高速铁路路基施工技术及质量检测方法

安佳奇

（中国铁建大桥工程局集团有限公司培训中心，吉林 长春 130000）

0 引言

在高速铁路施工中，路基施工作为至关重要的一部分，往往会遇到不同的地质条件而使其承载力难以达标，需要施工技术人员综合各项因素来选择合适的路基施工技术，才能克服地质条件的影响，更好地建设优质高速铁路工程。同时，为消除各项质量隐患，保障高速铁路工程建成后安全可靠地运行，应注重质量检测工作的落实。因此，本文研究高速铁路路基施工技术、质量检测方法具有显著的实践指导意义。

1 高速铁路路基的影响因素

高速铁路路基在力学结构上整体具备较高的抗变形能力与一定刚度稳定性，竣工后沉降满足安全可靠运行要求。无砟轨道路基运行期间，通过合理调整轨道变形量来弥补路基变形的空间往往是十分有限的，这要求在设计、施工等环节，严格控制路基、桥涵隧过渡段的竣工后沉降和不均匀沉降，确保整条线路的路基沉降量满足于高速铁路工程安全可靠运行的实际需求，追求不均匀沉降为零是高速铁路路基工程施工建设的理想目标[1]。因此，在高速铁路质量控制中，加强路基形变控制是至关重要的，要求施工技术人员科学采取合理的措施来提高铁路路基施工质量。

高速铁路路基工程竣工运行后，往往会受到载荷和环境的作用，使其发生不同程度的损伤而难以保证高速列车安全可靠地运行。高速铁路路基影响因素如下：

（1）载荷作用。高速铁路竣工验收后，在实际运行期间，往往会产生双重载荷作用，一是永久载荷作用，指的是铁路轨道上不存在列车时，高速铁路路基部分持续不间断地受到上方铁路轨道的载荷作用；二是可变载荷作用。高速铁路轨道上列车正在高速运行，在此过程中，列车会对路基产生可变荷载作用，且对路基的稳定性和使用寿命产生一定的影响，若路基稳定性低于列车安全可靠运行要求，则会对高速列车安全行驶产生严重的负面影响[2]。

（2）环境干扰。高速铁路路基在长期运行中会不间断受到环境的干扰。通常而言，高速铁路路基是否受到高强度的环境干扰，取决于路基施工环境。众所周知，高速铁路路基运行完全暴露在外界环境中，其所在区域的环境状况都会对高速铁路路基使用寿命产生严重影响[3]。例如：干旱地区的高速铁路路基由于风沙情况严重，往往会对其产生严重的风蚀作用，降低路基稳定性的同时，还可能被风沙掩埋，直接影响高速列车运行的安全可靠性。

2 高速铁路路基施工技术及实际应用

2.1 地基处理技术

在高速铁路路基施工过程中，地基处理是至关重要的一个环节，其处理质量与高速铁路路基竣工后的沉降量密切相关。因此，在高速铁路路基处理过程中，要求技术人员结合工程所在区域的地质条件、环境条件等，选择科学合理的地基处理方式。针对软土、松软土地基，在地表下2m范围内存在软土夹层时，可以采取换填、重型设备碾压处理等方式。其中，换填处理地基时，应结合高速铁路路基施工要求，选择改良土或者粗粒料，且要遵循经济性原则，优先考虑本地换填材料[4]。针对地下水位较低且松软土层厚度在7m以内的地基，通常考虑使用强夯置换法进行加固处理，也可以采取搅拌桩、打入桩进行加固，全面提升地基稳定性，使其满足高速列车安全可靠运行的实际需求[5]。总之，任何一种类型的地基，要保证地基处理效果，关键在于加固处理之前做好地质核查工作，且要以100m为间隔，布置一个断面，尤其在底层变化区域应加密核查，确保地基加固方式应用合理，以此提高地基加固处理效果。若地基质量性能没有达到设计标准要求，应考虑使用补充加固技术方式，以此保证地基的稳定性[6]。

2.2 填筑施工技术

在高速铁路路基施工技术体系中，填筑施工技术至关重要。具体的施工中，要想路基施工质量与实际要求相符，要求施工技术人员严格按照该技术标准及操作标准进行规范作业，具体包括如下两部分：

（1）虚铺厚度控制施工。在高速铁路路基施工期间，应在结构物外、中桩、边桩上利用油漆等材料，详细且准确地标明实层厚度和虚铺厚度。在此基础上，科学计算与分析网内的卸料量。在此过程中，应严格控制间距尺寸，通常以横向间距控制在6m左右为最佳，纵向间距控制在7m左右为最佳。在方法选择方面，填筑作业往往选用四区段、六流程方法进行施工[7]。另外，为确保填筑施工质量，要求施工人员严格控制各材料的质量，定期检查。通过室内标准来科学调整控制指标，以便高质量地完成填筑作业。在压实厚度方面，宜将每层厚度控制在25～30cm之间。振动碾压时，应结合实际需求来选择规格适宜的重型震动仪器，并且按照静压1次，轻压2次，强压3次的频率进行，对于振力应基于现场实际情况进行适当调整，才能切实保证施工质量[8]。

（2）骨料离析的控制。施工中，一旦出现骨料离析问题，会对施工质量产生不同程度的影响。对此，施工技术人员应充分利用骨料离析控制技术进行辅助作业。在拌合级配碎石被运到工地之后，将其卸载在网格线内。另外，粗料集窝现象会影响施工进度，可以考虑现场二次拌合处理粗料，以便高质高效地完成填筑施工。

