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高速铁路路基填筑技术研究


所属栏目:公路工程类论文
发布时间:2012-08-20 09:16:53  更新时间:2012-08-20 09:50:51

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摘 要:本文通过汉宜铁路路基填筑为例,通过对AB组料和改良土两种填料的试验分析,为高速铁路路基填筑提供摊铺厚度、碾压遍数及速度、使用材料等各项参考数据,从而控制铁路路基填筑的沉降,保证工程质量,并为同类路基工程提供有效的借鉴。

关键词:路基填筑;工艺试验;沉降

1、工程概况

汉宜铁路DK206+500~DK218+939.5段正线总长12439.5m,其中路基长7152.97m。DK219+960~DK220+110段为路基段,长度为150m,是全线的试验段,为全线的快速施工提供技术积累和支持。试验段线路位于汉宜铁路HYZQ-6标段朱家岭村附近,地势平坦,所经地段为水田。海拔高度为37.5m,路基形式为路堤。本试验段路堤高度为6.2m左右,基床表层顶面宽度为13.0 m,路堤边坡坡度为1∶1.5,路基基床由表层和底层组成,总厚度2.5 m。基床表层厚度0.6 m, 采用级配碎石;底层厚度1.9 m,采用A、B组填料或改良土。基床以下采用A、B组填料或改良土。

2、施工技术和工艺方案

2.1路基填筑

路基填筑前,根据设定的松铺厚度和运输车辆的运量,计算方格网的面积,采用石灰撒线划定方格网,并严格按照方格网进行路基填料上土,并向边线方向超填80cm;路基推平时,在路基边线上立杆,按照事先设定的松铺厚度在杆上画线,用线控制推土机的平整松铺厚度。

从取土地点调运土石方,保持原状土天然含水量后开始上土,以小旗标出虚铺标高。用自卸汽车运土,派专人指挥,均匀倒土。每车填料的堆放间距可按公式估算分段层摊铺土的数量:

Q=L×B×H× d

式中:Q-分段层干燥土的总数量;L-分段长度;B-分段宽度;H-分层压毕厚度; d-分层压毕预定干密度。

2.2摊铺整平

⑴每一水平层的全宽用同一种填料填筑,每种填料压实累计总厚度不宜小于50 cm。以30 cm、35 cm、40 cm三种摊铺厚度进行压实试验。

⑵上下相接的填筑层使用不同种类及颗粒条件的填料时,其粒径应符合D15<4d85的要求,用土工试验筛筛分检查。

⑶填料摊铺平整使用平地机平整,任何靠压实设备无法压碎的大块硬质材料,应予以清除或破碎,破碎后的硬质材料最大尺寸不超过压实厚度的2/3,并均匀分布,以便达到要求的压实度。

⑷平地机平整摊铺时形成由线路中心向两侧排水的4%坡度,从而构成路拱。

2.3洒水晾晒

碾压前应实测填料含水量,控制其含水量在最佳含水量的±2%范围内(最佳含水量在试验室中试验取得数据)。当填料含水量较低时,及时采用洒水措施;当填料含水量过大,采用晾晒的方法,将含水量控制在要求的范围内。

2.4石灰撒布

石灰撒布前,根据路拌改良土的石灰掺入量5%,计算出拟定的松铺厚度和运输车辆的运量,同时计算出方格网的面积,采用石灰撒线划定方格网。装载机严格按照方格网倾倒消解后的石灰,平地机按照事先设定的摊铺厚度推平石灰,局部地方人工配合,采用平板锹等工具推平摊铺石灰。石灰推平时,在路基边线上立杆,按照事先设定的松铺厚度在杆上画线,用线控制平整松铺厚度,确保石灰撒布均匀。

施工时要严格控制含灰量,考虑到石灰施工时有效钙镁含量的损失,为保证石灰剂量达到设计要求,石灰掺入量宜大于设计0.5%。石灰松铺厚度遵循稍高勿低的原则摊铺,避免再次补料困难,也可避免出现补料后结合不紧密,碾压时产生痕迹、起皮等现象。

2.5路拌机拌合

石灰均匀撒布完成后,用WB25型路拌机进行粉碎与拌和。拌和3~4遍即可满足施工质量要求。拌和2遍后,目测拌和比较均匀、石灰无堆积现象且挖开检查无夹层且粒径≯2cm后,立即送试验室,采用EDTA滴定法测定石灰剂量。若石灰剂量不足,需及时补撒石灰,然后重新拌和至设计要求。若填料最大粒径达不到设计要求,应加大拌和遍数,直至达到设计要求为止。

