呂品
摘 要:高速鐵路將路基作為一個(gè)絕對(duì)平順的剛性基礎(chǔ)對(duì)待,必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性,施工中采用雙指標(biāo)進(jìn)行質(zhì)量控制,并且對(duì)原地面處理、填料采用、碾壓標(biāo)準(zhǔn)、過渡段施工等施工工序技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都提出了新的要求, 本文作者結(jié)合某高速鐵路線路路基填筑施工情況對(duì)高速鐵路路基填筑施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行闡述。
關(guān)鍵詞:高速鐵路;路基填筑;設(shè)計(jì)及施工
鐵路路基是軌道的基礎(chǔ),它承受著軌道和列車荷載,并將荷載向地基深處傳遞擴(kuò)散,與橋梁、隧道和軌道組成鐵路線路的整體。路基的穩(wěn)定性、堅(jiān)固性和耐久性直接關(guān)系到線路的質(zhì)量、列車的正常運(yùn)行及安全,因此路基是保證列車安全、暢通的主要建筑物。路基工程是指路基本體工程、路基防護(hù)與加固工程、路基地表水、地下水排水工程及由于修筑路基而引起的改河、改溝工程等。
1 工程基本情況介紹
某高速鐵路工程為客貨共線標(biāo)準(zhǔn)軌距高速鐵路,設(shè)計(jì)時(shí)速200km/h,是“八縱八橫”京蘭大通道的組成部分,位于華北北部,東西走向,線路全長178.08km。設(shè)計(jì)等級(jí)為I級(jí),全線電氣化。該工程大部分地處盆地,屬于平原微丘地區(qū),穿越水田、池塘和淺丘地區(qū)。表層覆蓋較厚的軟、硬塑狀粉質(zhì)粘土,中部為中、細(xì)砂,下部為卵石土、砂巖、砂質(zhì)泥巖互層??紫端l(fā)育,水位埋深淺,并且地表、地下水系發(fā)達(dá),水網(wǎng)密布。
2 工程基底處理工藝
路基基底處理包括填前地基處理、填方過程中的周邊處理和填前排水處理。由于原地面與填料結(jié)構(gòu)不同,二者密度、承載能力不同,如果不對(duì)原地面進(jìn)行有效處理,易發(fā)生接合部沉降病害。填前地基處理首先是對(duì)地基進(jìn)行簡易的挖探, 若地表下土質(zhì)良好,狀況穩(wěn)定,則清除地表植被、樹根、垃圾和不良土質(zhì)后即可進(jìn)行填前壓實(shí);若存在超過常規(guī)清表厚度的軟弱區(qū)(如淤泥等),無法進(jìn)行填前壓實(shí),則須進(jìn)行專門軟土地基處理。在水稻田和沖溝地帶常見50-450mm厚度的軟弱層,多為粘性土和砂性土,由于填方區(qū)域多處在地下水及地表水豐富的地區(qū), 通常采用全部挖除軟土的方案。地面橫坡或沿路線縱向坡度陡于1:5時(shí),將軟土全部挖除并形成土質(zhì)臺(tái)階后進(jìn)行分層換填。
填前排水處理也是路基施工的一項(xiàng)重要內(nèi)容。由于填方區(qū)多位于地勢(shì)低凹處,水系發(fā)育且水量豐富,地基長期浸水將導(dǎo)致承載力降低從而引起路基沉降超標(biāo),在坡地填筑更嚴(yán)重的還將造成填方體滑移,所以填筑前排水設(shè)施應(yīng)永臨結(jié)合,做好路基范圍內(nèi)的排水。主要采取路基邊溝位置施作臨時(shí)排水溝,以降低地下水位和疏干地表水。
3 路基填筑施工技術(shù)
3.1 基床以下路堤及基床底層填筑
路基填筑按照“三階段、四區(qū)段、八流程”組織施工,路基填土的施工階段是決定填筑質(zhì)量的關(guān)鍵。由于該工程地處南方濕潤氣候區(qū),細(xì)粒土受含水量的影響很大,施工周期長, 因此采用A、B類土中的塊石、碎石、礫石類填料,浸水部分采用水穩(wěn)性較高的塊石類填料。
(1)施工中原地面清表后而形成若干臺(tái)階時(shí),在填筑時(shí)由最低臺(tái)階往高處填筑,處理基底時(shí),采取在每個(gè)臺(tái)階開始填筑之前做相應(yīng)的基底處理, 基底長時(shí)間的暴露不超過半個(gè)月。
(2)填料的級(jí)配。粗粒土類土粒徑大于20mm顆粒的含量應(yīng)超過總質(zhì)量的50%,且粒徑控制在15cm以內(nèi),在填筑過程中粒徑較大顆粒石塊由人工配合機(jī)械進(jìn)行分解后方用于填筑。
