石济高铁路基褥垫层填筑工艺刘亚平 （中铁十八局集团第四工程有限公司，天津 300550） ［摘要］通过对石济高铁路基褥垫层工艺性试验，积累不同地质条件下的褥垫层施工顺序、参数和机械组合等数据，为后续褥垫层大面积快速施工奠定了基础，可为类似工程施工提供经验借鉴。 ［关键词］高铁；路基；褥垫层填筑；工艺 1 工艺性试验方案石济高铁西起石家庄北站和石家庄东站（部分列车石家庄东发出），中间主要经过衡水北站、德州东站两大站，东至济南新东站。 根据业主组织的“路基褥垫层施工技术专题会议”的精神和“关于开展路基褥垫层填筑工艺性试验的通知”，选定石济高铁某段路基作为管桩褥垫层填筑试验段。 1.1 工艺性试验目的 （1）通过室内试验确定填料的种类及料源是否满足设计要求。 （2）通过工艺性试验对比确定碾压设备的选型与配套，提出适合于碎石褥垫层碾压的压路机类型、吨位及碾压设备的配置数量；填料的合理级配、合理的施工区段长度、合理的机械、人员配置方案。 （3）通过对碎石褥垫层填料工艺参数及工艺试验的研究，确定满足路基填层压实要求的最佳压实厚度、松铺系数、碾压遍数、碾压速度、碾压组合方式、碾压最佳含水率等工艺参数。 （4）检验检测过程及检测手段的合理性。 1.2 试验方案及控制参数 （1）褥垫层的结构组成：按20cm碎石（简称第一层）＋第一层土工格栅＋5cm砂＋15cm碎石（简称第二层）＋第二层土工格栅＋5cm砂＋15cm碎石（简称第三层）进行试验。 （2）褥垫层的材料组成：采用最大粒径不大于31.5mm的碎石掺石粉，可借鉴工程试验段CFG桩褥垫层，5mm以下细料宜控制在40%以内，0.075mm以下石粉宜为2%～5%；拌合方式宜采用场拌，保证填料的均匀性。 （3）碾压方式：第一层采用静压4遍方式，第二层采用静压2遍、弱振一遍、再静压两遍的组合方式，第三层采用静压两遍、弱振两遍、再静压1遍的组合方式。在实施过程中根据检测指标再研究进行适当调整。 （4）检测方法和控制指标：每层均进行n、k、K30、Evd、Ev2值检测，n、k、Evd作为控制指标，要求孔隙率n≤28%，压实度k≥0.92，Evd≥40MPa，K30和Ev2作为积累数据供参考。 1.3 采用的施工设备 包括推土机、平地机、装载机、振动压路机、小型光轮压路机、洒水车、EVD检测仪、EV2检测仪和K30检测仪等。 2 工艺性试验实施2.1 原材料选择及室内试验 褥垫层采用5～31.5mm的碎石掺加5mm以下石粉组成填料，填料级配的组成不一定按级配碎石标准要求，但5mm以下细料宜控制在40%以内，0.075mm以下石粉宜为2%～5%，即可使的n、k值宜达到标准要求，又保证褥垫层较好的刚度。 参照过渡段级配碎石标准要求，乌龙泉料场将事先生产出来的碎石分为5mm以下、5～16mm、16～31.5mm3种料混合，用装载机铲料，挖机拌和。每批料进入现场，先做筛分试验，对粒径差距较大的混合料相应掺一定数量石料或石粉，现场用挖机二次拌和，然后作为填料使用。 2.2 主要施工工艺和方法 2.2.1 桩间土整平夯实 管桩桩帽之间松散土层约10cm厚，通过人工整平，高出桩帽土找补低洼，块状土解开，颗粒粒径小于5cm。整平后用手扶式光轮压路机振动碾压，碾压土层含水量控制在13%，上下限为+2%，压实后土层压实度应大于0.90，地表面平齐桩帽混凝土面。 2.2.2 第一层碎石垫层施工 2014年4月15日DK1224+690～+750第一层褥垫层开始上料施工。 （1）钉桩放线。在路基两侧每25m钉出边桩，边桩超出路基宽度50cm即为填料宽度，并且两侧挂线，控制摊铺厚度和标高。 （2）控制松铺厚度。按照自卸汽车的方量和松铺厚度23cm计算每个方格内卸车数量，以控制松铺厚度。 （3）进料摊铺。按配合比要求，将碎石、石粉和水在乌龙泉碎石场集中进行搅拌，用自卸车将填料运至现场卸料，然后用挖掘机再次拌和混合料； 每段路基填料按照计算数量通知进料，来料集中堆放，检测合格后用装载机铲料转运，顺线路中间平铺一条主路，作为运料通道，铺填厚度大于20cm，装载机在已经铺料的主路上行驶卸料，逐步向前推进。材料倒运完后可以上推土机初平，注意保护桩帽不得破坏，然后用平地机精平，人工配合补料。为了保证填料厚度的均匀性和施工作业的连续性，每个作业段不宜超过100m。 （4）含水量控制。控制填料的含水量，按照填料室内试验，填料施工含水量控制在最优含水量的-1.5%～+1.0%之间，一般不宜于超过最佳含水量数值。由于实际含水量较小，压路机碾压前先用洒水车洒水闷料，最好夜间闷料，第二天早上碾压。 （5）机械碾压。