拌和时拌和机叶轮要切入到下层3~5 cm左右,防止出现夹层及漏拌现象。

作业时,路拌机轮迹相邻的两幅之间重叠宽度控制在40 cm以上。

2.6碾压方法

碾压前,取土样进行天然含水量试验,当天然含水量在最优含水量的-3%~2%范围内时进行碾压作业,否则,继续凉晒后路拌。

根据填料的不同和路堤的不同部位,采用大吨位重型振动压路机进行压实,自重20 t,激振力超过48 t的振动压路机。碾压时应先静压二遍,后振动碾压四遍,再静压二遍。碾压遍数一般控制在8~10遍,若超过10遍仍达不到要求,则必须挖开进行分析。分析是否填料不合格、是否含水量超标、是否超厚。压实顺序按先两侧后中间、先慢后快、先静压后振动压的操作程序进行碾压。各区段交接处应互相重叠压实,对同一碾压层压路机轮迹横向搭接宽度应不小于0.4 m,纵向搭接长度不得小于2 m。上下两层填筑接头要错开不小于3.0m。

2.7路基修整

按设计图纸要求检查路基的中线位置、宽度、纵坡、横坡、边坡及相应的标高,根据结果编出整修计划。各种整修要用仪器控制并挂线操作,路基两侧超填部分应清除,如边坡缺土则必须挖台阶处理,分层碾压报检。

按照要求,A、B组填料直接按照路基施工方法展开施工。本试验段施工的改良土施工方法,路基本体(基床底层以下)采取路拌法施工,对基床底层的改良土采用场拌法施工。用石灰改良土时,土中硫酸盐含量应小于0.8%,有机质含量应小于10%。

当采用路拌法施工时,将填料按照方格网推平后,根据土量计算的石灰用量并在土样上均匀撒布石灰,利用路拌机均匀搅拌,搅拌3遍,确认粒径、灰剂量、含水量符合要求后,采用重型压路机碾压密实。

当采用场拌法施工时,采用改良土拌和机搅拌均匀后,用自卸汽车运到试验段,在最佳含水量+2~-3%范围内时进行碾压,当含水量大时,采用晾晒方法,当小于时采用洒水车加水方法,达到要求后进行碾压。

3、不同填料的施工方法

按照要求,A、B组填料直接按照路基施工方法展开施工。本试验段施工的改良土施工方法,路基本体(基床底层以下)采取路拌法施工,对基床底层的改良土采用场拌法施工。用石灰改良土时,土中硫酸盐含量应小于0.8%,有机质含量应小于10%。

当采用路拌法施工时,将填料按照方格网推平后,根据土量计算的石灰用量并在土样上均匀撒布石灰,利用路拌机均匀搅拌,搅拌3遍,确认粒径、灰剂量、含水量符合要求后,采用重型压路机碾压密实。

当采用场拌法施工时,采用改良土拌和机搅拌均匀后,用自卸汽车运到试验段,在最佳含水量+2~-3%范围内时进行碾压,当含水量大时,采用晾晒方法,当小于时采用洒水车加水方法,达到要求后进行碾压。

4、试验施工方法

4.1路基本体填筑试验

⑴ 第一层:填筑改良细粒土(5%石灰土),松铺厚度为30cm,碾压机械为光轮压路机。静压2遍、振压2遍后开始检测压实度、孔隙率、地基系数 (分别采用灌砂法、K30承载板法检测)。以后采用振压方式,每碾压一遍之后进行检测(每增加碾压一遍检测一次),如此循环,直到达到表1要求,最后再静压2遍,进行表面的收光。

表1 基床以下路堤填料及压实标准


填料 压实标准 细粒土
改良土
砂类土及细砾土 碎石类及
粗砾土
A、B组填料及改良土 地基系数K30(MPa/m) ≥90 ≥110 ≥130
压实系数K ≥0.90
孔隙率n <31% <31%
⑵ 第二层:填筑改良细粒土(5%石灰土),松铺厚度为35cm,碾压机械为光轮压路机。静压2遍、振压2遍后开始检测压实度、孔隙率、地基系数 (分别采用灌砂法、K30承载板法检测)。以后采用振压方式,每碾压一遍之后进行检测(每增加碾压一遍检测一次),如此循环,直到达到上表8要求,最后再静压2遍,进行表面的收光。

⑶ 第三层:填筑改良细粒土(5%石灰土),松铺厚度为40cm,碾压机械为光轮压路机。静压2遍、振压2遍后挖开看路拌机是否能拌和40cm深度,如不能就无需后续试验;如能就开始检测压实度、孔隙率、地基系数 (分别采用灌砂法、K30承载板法检测)。以后采用振压方式,每碾压一遍之后进行检测(每增加碾压一遍检测一次),如此循环。

4.2基床底层填筑试验

基床底层压实标准见表2所示:

表2 200 km/h基床底层压实标准


填料 压实标准 改良
细粒土
粗粒土 碎石土
A、B组填料及改良土 地基系数K30(MPa/m) ≥110 ≥120 ≥150
压实系数K ≥0.95
孔隙率n(%) <28 <28
 

 

根据情况选择路段进行基床底层试验段施工。采用场拌改良土填筑的基床底层,与路基本体的不同之处在于:路基本体改良土采用路拌法施工,而基床底层改良土采用场拌法施工。

5、结语

高速铁路路基填筑标准要求较高,通过路基填筑工艺性试验,确定合适的使用材料、松铺厚度、施工方法、压实方法、速度和遍数,为路基的全面开工提供依据,以指导全线路基工程的施工,确保了全线路基工程的质量。



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