(3)粗粒類土、碎石類土填筑施工,首先根據(jù)自卸車運(yùn)載每車運(yùn)方量與填層厚度,計(jì)算每車填筑面積,并打出卸料框格網(wǎng),由專人現(xiàn)場負(fù)責(zé)卸料作業(yè),控制好卸料的間距,使卸料均勻。杜絕因卸料不均勻?qū)е略跀備伷秸^程中出現(xiàn)大塊粒徑“團(tuán)圓”現(xiàn)象,致使級(jí)配不均勻。
(4)每一填筑層全寬應(yīng)使用同一種填料填筑。
(5) 攤鋪整平。推土機(jī)初平不應(yīng)大于3次,然后用平地機(jī)精平,局部凹凸由人工填補(bǔ), 使平整度控制在±15mm以內(nèi),避免機(jī)械來回推碾破壞填料級(jí)配。
(6)嚴(yán)格控制虛鋪厚度,基床底層1.9m,分6層填筑,用水準(zhǔn)儀測(cè)量控制填層厚度,使填層厚度不超過試驗(yàn)得出的最大虛鋪厚度。路肩部位兩側(cè)各超填30-40cm并壓實(shí)。
(7)機(jī)械碾壓。壓實(shí)順序按先兩邊后中間,先慢后快,先靜壓后振動(dòng)壓的操作程序進(jìn)行碾壓。各區(qū)段交接處互相重疊壓實(shí),縱向搭接2m,沿線路縱向行與行之間壓實(shí)重疊0.3m。
3.2 基床表層級(jí)配碎石填筑施工要點(diǎn)
基床表層采用級(jí)配碎石填筑,厚度為0.6m,分兩層填筑,下層35cm,上層25cm。級(jí)配碎石采用拌合站集中拌和,拌和時(shí)根據(jù)配合比由電腦自動(dòng)計(jì)量。
3.3 影響鐵路路基穩(wěn)定的因素
(1)土壤的性質(zhì)。鐵路的修建是一項(xiàng)規(guī)模龐大的工程,因此,在項(xiàng)目施工的過程中,勢(shì)必會(huì)遇到不同的地質(zhì)狀況以及性質(zhì)各異的土體類型。而土壤的性質(zhì)根據(jù)其類型的不同也有著明顯的差異.成為了影響鐵路路基沉降的首要因素。例如黃土地區(qū),由于黃土具有較強(qiáng)的濕陷性,故而成為引發(fā)鐵路路基沉降變形的重要原因。同樣,在軟土地區(qū)進(jìn)行鐵路鋪設(shè)時(shí),也需要注意土體的性質(zhì)對(duì)鐵路路基的影響。由于均勻并且土質(zhì)良好的土壤,在沉降過程中沉降均勻,所以本文不作介紹,而主要介紹特殊性質(zhì)土壤的處理措施。這些將在第2章詳細(xì)介紹。
(2)水分的影響。水分對(duì)于鐵路路基的影響是不可小視的。在地質(zhì)巖性較強(qiáng),土壤的排水能力較好的地帶,降水對(duì)鐵路路基的影響相對(duì)較小。但是當(dāng)鐵路鋪設(shè)在土質(zhì)疏松或土壤濕陷性強(qiáng)的地區(qū)時(shí),水分的多少會(huì)對(duì)鐵路路基的沉降起到重要的影響。如在土質(zhì)疏松的地區(qū),強(qiáng)降水會(huì)不斷沖刷路基兩側(cè)的土壤,破壞路基填土的穩(wěn)定性,降低路基填土的抗剪強(qiáng)度。從而導(dǎo)致路基沉降變形現(xiàn)象的發(fā)生。而在土壤濕陷性較強(qiáng)的地區(qū),降水不僅影響著路基填土的承載力,也會(huì)對(duì)土體的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞最用,最終引起路基的沉降變形。
(3)影響邊坡的主要因素是降雨和風(fēng)沙侵蝕,邊坡的破壞將直接影響路基的長期穩(wěn)定喝列車的正常運(yùn)營,所以應(yīng)足夠重視邊坡的防護(hù),對(duì)于保護(hù)路基免受損壞、美化環(huán)境也有很大幫助,在第4章將著重介紹邊坡的防護(hù)。
(4)路橋過渡段的影響。路橋過渡段由于是兩種不同性質(zhì)的路基的突然變化,造成沉降不一致,會(huì)出現(xiàn)沉降差,影響旅客舒適性。
(5)工程的質(zhì)量。鐵路項(xiàng)目的工程質(zhì)量是直接影響路基沉降量的重要因素。在施工的過程中,對(duì)路基的處理方式、填料的選擇、填筑的厚度、路基的壓實(shí)度以及自然沉降的時(shí)間,都對(duì)路基的工后沉降量起到了一定的決定作用。因此,在鐵路的設(shè)計(jì)施工中,要嚴(yán)格的對(duì)工程質(zhì)量加以控制,盡可能的減少路基的沉降量。根據(jù)影響路基病害的因素,采取相應(yīng)的措施,既能對(duì)病害發(fā)生前的預(yù)防提供指導(dǎo),又能對(duì)病害發(fā)生后制定整治措施提供科學(xué)依據(jù)。