁路黏土包砂路基填筑施工技术

周伍艺

（中铁三局集团第五工程有限公司，山西 晋中030600）

1 引言

蒙西至华中煤运铁路北起内蒙古，终至江西吉安，是全国在建最长的重载铁路，其24 合同段一工区位于湖北荆州公安县境内，地处长江中下游江汉平原，河渠交织，地势平坦，铁路穿越基本农田，地质主要为淤泥质粉质黏土、淤泥、粉砂夹粉质黏土以及细砂。管段路基本体填筑原设计为C 组料填筑，由于当地缺少土源，若全部采用外购，存在费用大、工期长、成本高等问题，十分不经济。为解决料源紧张、费用高的难题，加之项目地处长江流域，粉细砂众多，所以把C 组填料变更为黏土包砂。然而我国现有工程案例中多采用砂料来填筑公路断面，在铁路工程中采用砂土填筑路基情况较少，在重载铁路中的应用更加少见，无成熟工艺参考。承担本工程建设后，针对重载铁路砂料填筑碾压工艺不成熟、粉细砂上料困难、碾压质量难以保证等一系列难题，开展了重载铁路黏土包砂施工技术研究，一方面充分利用当地资源，解决了原材料问题，减少大量弃方量和借方量，降低成本投入，保护了生态环境；另一方面通过对工艺的试验研究，解决了上料困难、砂子碾压不密实等问题，提高了路基主体施工效率，保证了施工质量。

2 工艺原理

采用黏土包砂技术施工路基不需要设置取弃土场，直接利用长江内粉细砂填筑，减少了大量的弃方量和借方量，减少运距，节省了投资，保护了生态环境；同时结合砂芯包边土顶部排水功能和边坡防护形式，解决了边坡冲刷失稳、浸水弱化等问题，经过雨季考验和跟踪观测表明，路基性能稳定、边坡安全、没有出现质量缺陷，完全能够满足重载列车的正常运行。黏土包砂路基设计参数：基床以下路基本体两侧采用水平宽2.0m 的C 组黏性土填料包边，中间采用粉细砂填筑。边坡高度大于6m 时，于路堤边坡向内侧设宽度不小于3m 的双向土工格栅（TGSG25-25kN/m），每隔0.6m 铺设1 层。路基本体顶部以下0.3m 全断面铺设1 层复合土工膜，两侧包边的位置铺设软式透水管。路基断面尺寸如图1 所示。

图1 砂芯外侧黏土包边路基断面图

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 垫层平整、测量放线

垫层施工完成后，顶面做成4%的横向排水坡。技术人员采用全站仪依据施工图规定尺寸放出路堤坡脚线，打入竹竿，进行水平测量，在两侧竹竿上绑红布条标示出每层填筑厚度。

3.2 分层填筑

包边土及砂采用长江码头外购合格填料，自卸汽车运至施工现场，施工现场由专人指挥车辆卸土，包边与砂料填筑同时进行。为保证边坡宽度及压实质量，包边土填筑时，按照横断面放出包边内、外边线并每侧加宽50cm 填筑；砂料填筑前在路基上用石灰绘制网格，自卸汽车每车运输方量约为19.6m3，网格大小8m×7m，卸料由专人指挥，做到一车一格，保证卸料均匀，便于摊铺、平整以及松铺厚度满足要求[1]。

3.3 摊铺整平

1）卸料完成后，采用SD320 推土机配合20t 压路机进行碾压平整，并配合人工修补。

2）填料推平后，采用平地机精平，个别区域推土机和平地机施工不方便时由装载机或挖机辅助把料摊平。

3）摊铺过程中，根据事先所插标杆高度来大致掌握实际的松铺厚度，松铺厚度控制在35cm，压实系数1.167。

3.4 含水量控制

摊铺前及摊铺过程中及时对砂料含水率进行检测，含水率不满足要求时采用洒水或翻晒处理，根据试验段成果，表层以下砂层的最佳含水量控制在6%～11%为宜[2]。

3.5 碾压密实

1）为减小填层水分损失，保证碾压时所需的含水量，摊铺后及时采用推土机预压2 遍。

2）预压后采用压路机静压2 遍，然后采用推土机碾压，推土机碾压采取纵、横向结合的方式进行碾压，第一遍纵向碾压后，下一遍采用横向碾压，如此交替进行，压实顺序按照先两侧、后中间进行碾压，推土机行驶速度不超过4km/h（见图2）。各施工段落交接处，须重叠碾压，纵向搭接长度不小于2m，行与行之间压实推土机轮迹重叠不小于10cm[3]。

3）粉细砂碾压遍数为推土机5 遍，压路机2 遍，包边土压路机碾压5 遍，后对填料进行相对密度、地基系数K30、压实系数试验检测，试验检测满足要求后才能进行下道工序施工。

3.6 质量检测

碾压完成后，对包边土进行地基系数K30、压实系数检测，粉细砂相对密度、地基系数K30试验检测（见图3）。地基系数K30每填高0.9m，纵向每100m 检查2 个断面；相对密度和压实系数每层沿纵向每100m 等间距检查2 个断面；在同一断面上各项检测分别5 个点。

图2 横向碾压

图3 砂芯K30 检测

3.7 其他操作要点

1）砂料填筑后表层厚10cm，由于风干松散运输车辆无法在其上面行走，为提高填筑效率，在已经填筑好的砂层上铺设一条钢板通道（见图4），钢板两侧采用竹竿绑红布的方法来标识铺设钢板的位置，确保车辆行走在钢板上将材料运输到指定位置（见图5）。施工中采用边填筑边移动钢板的方法，有效提高钢板循环利用率。

图4 铺设钢板运料通道

图5 粉细砂上料

2）包边土含水率过大时无法碾压，需要翻拌晾晒（见图6），但会影响填筑效率，因此，对含水率较大的包边土掺拌水泥（见图7），减少翻拌晾晒等待时间。

图6 包边土翻拌晾晒

图7 包边土掺拌水泥

4 技术先进性

1）在土源匮乏、砂源丰富地区，采用粉细砂填筑路基本体，解决了路基填料缺乏的困难，避免大量占用土地，减少了弃方量和借方量，节省成本投入，保护了生态环境。

2）创建了路基填筑粉细砂黏土包边一体化复合结构及其施工方法，路基性能稳定、边坡安全、质量可靠，能够满足重载列车运行要求。

3）通过试验段研究，总结出一套成熟的砂料路基填筑碾压工艺，保证了砂料碾压密实度，提高了机械利用率，减少了人力物力投入。

4）采用移动式钢板铺设运输通道的方法，解决了上料困难的问题；同时，施工中边填筑边移动钢板的方法，提高钢板循环利用率，节约了钢板材料。

5）通过对包边土掺拌水泥的措施，减少了因包边土含水率过大无法碾压而进行翻拌晾晒的时间，保证了工期，提高了工效。

5 结语

蒙华铁路通过改变传统路基本体借土填筑施工工艺，采用砂芯外侧黏土包边技术进行重载铁路路基填筑，充分利用了当地地材，解决了土源困难的问题，减少了弃方量和借方量，同时通过工程实际应用，提高了机械设备使用效率，降低了成本投入，有效确保了重载铁路路基填筑施工质量。粉细砂填料尤其河砂填料在我国有广泛分布，应用较少，本技术研究形成的重载铁路砂性土填料路基结构形式及施工工艺，可指导铁路及其他行业粉细砂填料的设计施工，应用前景广阔。