浅谈高速铁路路基施工质量控制措施研究和应用

来源：职称驿站所属分类：交通运输论文
发布时间：2012-12-06浏览：31次

　　摘要：本文结合兰新铁路第二双线路基施工的经验从施工准备、地基处理、路基填料制备、填筑施工及采用的压实机械设备、堆载预压及沉降变形评估等整个过程介绍高速铁路路基施工质量控制措施的研究和应用情况。

　　关键词：高速铁路,路基工程,质量控制,研究应用

　　一绪论

　　(一) 研究的背景

　　1 研究的意义

　　近年来高速铁路以其高速度、高舒适性、高安全性、输送能力大、正点率高等优点得到了迅猛的发展，大大缓解了铁路交通运输的压力。而高速铁路的路基工程以其造价低、施工周期短、耐久性高等优点在兰新铁路第二双线建设中得到了大量的应用。但高速铁路的施工技术标准之高对路基工程施工质量控制尤其是工后沉降控制提出了更高的要求，如何保证高速铁路路基工程施工质量及沉降符合设计要求是目前亟待研究和解决的问题。

　　2 研究的目的

　　通过对高速铁路路基整个施工过程的质量控制措施进行研究，为施工企业提供一种科学的控制方法，达到节省能源，降低工程成本，提高经济效益，使高速铁路路基工程施工质量得到有效控制，保持轨道持续稳定的高平顺性，确保铁路运营的快速和安全。

　　(二) 路基工程在新建兰新铁路二线(甘青段)中的应用

　　1 工程概况

　　新建兰新铁路第二双线(甘青段)路基工程正线累计602.7 km，占正线总长度1065.8km的56.5%,路基土石方8840.65万m3。其中张掖-红柳河段路基工程所占比重最大，正线累计386.848 km，占正线总长度高达82.29%,路基土石方4580万m3。该段线路经过河西走廊山前冲、洪积平原，工程地质特征主要为中、新生界断陷盆地陆源碎沉积物，出露第三系、白垩系泥岩、砂岩及砾岩，表层广布第四系，以黄土、卵砾石土松散沉积物为主。不良地质有砂质黄土层和中细砂层、粉质粘土层、粉土层和冲积砂层、泥岩风化层、软土及松软土、石膏土、盐渍土。路基地基处理类型有强夯、重夯、换填、冲击碾压、水泥土挤密桩、碎石桩、CFG桩、桩板结构、堆载预压等，同时采用埋设沉降观测设施并进行沉降变形评估来严格控制路基变形和沉降，保证路基纵向刚度均匀性变化。

　　2 工程特点

　　⑴ 路基工程所占比重高，土石方工程量巨大，地质条件及地基处理措施复杂;

　　⑵ 施工环境恶劣，沿线气候极度干旱、缺水，多数处于荒漠戈壁无人区，大风天气较多，蒸发量远大于降水量。

　　⑶ 有效施工期短，气候寒冷，昼夜温差大，质量控制难度大。

　　二高速铁路路基质量控制的难点

　　(一) 路基设计标准高

　　高速铁路是时速超过200km的铁路，特点是具有高速度、高密度、高舒适性和高安全性，这就要求线下结构要具有高平顺性和稳定性，对路基来说应具有足够的强度、均匀的刚度和高度的稳定性。高速铁路对路基的高要求决定了其较高的设计标准。一是体现在工后沉降要求高，对于无砟轨道路基来说工后沉降应不大于15mm，过渡段差异沉降则应严格控制在5mm之内;二是体现在填料要求高，地基处理措施加强。为了增加路基的强度和刚度从而减小变形，基床表层设计要求采用级配碎石填筑，基床底层采用A、B组填料或改良土填筑，基床底层以下填料设计为优先选用A、B组填料和C组块石、碎石、砾石类填料，且基床底层填料最大粒径不得大于60mm，基床以下路堤填料最大粒径不得大于75mm。过渡段则采用级配碎石掺入水泥(掺量3%)填筑。三是体现在检测项目多、压实标准高，相对于一般铁路路基来讲，高速铁路路基不仅检测项目增加了动态变形模量EVD及静态变形模量EV2等检测项目，而且压实标准非常高，其中基床表层压实标准地基系数k30≥190Mpa/m，动态变形模量EVD≥55Mpa，压实系数k≥0.97，基床以下路堤压实标准地基系数对粗砾土k30≥130Mpa/m，压实系数k≥0.92。四是重视沉降变形监测。对路基施工全过程进行变形监测，并依据观测结果对工后沉降进行评估和预测，以此来确定是否可以进行轨道施工。

