高速铁路路基试验段的填筑施工技术

2022-05-25蔡天

四川建材 2022年5期

蔡天

(中交第三航务工程局有限公司交建工程分公司，上海 200030)

1 工程概况

以某高速铁路建设项目实例作为研究对象，该项目属于客运专线，线路车速设计为350 km/h，正线间距设计为5 m。路床表面使用级配碎石进行填筑，填筑层厚度为40 cm，路床的底层以及路堤则使用AB料进行填筑。回填料使用自卸汽车运输至施工现场以后，使用推土机完成回填料铺设工作，然后使用平地机对回填料进行精细化平整处理，最后使用压路机碾压。当路堤预压完成且路堤已经出现沉降趋向于稳定状态以后，则开始对路床进行施工。级配碎石可以直接在拌合站进行搅拌，使用自卸汽车将级配碎石运输至施工现场。使用多台铺料机同时铺设，然后使用压路机碾压，最后利用胶轮压路机进行收光处理。路堤回填的过程中严格遵照“三阶段、四区段、八流程”展开作业。在客运沿线挑选120 m作为试验段，在试验段内填筑AB料。

2 路基试验段实施

正式施工之前，应清晰掌握地下管线的分布情况，查看管线历史改迁数据；检查各种检测仪器，检查的重点集中在各种检测仪器的精准度方面；测量放线，对地面的标高进行测量，并复核路堤边角处标高[1]；回填料试验开始施工。

2.1 填筑施工

1)放线。下承层施工完毕后测量人员进行放线，直线断面20 m一个断面，每断面放置3个标高桩，测量并记录原下承层标高；测量后将数据上报监理工程师，现场技术人员根据测量桩位，结合每层虚铺厚度，每车方量19～21 m3，撒白灰放出7 m×7 m网格线。网格交点处人工堆砌填筑标高标志，尺寸20 cm×20 cm，顶部平整拍实，点白灰做出标识，边坡处用竹竿做出填筑高度标识，实行双控。

2)控制填料质量及松铺厚度。倾倒在网格内的填料，在摊铺前检查填料是否均匀，是否有粗细颗粒严重离析现象，若有则采取机械配合人工进行施工现场二次拌合，确保填料均匀。按自卸汽车每车的方量和松铺厚度计算每个方格内的卸土车数，以控制填料的松铺厚度。松铺厚度按32、35、38 cm三种控制。根据压实机械组合、压实遍数及检测结果找出不同类别填料的最佳松铺厚度。

3)分层填筑。采用机械化施工，自卸汽车运输，推土机初平、平地机精平、压路机碾压。采用按横断面全宽纵向分层填筑压实方法。填层顶面根据设计要求形成从中心向两侧的横向排水坡，填铺顺序从两侧向中心进行，采用后退法填铺，填筑虚铺厚度严格按照试验段施工方案规定值进行控制。为了保证边坡压实质量，填筑时路基两侧各加宽50 cm。

4)摊铺整平。布料后用推土机对卸好的填料沿路线纵向进行摊铺，并控制松铺厚度不大于38 cm。推土机对摊铺好的填料沿线路纵向进行初步平整，使摊铺表面较为平顺，横纵向坡度较为顺畅。同时对路肩部分进行初步碾压，以防止下道工序机械施工时造成路肩的松塌。在推土机初平后，还需用平地机沿路线纵向进行精平，使填铺表面无显著的局部凹凸，以保证压路机表面能均匀地接触地面进行碾压，达到压实效果。精平期间，采用标高墩和带标记的竹竿之间挂线的方法进行高程控制，终平后进行左中右三个断面水准高程测量，进行填铺面的横向(路拱横坡坡率4%)、纵向坡度的控制，松铺厚度相差较大时配合人工进行调整。松铺后测量松铺高程h1，松铺厚度Δh1=h1-h0(下层高程)。

2.2 试验结论

通过本试验段的施工和各项检测数据的汇总分析，可得出以下结论，如表1所示。

表1 松铺系数计算汇总表

试验段路基填料的大然含水量在6%～8%，按38 cm松铺厚度进行摊铺，采用机械驱动压路机实施碾压。在完成该段路基填筑后进行承载顶压，每隔100 m设置一个沉降观测点，观测结果表明，顶压期和顶压期结束后各沉降观测点的观测值都小于10 mm，采用地基系数、孔隙率、二次变形模量和动态变形模量四项指标检验路基压实情况。结果表明，四项指标的检测合格率为100%。以上实验过程可当作施工样板。