3 高速铁路路基施工质量检测方法

3.1 承载比检测法

在高速铁路路基竣工投入使用之后，由于多重因素的共同作用，高速铁路路基荷载程度会达到一个临界点，此时铁路垫层中的杂质成分会因为载荷达到一定程度而对路基产生严重影响。承载比检测方法在实际应用中的具体步骤为：在高速铁路路基土中插入直径5cm左右的探测头，待探测头插入土中一定深度之后，严格按照此方法的具体基准来对比分析探测地基相对应的荷载情况。承压比检测法的检测过程是模拟铁路路基杂质在载荷作用下对铁路路基的影响，以此分析高速铁路路基质量情况。因此，该方法的检测结论往往具有较高的精准度。

3.2 承压板检测法

承压板检测法的原理与高速铁路路基的变形、刚度等系数息息相关。在实践中，基于此法的检测，往往是采用变形模量E以及地基体系系数K30进行对应表示。应用该检测方法，相关人员可以分析计算出路基北侧点承压板直径2～3倍之间的深度范围内的填土压实度情况。以K30检测为例，在实践中，此检测方法适用于土体抗力指标的测定，具体是选用直径为30cm的载荷板进行铁路地基质量的评估。在具体的检测中，往往会用到大量的仪器设备，如荷载板、加荷装置、下沉量测定装置、其他辅助装置等。同时，K30检测方法的应用具有一定的局限性，常见于填料最大粒径不大于荷载板四分之一的各类土石、混合填料及级配碎石填料。此外，在检测过程中，还要保证测试面平整无坑洞，同时要逐级加载负荷。一旦路基下沉量超过规定的基准值时，或者是荷载强度大于预估现场接触压力时，应及时终止试验。在试验数据采集之后，应按照要求单位面积压力与载荷板下沉量的比值的方法计算地基系数K30，并绘制荷载与下沉量之间的关系曲线。

3.3 标准贯入检测方法

在高速铁路路基施工质量检测中，标准贯入检测方法的应用主要作用是判断砂类土密实程度或者黏性土的塑性状态，具体是在评定砂类土、粉土地震液化情况的基础上，确定土层剖面并选取扰动土样进行一般性物理试验。在实践中，技术人员应选用型号符合要求的钻具钻至试验土层高度15cm 处，随后将贯入器直接打入土层15cm处，并以每分钟小于30击的频率记录打入10cm的击打次数，累计打入30cm的击打次数为实测击数N；而密实土层中贯入不足30cm，但击数达50次以上，应停止实验，并记录实际贯入度Δs和累计击数n，随后按照计算方式N= 30n∕Δs换算成贯入击数。同时，考虑到检测结论的精准度要求，在标准贯入试验中，往往会将钻孔设定3孔以上，且要求各孔试验点在地基主要受力层内，并且各孔之间的间距宜为1～2m之间，同时各路基的主要土层的试验点数应超过6个，而试验点的间距控制，应根据测试深度进行适当调整，通常是深度超过15m，可以考虑适当放宽试验点之间的距离。此外，在检测工作结束并获得数据之后，应剔除数据中的一些异常值，且要按照检测结果来确定砂类土的相对密实度，并科学确定黏性土的塑性状态和密实度，以便科学评估高速铁路路基加固处理效果。

3.4 路基静态弹性模量Ev2检测方法

在高速铁路路基施工质量检测中，除了上述检测方法外，路基静态弹性模量Ev2检测方法也是常用方法。其主要是基于圆心承载板和加载装置对地面进行一次加载和卸载后，进行第二次加载，用测得的承载板下应力与相应承载板中心沉降量进行变形模量的计算，以此科学分析地基质量。但在实践中，路基静态弹性模量Ev2检测方法适用于粒径小于荷载板四分之一的各类土石、混合料及级配碎石，其目的在于测定路基在静态下的刚度和二次加载厚度变形模量，据此科学判断路基变形性能及刚度。在具体的检测过程中，所用仪器设备具体包括承载板、加荷装置、下沉量测定装置等。同时，测定场地环境应保持平整无坑洞状态，同时要采取预加0.01MPa荷载，持续保持30s荷载状态，第一次加载应逐级增加0.08MPa，待增加荷载6次之后，达到最大荷载0.5MPa时进行卸载，承载板卸载分三次进行，第一次卸载最大荷载的50%、后两次均为最大荷载的25%。第二次加载量应与第一次荷载相同。同时，第二次加载与卸载过程耗费时间应在1min内完成，且在此过程中，应保持荷载处于恒定状态中。在检测工作完成之后，相关技术人员应结合试验结果数据绘制应力——沉降量曲线图，具体的变形模量计算公式为E2= 1.5r∕(α1+α2σ1max)，其中Ev2与Ev1的比值，可以用于判断检测结果的精准度是否符合要求，但两者的比值理应小于2.5。

4 结束语

在高速铁路施工中，路基施工是至关重要的一个基础环节，其质量与高速铁路工程安全可靠运行密切相关。因此，为确保我国高速铁路运输事业的健康、长远发展，应注重高速铁路路基施工质量的控制，要求在具体的施工活动中加强路基施工技术的合理使用，并使用多样化的有效的质量检测方法，有效控制与提高高速铁路整体施工质量，为现代铁路运输事业的长远发展奠定良好的基础。