　　(二) 路基质量控制难度大

　　1 由于土体的复杂性，地基处理设计理论与实际差距较大，地基处理效果受施工装备能力所限。

　　2 路基填筑质量受材料不均匀性、工艺、天气、气候等影响大，使得路基施工质量难以保证。

　　3 路基刚度小，技术标准高，沉降变形控制难度大。

　　4 路基与刚性结构物之间的过渡段因施工条件差，是质量控制的薄弱环节，容易形成沉降差。

　　三路基施工质量控制措施

　　对于高速铁路路基施工的高标准要求以及质量控制的难度来讲，从施工前准备、地基处理、路基填筑到施工监测控制的每一个环节都是至关重要的，每一个环节都可能决定路基质量控制的成败，下面就这几个方面分别论述。

　　(一) 施工前准备

　　1 技术准备

　　⑴ 工程地质核查与补充勘察

　　对路基工程来讲开工前的施工图现场核对，尤其是对沿线地质情况的核查工作至关重要，切不可忽略了此项工作而盲目照图施工。因路基工程的沉降变形绝大部分是发生在路基基底的，若路基基底地质条件较差并与设计情况不符，且没有被探明和采取相应的加固措施，必然会造成路基产生大的变形和留下质量隐患。因此，开工前应对沿线地质情况进行详细的核查或补充勘察，以查明路基基底的岩土结构及其物理力学性质，在取得可靠的地质资料基础上进行设计和施工。

　　①核查方法

　　a、地基土类别核查：可通过在路基范围内沿线路方向间隔一定距离开挖探坑核查，如软弱土层埋深较深或地下水较丰富时可采用地质钻孔取芯核查。

　　b、承载力核查：根据不同地质情况，可选用轻型动力触探N10、重型动力触探N63.5、标贯、静力触探四种原位测试方法。

　　②核查密度

　　一般采取沿线路中心方向间隔50m为一点进行核查，但由于路基横向较宽，根据本工程实例地质情况在路基横向上也存在一定程度的变化，为保证对地质情况较详细和准确的掌握，避免路基在横向上产生不均匀沉降，同时应在左右两侧路基坡脚内距线路中心一定距离各取一点来进行核查，在过渡段和地质复杂段应适当加密。

　　③核查与设计不符时的处置

　　当核查发现地基土类别或承载力与设计不符时，应会同建设、设计、施工、监理单位四方进行现场勘察并确定处理方案，及时消除质量隐患。

　　⑵ 加强协调、优化设计

　　路桥、路涵等过渡段因施工条件差、大型机械设备不便施工等原因是路基施工的薄弱环节，且过渡段差异沉降要求标准极高，所以过渡段的施工质量非常难控制。开工前应首先进行优化设计工作，涵洞密集地段可加强与地方协商，尽可能的扩孔合并或取消来减少涵洞等横向结构物的数量以达到减少过渡段的数量;对于地基条件特别差、地下水位较高的要积极与设计单位沟通，必要时进行路改桥方案优化设计。

　　2 填料及施工用水准备

　　⑴ 取土场确定及填料试验

　　路基的主要材料为各种类别的土石，且工程数量巨大，所以路基施工前应首先确定数量和标准均能满足路基填筑要求的取土场，并在取土场范围内抽取一定数量的土样进行填料试验，如没有合适的填料时应根据土源性质进行改良后填筑。