1)通过试验记录了在同一种填料情况下，不同层厚得出的不同的松铺系数，当压实系数一定时，层厚越大松铺系数越小。

2)通过试验确定在填料种类相同的情况下，松铺厚度在40 cm时，需要采用碾压组合方式(静压1遍+弱振1遍+强振4遍+静压1遍)方能达到路基填筑要求；松铺厚度为35 cm时，采用碾压组合方式(静压1遍+弱振1遍+强振2遍+弱振1遍+静压1遍)可满足路基的填筑要求，松铺厚度为30 cm时，采用碾压组合方式(静压1遍+弱振1遍+强振2遍+静压1遍)可满足路基的填筑要求。

综合比较得出当填料的松铺厚度控制在35 cm时，松铺系数约为1.176，可以获得最经济的碾压遍数：即静压1遍+弱振1遍+强振2遍+弱振1遍+最后1遍静压收光。

3)通过试验段的施工，结合本标段实际情况，得出最佳机械施工组合(一个作业面)：斗山DH258LC-7挖掘机1台，山工SEM919平地机1台，柳工CLG6122振动压路机1台，山工SD16推土机1台，沃尔沃EC360BLC，柳工50装载机1台，自卸汽车6台。

4)后续施工过程中，每填筑一定数量后，将对填料的颗粒级配、液塑限、击实及颗粒密度等项目进行复查。每层松铺后即对填料含水率进行检测，将其控制在±2%范围内，含水率过高时采取翻松晾晒措施，含水率过低时采取洒水翻拌措施，以获得最佳的压实效果。

3 施工技术

3.1 填筑面放样

利用全站仪测量出路基部分的中心线与边线的具体部位，按照10 m的间距安装木桩并洒白灰进行标记。试验段内的虚铺系数按照1.3的标准进行试验，结合虚铺系数以及自卸汽车单次运输量来制定出填筑料的运输方案。

3.2 基床以下路堤填筑

基床以下的路堤填筑：选择碎石或粗粒土作为AB料进行回填，按照路基的横断面的宽度分层回填，每回填一层压实一层。使用自卸汽车将级配碎石运输至施工现场。使用多台铺料机同时铺设，然后使用压路机碾压，最后利用胶轮压路机进行收光处理。分层的最大厚度不得超过40 cm。路堤回填的过程中严格遵照“三阶段、四区段、八流程”展开作业。其中，三阶段是指施工准备阶段、实际施工阶段、整修阶段；四区段是指回填区段、平整区段、检测区段、碾压区段；八流程是指前期的施工准备阶段→基坑底部处理→分层回填作业→回填平整→洒水沉降→夯实碾压→质量验收→路基修整。需注意的是，在碾压之前检测填筑土方的含水量。

试验方案应按如下要求进行设计。

1)初步性设计的虚铺厚度为45、48、50 cm。其中，前三层属于技术参数试验层，第四层属于总结技术参数验证层。

2)填筑第1层。该层的虚铺厚度设计为45 cm，利用白绳子标记出虚铺厚度。使用自卸汽车完成回填料的运输，在场地内画出网格，委派专人指挥卸料，保证卸料的均匀性，然后使用推土机进行简单平整处理，使用平地机进行精细化平整处理，当场地内的回填料平整度达到规范要求即可停止平整作业。开始上压路机进行碾压。压路机的碾压速度控制在2.5～3.5 km/h。总计碾压6遍即可。

3)填筑第2层。该层的虚铺厚度设计为48 cm，施工工序与第一层施工相同。

4)填筑第3层。该层的虚铺厚度设计为50 cm，施工工序与第一层施工相同。

5)填筑第4层。分析前三层的施工技术参数，并根据分析以后的数据进行试验，做好试验记录。

3.3 基床底层填筑

基床底部使用碎石作为A、B料进行换填。按照路基的横断面宽度进行分层回填，每回填一层压实一层。使用自卸汽车将级配碎石运输至施工现场。使用多台铺料机同时铺设，然后使用压路机碾压，最后利用胶轮压路机进行收光处理。分层的最大厚度不得超过35 cm。碾压前对地基的含水率进行检测。

基床底层填料选用碎石类及粗砾土中的A、B料。路堤部分回填完成且验收合格的情况下开始如下施工：回填5 cm厚度的中粗砂、一层排水网、10 cm厚度的中粗砂、2 m厚度的A、B料，5 cm厚度的中粗砂、一层土工膜、10 cm厚度的中粗砂。实际回填的过程中两侧的回填宽度比设计宽度多50 cm，碾压以后的厚度不超过35 cm。具体的实施方案如下。