按照业主确定的褥垫层综合试验段碾压组合方式，第一层静压四遍，压实顺序按照先两边后中间的原则进行，压实重叠宽度不小于40cm，压路机的行走速度控制在4km/h以内。底层碎石施工压实厚度为20cm，并进行K值、n值、Evd、Ev2、K30值的检测。 2.2.3 土工格栅铺设 在底层碎石垫层的基础上，铺设土工格栅前，碎石层表面适当散补细料，以表面不露碎石棱尖为原则，找补完成后采用压路机静压2遍，然后铺设第一层土工格栅，采用极限抗拉强度大于110kN的双向径编土工格栅，铺设时沿路基横向铺设，搭接宽度不小于50cm，搭接处用塑料钉绑扎，绑扎间距不超过50cm。铺设时路基坡脚两侧预留2m回折长度。 2.2.4 砂垫层铺设 土工格栅铺设完成后，应尽快进行第一层砂垫层施工，土工格栅不宜长时间晾晒或雨淋。砂垫层铺设厚度为5cm，铺设过程中用人工摊铺，木扒找平，其上不得行走重型机械。 2.2.5 第二、三层褥垫层铺设 第二、三层褥垫层施工和检测方法同第一层褥垫层施工，碎石料卸在铺好土工格栅的一侧，用装载机倒运，推土机初平，平地机精平，然后用人工配合补料找平，防止土工格栅褶皱变型甚至破坏。 2.2.6 各层碾压过程情况 第一层按要求进行静压4遍后，4月15日进行K值、n值、Evd检测，n值、Evd满足要求，K值达不到92%的要求，下过雨后又进行了2遍静压；4月20日进行抽检6个点，n值、Evd均达到要求，K值4个点达到要求，2个点不达要求。 第二层填料碾压前先用洒水车进行洒水，闷料一夜，第二天早上按静压2遍、弱振2遍、再静压1遍的方式进行碾压，然后检测各项指标检测结果，除k30部分达不到要求外，n、k、Evd、Ev2检测指标均合格。 第三层填料先按静压2遍、弱振2遍、再静压1遍的组合方式，检测的指标中k、k30部分达不到要求；又进行了表面洒水，闷料一夜，然后再进行1遍弱振、1遍静压，n、k、EVD均达到要求。对第二层土工格栅是否受到破坏进行了现场开挖坑检查，抽查的5个点均未受到破坏。 3 检测结果分析从检测数据可以看出，含水量控制对路基压实质量影响较大，第一层含水量不够，压实度k指标受到影响，Evd、Ev2值由于受到管桩桩帽的影响，部分检测值偏大。第二、三层注意控制了含水量，碎石级配进行了调整，细粒含量做了控制，检测质量明显提高，除k30值个别达不到120MPa要求外，n、k、EVD均达到要求指标。 4 施工工艺总结4.1 填料类型和级配选择、确定最优含水量 通过检测数据来看，选择最大粒径31.5mm以内碎石掺石粉配料，参照过渡段级配碎石标准进行颗粒级配分析，基本满足通过百分率低限值的要求，5mm以下细料宜控制在40%左右，0.075mm以下石粉宜为2%～5%；最优含水量为5.5%左右，现场控制含水量宜为4.5%～5.5%（即最优含水量的－1.5%～＋0.5%之间）。 4.2 压实厚度及松铺系数确定 通过虚铺和压实厚度检测数据分析，碎石填料的松铺系数为1.15，第一层褥垫层碎石层厚20cm，松铺厚度为23cm，第二、三层褥垫层碎石层厚15cm，虚铺厚度应该为17.3cm。 4.3 碾压组合方式、碾压速度选择 由于受到底层桩帽混凝土影响，防止破坏桩帽，不能采用强振碾压。通过外观和检测结果来看，第一层可采用静压2遍、弱振1遍、再静压2遍的组合碾压方式，第二、三层可采用静压2遍、弱振3遍、再静压2遍的组合碾压方式比较合适；振动碾压速度宜采用一挡行驶，控制在3km/h以内，静压速度宜采用二挡行驶，宜控制在4km/h内。 4.4 土工格栅铺设上下保护形式 原则上采用按20cm碎石（简称第一层）＋第一层土工格栅＋5cm砂＋15cm碎石（简称第二层）＋第二层土工格栅＋5cm砂＋15cm碎石结构形式进行铺设，但铺设土工格栅前，碎石层表面适当散补细料（不计厚度），以表面不露碎石棱尖、且均匀、平整为原则，找补完成后采用压路机静压2遍。 4.5 压实检测控制标准 建议：第一层按孔隙率n≤28%，Evd≥40MPa控制；第二、三层按孔隙率n≤28%，压实度k≥0.92，Evd≥40MPa控制。 The embankment fi lling process of mattress in Shi-ji high railway LIU Ya-ping ［中图分类号］U213.1 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2017）04-0068-03 DOI：10.14189/j.cnki.cm1981.2017.04.005 ［收稿日期］2017-02-19 ［通讯地址］刘亚平，天津市津南区双港科技产业园丽港园33号 |
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