　　⑵ 水源及供水方案确定

　　为保证路基的压实质量，需要向路基填料中补充一定数量的水分，以降低土颗粒之间的摩阻力而是土体达到紧密和板结的效果。因此施工用水应作为路基填筑一项必不可少的材料，尤其在极旱荒漠缺水地区路基填筑施工前应根据工程量的大小确定充足的水源及供水方案，并注意在含有盐渍土等地段对水质须进行分析化验，水中含盐量不得超标。

　　3 填筑工艺试验与总结

　　在进行路基填筑之前一项比较重要的工作就是要根据工程土类性质、压实机械条件，分别选择一定长度在地质条件、断面形式、填筑高度均具有代表性的地段进行填筑试验施工，以确定与路基填筑、压实、检测有关的工艺参数，确定不同压实机械、不同填料的施工最优含水率及控制范围、适宜的松铺厚度和压实遍数、最佳的机械配套和施工组织等，以正确指导后续施工。

　　(二) 地基处理

　　路基的沉降变形是质量控制的主要目标，路基的沉降变形主要由地基及本体的压密变形、路基基床弹性及塑性变形构成。根据大量试验数据表明：当填料及压实度满足要求时，路基本体压密沉降仅占填土高度的0.1～0.5%，且完成的时间较快，一般自然沉降期或预压期充足的在线路开通运营前基本完毕。所以工后沉降主要考虑是由地基沉降引起的沉降量。为了保证软土及松软土、石膏土、盐渍土等不良地质地基处理满足工后沉降的要求，针对不同地基土类别、分布、软弱土层厚度、物理力学性质等地质资料综合确定，本线路基特殊地基处理主要采用了挖除软弱土换填AB组料、冲击碾压、重夯、强夯、水泥粉煤灰CFG桩、水泥土挤密桩等加固措施，下面主要介绍这几种地基处理方式的质量控制要点。

　　1 换填法

　　一般地表及0.5～1.5m深度的软弱土层可采用挖除软弱土换填A、B组料或清除表层种植土、松软土、草皮、树根等后采用重型碾压处理。采用挖除换填施工时要注意控制换填的深度和宽度范围应符合设计要求，并要核查软弱土层厚度是否与设计文件一致，即在设计换填深度内是否被全部挖除;挖除软弱土后的坑底应整平，坑壁按设计要求刷坡，并检查地基条件是否满足设计要求。当地基土为盐渍土、石膏土、膨胀土等水稳定性差的土层，设计文件却没有要求完全被挖除换填掉时，应与设计单位联系现场勘查确定，当不需要全部挖除时在地表处应做好封闭止水措施，回填A、B组料时坑壁处应加强碾压，防止地表水下渗造成地基承载力下降而发生沉陷，同时在路堤底部应设置毛细水隔断层，切断地下水中盐分的上升通道。

　　2 冲击碾压

　　工艺简介：冲击碾压是用机械拖动非圆形的冲击轮快速滚动对地基进行冲击碾压。冲击轮在运动过程中把高位的势能和瞬时动能转化为在低位时对地面的冲击能,并以一定的行驶速度进行碾压作业,产生强烈的冲击波向深层传播,具有地震的传播特性。压实机的高能量可对填料作深层压实,可以降低土体的水渗透性,使冲击面以下1~3 m以内或填料深层形成较好的强度和稳定性或有效降低工后沉降。质量控制措施主要如下：

　　⑴采用冲击碾压处理时要注意选择的冲击式压路机的性能、型号及影响深度应满足设计要求。

　　⑵严格控制冲碾路段地基土的含水率，冲击碾压前，首先检测该段地基土的含水率，并控制在最优含水率附近时(误差控制在±2%)进行冲击碾压。

　　⑶根据冲碾的工艺原理，冲碾施工时要控制使机械设备有足够的工作面，使冲击碾压设备行驶过程中能达到相应的冲击速度即冲击能，冲击速度一般不低于10～15km/h匀速行驶。

　　⑷冲碾顺序按“先两边、后中间”的次序，以轮迹搭接但不重叠铺盖整个路基底面为冲碾一遍，最终达到要求的总冲击遍数，并以冲击碾压最后5遍的沉降量不得大于1厘米，碾压面下1米深度范围内的地基压实系数及地基承载力满足其处于路基相应部位的填料压实标准为标准。