1)初步性设计的虚铺厚为35、38、40 cm。其中，前三层属于技术参数试验层，第四层属于总结技术参数验证层。

2)填筑第1层。该层的虚铺厚度设计为35 cm，利用白绳子标记出虚铺厚度。使用自卸汽车完成回填料的运输，在场地内画出网格，委派专人指挥卸料，保证卸料的均匀性，然后使用推土机进行简单化的平整处理，使用平地机进行精细化平整处理，当场地内的回填料平整度达到规范要求即可停止平整作业。开始上压路机进行碾压。压路机的碾压速度控制在2.5～3.5 km/h。总计碾压6遍即可。

3)填筑第2层。该层的虚铺厚度设计为38 cm，施工工序与第一层施工相同。

4)填筑第3层。该层的虚铺厚度设计为40 cm，施工工序与第一层施工相同。

5)填筑第4层。对前三层的施工技术参数进行分析，并根据分析以后的数据进行试验，做好试验记录。

3.4 基床表层填筑

在基床底部填筑完成且检验合格的情况下，在基床表面回填70 cm厚的级配碎石。

按照路基的横断面宽度应进行分层回填，每回填一层压实一层。使用自卸汽车将级配碎石运输至施工现场。使用多台铺料机同时铺设，然后使用压路机碾压，最后利用胶轮压路机进行收光处理。分层的最大厚度不得超过30 cm。

级配碎石的回填宽度严格结合设计图纸进行施工，碾压完成以后，单层压实厚度不得超过30 cm，最小的碾压密实厚度不得低于15 cm。具体的实施方案如下。

1)初步性设计的虚铺厚度为26、39 cm。其中，前两层属于技术参数试验层，第3层属于总结技术参数验证层。

2)填筑第1层。该层的虚铺厚度设计为26 cm，利用白绳子标记出虚铺厚度。使用自卸汽车完成回填料的运输，在场地内画出网格，委派专人指挥卸料，保证卸料的均匀性，然后使用推土机进行简单化的平整处理，使用平地机进行精细化平整处理，当场地内的回填料平整度达到规范要求即可停止平整作业。开始上压路机进行碾压作业。压路机的碾压速度应该控制在2.5～3.5 km/h。总计碾压6遍即可。

3)填筑第2层。该层的虚铺厚度设计为39 cm，施工工序与第一层施工相同。

4)填筑第3层。分析前两层的施工技术参数，并根据分析以后的数据进行试验，做好试验记录。

3.5 压实标准

结合表2中信息可发现，机床底部的检验数量：沿着正线路基沿线，纵向长度达到了200 m，施工人员应在每一个压实层随机抽取地基系数K30、地基压实系数K、动态化形变指标Evd；监理人员应结合施工单位的检测数量，按照其检测数量的10%对压实系数K进行检查。

表2 基床以下路堤压实标准

结合表3中信息可以了解到，基床表面的检验数量为：沿着纵向方向连续200 m，施工单位在进行压实系数、动态化的变形量检测时，应各抽取6个点进行检测，即使是检测规模不够的情况下也不能减少检测的数量。地基系数检测的数量为4个点。监理单位的检查数量按照施工单位检测数量的10%进行实施。

表3 基床底层填筑压实标准

3.6 试验成果

结合表4中信息可了解到，路基填筑施工技术的质量验收必须达到以下几方面的要求。

表4 基床表层级配碎石填筑压实标准

路基填筑完成以后，施工单位编制出试验段总结报告，然后报送监理单位进行认定。总结报告中应该涉及以下几方面的内容：试验过程中所使用的各种机械设备、压路机的类型、碾压次数、回填料的含水量、虚铺厚度[4]。

3.7 特殊路基填筑

软路基换填使用掺加3%水泥的级配碎石作为换填料。将路基范围内的所有软土全部清理干净，然后将基地开挖成台阶状，实际开挖过程中兼顾渗水、雨水带来的影响，在地坑侧面开挖截水沟，使用机械将软土开挖至基坑设计深度，然后对基底的承载力进行检测，在保证持力层的承载力满足设计要求以后则开始进行回填作业。实际回填的过程中采用分层回填、分层碾压的方式。结合虚铺厚度制定出完善的运输计划，将单层虚铺厚度控制在35 cm，假若出现地下水渗透则使用水泥砂浆进行封堵处理，然后继续换填作业。当第一次铺平作业完成以后，进行二次平整作业，二次平整作业可利用人工整平[3]。整平的具体操作是由路中作为起始点依次向道路两侧展开。平整作业完成以后开始使用压路机碾压，压路机作业的初期阶段使用静压碾压，静压一遍以后再次振动碾压，碾压完成以后检测回填料的压实度，在检查合格以后才可以进行下一工序施工。