　　⑸冲击碾压过程中，如因轮迹过深影响压实机的行进速度，须用推土机平整后再继续冲碾，施工中若出现弹簧土情况,停止施工,待采取相应技术措施处理后方可施工。

　　⑹因本线大多处于极旱荒漠戈壁地区，地基土中含水量极低，所以在冲击碾压过程中路基表面扬尘较重，严重影响了冲碾的速度，导致冲击能及检测指标达不到设计要求。同时由于冲碾的冲击和振动作用，导致地基表层土中的粗粒土下沉，细粒土上浮，上浮的细粒土厚度约30～50cm，形成了一个缓冲消能层，从而影响了底层地基的碾压效果。控制措施是在冲碾施工前应对地基土增湿，在地基土含水率接近最优含水率时进行施工，施工过程中及时清除上浮的细粒土。

　　3 强夯施工

　　夯实机理：强夯是通过起吊设备将夯锤(重约10~25吨)吊到一定高度(10~25米)后自由下落，在极短时间内对土体施加一个巨大的冲击能量，冲击和振动形成压缩波、剪切波和表面波等，从而使土的天然结构遭到一定的破坏，压缩波使孔隙水压力增加，使土粒错位，剪切波和表面波使土粒受剪，土颗粒重新排列而使土变得密实，以达到加固地基的目的。强夯的夯击能一般在1000KN·M以上，适用于深度为4～6m砂性土、非饱和粘性土与杂填土等软弱土层地基加固。质量控制措施主要如下：

　　⑴采用强夯处理时要注意选择夯击设备的单击夯击能和影响深度应满足设计要求(影响深度=系数×(锤重×落距)1/2，落距根据单击夯击能和锤重确定，即锤重(kN)×落距(m )=单击夯击能(kN·m))

　　⑵夯击数控制：夯击遍数应按设计要求进行，点夯一般为8～15击，同时应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定。并应同时满足下列条件：最后两击的平均夯沉量不大于50mm，夯坑周围地面不应发生过大的隆起，不因夯坑过深而发生提锤困难。施工过程中严格按施工统计表记录每个夯点的夯击次数。夯击过程中，当夯坑周围地面发生过大的隆起时，应立即停夯，检查和分析原因，此夯点的夯击数不作为正常记录，若发生夯坑过深，且提锤困难时，应立即停夯，检查和分析原因并进行处理方可继续施夯，此夯点也不作为正常记录，当夯击到最后二击，测出的相对夯沉量不大于2 mm时且平均夯沉量不大于50mm，此夯点即完成。

　　⑶夯击遍数间隔时间：具体间隔时间取决于土体中超孔隙水压力的消散时间。凡是产生超孔隙水压力、夯坑周围产生较大隆起时，不能继续夯击，要等超孔隙水压力大部分消散后，再夯击下一遍。一般黄土夯击间隔时间不少于7天，对粘性土地基夯击间隔时间不少于3-4周，砂类、碎石类等渗水性较好的土层间隔时间可稍短，具体间隔时间应根据工艺性试夯确定。

　　⑷夯点布置及夯击路线：夯点布置及夯击路线应符合设计要求，各夯点应准确放线定位，当设计对夯击路线无规定时，应使相邻轴线的夯击间隔时间尽量拉长，特别是当土中的含水率较高时。

　　⑸夯击过程中应严格检查偏位、倾斜，当夯坑偏位大于5cm或倾斜大于30°时，应立即纠偏和填平夯坑，确保夯击能均匀的向地基深层传递。

　　⑹注意事项:夯击前应将地基整平，并将处理范围内的树根及垃圾彻底清除干净，同时做好地面临时排水系统，避免雨天积水影响夯实质量;土的含水量对夯实质量影响很大，土的含水量宜低于塑限含水量1-3%或液限含水量的0.6倍。在拟夯实的土层内，当土的天然含水量低于10%时，应对其增湿至接近最优含水量;当土的天然含水量大于塑限含水量3%以上时，应晾干降低其含水量，并增加每遍夯击间隔时间。夯击过程中由于冲击和振动的作用会导致夯坑细粒土上浮产生弹簧效应，影响夯击能的传递，施工过程中应及时清除细粒土，换填粗粒土或碎石，以保证夯击能的有效传递。

　　⑺质量检验：检验项目主要有夯击点布置、低能量满夯搭接、地基承载力和有效加固深度等。地基承载力检验应采用原位测试和室内土工试验，加固深度和质量可采用标准贯入、静力触探和平板载荷试验等。检验时间应在施工结束7天后进行。

　　4 CFG桩

　　⑴施工顺序

　　CFG桩一般优先选用间隔跳打法，也可采用连打法。具体施工方法应通过现场试验结果确定。

　　连打法易造成邻桩被挤碎或缩颈，在粘土中易造成地面隆起;跳打法不易发生上述现象，但土层较硬时，在已打桩中间补打新桩，可能造成已打桩被振裂或振断。在软土中桩距较大时可采用隔桩跳打，但新施工桩与已打桩施工时间间隔应不少于7d;在饱和的松散粉土中，如桩距较小，不宜采用隔桩跳打;全长布桩时，应遵循由“一边向另一边”的原则。

　　⑵施工注意事项

　　沉管应注意保持桩管垂直并沉至设计深度;拔管时应在首次投料留振5～10s后再开始拔管，拔管速率要严格控制，应按工艺性试验取得成功试桩的参数进行控制，一般1.2～1.5m/min较合适。拔管过快易造成局部缩颈或断桩;拔管太慢则振动时间过长，会使桩顶浮浆增厚，易使混合料离析，对淤泥质土，拔管速率可适当放慢。沉管拔出地面，确认成桩符合设计要求后，用湿粘土封顶。

　　沉管过程中桩长的控制：当实际地质情况与设计地质资料基本一致时，一般达到设计要求的桩长并进入持力层0.5～1.0m即可停止沉管;当设计地质情况与设计地质资料不符时，应谨慎施工：如沉管已达到设计桩长后，桩端土仍很软弱，沉管进尺较快或电机电流较小时，应继续沉管直至进入持力层;如沉管尚未达到设计桩长却因地层含有胶结层或较硬土夹层时，不要轻率的误认为已到达持力层而停止沉管，这时应进行地质补勘核对，如确已到达持力层则可联系设计、监理单位进行终孔;如是遇到了薄弱夹层则应穿过夹层继续沉管直至设计桩长或持力层。

　　⑶质量控制措施

　　正式施工前，应根据不同地质情况、不同沉管或成孔机械设备应分别做不少于2根以上的试桩，并可以采用开挖桩周土检查桩身混凝土密实度、有否缩颈、断桩、垂直度和强度等，根据发现的问题及时修订施工工艺。

　　有关桩间距、布置形式、直径、数量桩顶标高等应复合设计文件的要求，桩长控制如前述。桩头质量控制应按设计要求超灌不小于50cm，一般桩顶混凝土密实度差，可采取桩顶以下2.5m内进行振动捣固的措施。清土和截桩应采用小型机械设备，并应采用切割设备切割桩头，不得用大型机械破桩头或采用大锤等工具硬砸桩头，防止造成浅层断桩。

　　承载力检测：成桩后28d应进行桩身质量完整性、单桩承载力、复合地基承载力检测。检测桩身质量完整性可采用低应变法。

　　(三) 路基填筑

　　1填料控制

　　⑴填料类别：基床表层采用级配碎石，基床底层采用A、B组填料或改良土填筑，基床底层以下填料设计为优先选用A、B组填料和C组块石、碎石、砾石类填料，当采用C组细粒土填料时，应根据土源性质进行改良后填筑。填筑前应在取土场及填筑现场分别进行抽样检验。

　　⑵填料粒径：基床以下路堤填料粒径不得大于75mm，因受检测仪器K30、EV2、EVD均只适用于粒径不大于承载板直径(300mm)1/4的填料即最大粒径不大于75mm;基床底层填料粒径不得大于60mm，同时因为通过填筑工艺试验发现当填料粒径大于60mm时容易出现离析、集料窝现象，当填料粒径小于60mm时各种检测指标最佳，当天然填料粒径不满足要求时应进行过筛处理。

　　⑶填料含水率

　　填料最优含水率应根据室内标准击实试验确定，施工过程中实际含水率应控制在最优含水率附近的一定范围。当天然土的含水率过高时应进行翻晒降至允许范围，当天然土的含水率过低时应进行增湿。兰新二线所经地区大多为极旱荒漠地区，土体的天然含水率几乎为零，因此路基填筑施工前必须对填料进行增湿。增湿优先采用在取土场挖沟灌水闷料并辅以现场少量洒水补水(是否需要现场洒水补水应根据现场含水率检测结果确定)的方法。通过试验表明此种方法控制填料含水率具有节水和含水率较均匀、易控制、填筑效率高等优点。而如果单纯采用现场洒水的方法则含水率不易控制均匀，往往是表层过高，填土的下部却又偏低，同时又需要消耗一定时间的渗透，表层含水率过高时又需要适当晾晒，则大大降低了填筑效率，质量又不易控制。

　　2 分层填筑

　　⑴施工组织

　　路基填筑按照“三阶段、四区段、八流程”的施工工艺组织施工。每个区段的长度应根据使用机械的能力、数量、气候等因素综合确定。因本线处于极旱荒漠地区，为减少水份蒸发，采用短循环流水作业，当天必须完成填、平、压作业，每个区段长约200-300米，或以长度相当的构造物为界。各区段或流程内严禁几种作业交叉进行，当原地面高低不平时，应先从最低处分层填筑。为保证路基边坡压实度，路基边坡两侧超填宽度不宜小于50cm，竣工时刷坡整平。

　　⑵分层摊铺、整平

　　采用碎石类土和砾石类土填筑时，分层的最大压实厚度不应大于40cm;采用砂类土和改良细粒土填筑时，分层的最大压实厚度不应大于30cm。化学改良土混合料应全断面均匀摊铺，不得出现纵向接缝，不宜中断。当因故中断超过2h时，应设置横向施工缝，横向接缝应采用搭接施工。各种填料分层填筑的最小分层厚度不宜小于10cm。填料摊铺应使用推土机进行初平，再用平地机进行平整，填层面应无显著的局部凹凸，并应做成向两侧横向排水坡。

　　⑶压实控制

　　①压实顺序

　　应按先两侧后中间,先静压后弱振、再强振最后静压的操作程序进行碾压。各区段交接处，应互相重叠压实，纵向搭接长度不应小于2m，沿线路纵向行与行之间压实重叠不应小于40cm，上下两层填筑接头应错开不小于3m。

　　②压实控制

　　压实控制是路基填筑最关键的一道工序，直接决定了路基的填筑质量和效果。压实控制的关键主要是填层厚度、填料含水率及压实遍数。兰新二线路基工程量非常巨大，因此对本线路基施工来说拥有一套先进的技术手段来提升管理的现代化水平尤为重要。为此本线在必须进行的一些常规检测项目基础上，又普遍采用了较为先进的智能压实控制系统，即在压路机上加装了智能压实车载系统，用于指导路基填筑施工。该套系统原理是通过加装在压路机振动轮上的压实传感器实时将压实数据传输给安装在驾驶室里的显示控制器，使操作手能够实时知道当前压路机所处的三维位置、压实度、碾压遍数、压实厚度、薄弱区域等信息。优点是通过安装该系统能够实时的显示整个碾压作业面的压实状况，实现了面试覆盖的检测，压路机司机可通过显示器了解到哪里是薄弱区域并进行有针对性的补压，避免了因常规的点式检测而容易造成漏压、欠压或过压现象的发生。管理人员可以通过压路机车载系统机打小票了解到分层厚度、碾压遍数与压实度相关的cmv值等数据，避免了压路机司机及施工队的偷工减料行为，有效的保证了路基的压实质量，提高了工作效率，同时也方便了施工的管理。

　　3 过渡段施工

　　过渡段是从路基本体到桥涵构筑物过渡的关键环节，是控制路基与结构物之间差异沉降的重要手段，也是保证轨道处于高平顺性中最薄弱的环节，主要原因是由于路桥、路涵、路隧等不同结构物之间存在刚度变化和沉降差异。

　　⑴ 过渡段地基处理

　　过渡段地基处理应与桥台或涵洞及相邻的路基同时进行，并注意与构筑物衔接处不得有漏做情况。以往曾有因桥台里程调整或因桥台施工时台后堆放一些建筑材料导致地基处理少做漏做的情况。地基处理前后应做好地表水疏排措施，防止被水浸泡而降低承载力并发生较大的变形。另外对于桥台或涵洞的基坑在回填时应注意将积水、淤泥、松软土及一些施工垃圾等清除彻底，并按设计要求采用的材料规范回填，防止基坑回填沉降造成过渡段产生较大的沉降变形。

　　⑵ 填筑顺序

　　为保证过渡段填筑质量，原则上过渡段应与相邻路堤按水平分层同时填筑。但由于桥台或涵洞等构筑物相对于路基施工进度的滞后，过渡段往往都是在相邻路基及桥台等构筑物等施工完毕后才施工。为保证路基施工进度，不能同时施工的困难地段，可采取在桥台后预留一定长度的路堤填筑段并规范做出台阶，待过渡段施工条件成熟后与过渡段一起施工。

　　⑶ 材料选用

　　为了提高过渡段的刚度，实现桥台结构物到路基刚度的均匀过度和尽量减小过渡段本身的压缩变形，过渡段填料采用了级配碎石掺3%的水泥，过渡段顶部基床表层采用级配碎石掺5%的水泥，同时过渡段采用的级配碎石材料标准应满足规格、材质和级配的有关规定。

　　⑷ 压实控制

　　在用大型压实机械能施工的地方，宜用加装智能压实系统的大型振动压路机施工，在靠近桥台、涵洞及端翼墙等建筑物部位附近采用小型振动压实机具碾压，填料每层的松铺厚度不宜大于20cm，碾压遍数应通过工艺试验确定。

　　⑸过渡段级配碎石填料拌制完毕后宜在2小时内运至现场并摊铺、碾压完毕，最长时间不得超过4小时。如运输距离较长，混合料应采取覆盖措施，避免水分损失过多。填筑完毕或施工间歇时间过长时应采取洒水覆盖等养护措施。

　　(四) 堆载预压

　　堆载预压是加速路基铺轨前的沉降和减小铺轨后沉降的一项重要措施，是高填及软基路基施工中的不可或缺的一道重要工序。堆载预压控制要点：一是预压土的宽度、高度、容重(≮18KN/m3)等须符合设计要求，以保证堆载预压土方的稳定性和加载重量。二是预压的时间应符合设计要求，一般在路基完成或施加预压荷载后要有6~12 个月的观测和调整期，并应经沉降变形趋势稳定、变形评估通过后方可卸除，兰新二线路基的预压期最短也均达到了12个月以上。但往往由于建设工期调整等因素，有其他个别铁路建设项目取消了堆载预压措施或预压期不符合设计要求、沉降变形没有稳定即卸除了预压土开始无砟轨道施工，这将可能导致沉降变形继续发展，甚至可能影响后期轨道的平顺性和运营安全，在经济方面也会造成不可挽回的损失。所以堆载预压的时间不可随意压缩，务必要保证。

　　(五)沉降变形观测与分析评估

　　由于受轨道扣件调整能力限制(15mm可调高量)，无砟轨道对路基沉降尤其是不均匀沉降的要求相当严格。工后沉降或不均匀沉降过大是导致路基铺设无砟轨道失败的主要原因。由于设计沉降量计算难以精确，施工过程影响因素较多，为确保把工后沉降控制在设计允许范围，必须进行系统的沉降变形观测与分析评估。

　　1沉降变形观测

　　⑴观测基本要求

　　沉降变形观测主要分三个阶段进行：分别是路基填筑阶段、填筑完毕自然沉降或预压阶段、铺轨以后及运营阶段。水准网的观测按照国家二等水准施测，对线下工程变形点的观测采用闭合或附合水准路线。观测断面设置按照设计文件要求进行，一般地段为50m设一观测断面，重点地段必要时可加密观测断面。每个断面设置的观测点为4个，即1个基底沉降板、左中右3个路基面观测桩(预压阶段设临时沉降板)，对软土、松软土地基还需设2个坡脚侧向位移观测桩。个别设计有要求的还要设置剖面沉降管或单点沉降计等。为确保观测精度，观测中实行“五固定”原则，即“固定水准基点、工作基点、固定人、固定测量仪器、固定监测环境条件、固定测量路线和方法”，以提高观测数据的准确性。

　　⑵控制要点

　　①沉降观测点的埋设：从路基开始施工直至铺轨试运营的整个过程均需要加强对沉降观测点加以保护。如沉降观测点遭到破坏或碰撞，或沉降板接管不牢、倾斜、PVC套管内灌砂等，测得的数据将不能代表路基的真实沉降，就会给路基沉降变形造成一种假象，从而影响沉降评估与预测的准确性。另外基底沉降板四周1~1.5m范围因大型压实机械不便操作，是路基的薄弱部位，须采用小型夯实设备加强夯实。

　　②观测要求：严格按水准测量规范的要求施测，参与观测的人员必须经过培训才能上岗，并固定观测人员;观测仪器精度等级、观测频次应符合要求;测段观测完成后，必须及时整理和检核计算、分析观测数据，当测量中误差超限或出现异常数据不能分析出原因时应及时进行重测。

　　③数据要真实可靠：因沉降观测工作量相对较大，工作较辛苦，因此曾有个别单位观测人员编造数据的情况。为保证观测数据的真实可靠，观测单位要配置足够数量的观测小组，一般每个观测小组任务量应控制在5km之内，同时监理单位或沉降变形评估单位要开展平行观测。

　　④观测时间：路基填筑完成或施加预压荷载后应有不少于6个月的观测和调整期。观测数据不足以评估或工后沉降评估不能满足设计要求时，应延长观测时间或采取必要的加速或控制沉降的措施。

　　2 沉降变形评估

　　无砟轨道铺设前，应对线下工程沉降作系统评估，确认工后沉降和变形符合设计要求。评估常用的有规范双曲线、修正双曲线、固结度对数配合法(三点法)、指数曲线法、遗传算法双曲线法、Verhulst法、Asaoka法、灰色系统GM (1, 1)算法等8种方法对实际观测的数据进行回归分析，来判定沉降变形的趋势，预测最终的工后沉降量，并以此为依据来确认是否符合无砟轨道铺设的条件。当通过沉降观测及评估，发现沉降趋势与理论推算相差较大时，可采用超载预压的措施加快沉降;或在基床顶面采用桩板结构，并对基底进行注浆处理，作为控制沉降的预备措施。

　　四结束语

　　高速铁路路基工程质量的好坏直接关系到路基工后的沉降，关系到无砟轨道的平顺性及运营的安全性、舒适性。通过本线路基施工经验总结得出，高速铁路路基施工从施工准备、地基处理、路基填料制备、填筑施工及采用的压实机械设备到堆载预压及沉降变形评估等整个过程都是至关重要的，每个环节都是路基质量控制成败的关键。在施工中如能够按部就班、科学有序组织施工，抓住控制要点，及时发现问题、总结经验，通过行之有效的质量管理措施，路基的施工质量及工后沉降变形是完全可控的。

　　参考文献：

　　1. 《高速铁路路基工程施工技术指南》

　　2. 《铁路工程土工试验规程》

　　3. 兰新铁路第二双线(甘青段)线下工程沉降变形观测指导方案

《浅谈高速铁路路基施工质量控制措施研究和应用》

本文由职称驿站首发，您身边的高端学术顾问

文章名称：浅谈高速铁路路基施工质量控制措施研究和应用

文章地址： https://m.zhichengyz.com/p-20525

免费咨询获取帮助

上一篇：探析道路桥梁工程伸缩缝施工质量技术的控制

下一篇：限制条件下的城市道路交通组织设计探讨