客運專線無碴軌道路基施工需注意的幾個問題

郝又猛

與普速鐵路相比,客運專線對線路平順性、穩(wěn)定性提出了嚴(yán)格的要求。相對于橋隧工程而言,在土質(zhì)路基上修建無碴軌道高速客運專線,其技術(shù)復(fù)雜程度和質(zhì)量控制難度尤為突出。在高速條件下的路基工程必須從路基結(jié)構(gòu)、填料選擇、施工工藝、壓實標(biāo)準(zhǔn)等方面嚴(yán)格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),尤其要注意地基處理、填料質(zhì)量、過渡段填筑等方面的質(zhì)量控制。

1 地基處理應(yīng)注意的問題

我國現(xiàn)行的“無碴軌道鐵路設(shè)計指南”及“客運專線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定”均規(guī)定一般地段無碴軌道土質(zhì)路基工后沉降量小于15 mm,并對路基差異沉降提出了控制標(biāo)準(zhǔn),路基變形控制已成為高速客運專線路基工程設(shè)計施工的一個重要控制因素。控制路基工后沉降的關(guān)鍵在于控制支承路基地基的沉降,而地基的沉降控制主要在于地基條件及地基處理質(zhì)量。我國現(xiàn)行的設(shè)計暫規(guī)、驗收標(biāo)準(zhǔn)及施工指南均強調(diào)了路基施工前的地質(zhì)核查工作,但在實際施工時,這項工作并未引起足夠的重視。

1.1 地質(zhì)核查方法及內(nèi)容

常用的地質(zhì)核查方法主要包括:采用靜力觸探、鉆探等手段,進行地層巖性、分層厚度、物性指標(biāo)、比貫入阻力 Ps及地基基本承載力等地質(zhì)資料的核對,必要時還應(yīng)進行代表性載荷試驗以核對地基土的承載力,評判地基土是否與設(shè)計相符。結(jié)合筆者在武廣客運專線及京滬高速鐵路上路基施工經(jīng)驗,為便于現(xiàn)場操作掌握,建議不同地基土的核查方法可參照表1選用。

1.2 地基條件

對于無碴軌道路基在“施工技術(shù)指南”條文說明中對處于基床范圍內(nèi)的地基土換填前提條件其實是有定義的,即地基應(yīng)滿足Ps≥1.8 MPa或 σ0≥0.2 MPa;“無碴軌道鐵路工程驗收標(biāo)準(zhǔn)”中對過渡段的地基條件也提出了要求,其中路堤高度H≤3.0 m的路堤,原地面處理后的質(zhì)量有明確的標(biāo)準(zhǔn),H＞3.0 m時,過渡段基底原地面平整后,用振動碾壓機碾壓密實,地基系數(shù) K30≥60 MPa/m,二次變形模量 EV2≥45 MPa。鑒于以上現(xiàn)狀,結(jié)合武廣客運專線路基施工實踐,建議在設(shè)計對地基條件未作明確要求的情況下,對于低矮路堤及路塹地段在進行基地?fù)Q填前地基條件可參照表2進行檢驗控制。

地基深層加固處理在質(zhì)量控制環(huán)節(jié)容易忽視的問題主要有兩方面:1)樁間土的檢測標(biāo)準(zhǔn);2)復(fù)合地基褥墊層的壓實標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)行的驗收標(biāo)準(zhǔn)及施工指南對以上問題未做硬性規(guī)定。根據(jù)筆者的理解,建議對上述部位的檢測驗收,可以比照路基填土相應(yīng)部位的壓實標(biāo)準(zhǔn)進行質(zhì)量控制,并且滿足樁間回填土壓實標(biāo)準(zhǔn)K≥0.9。

表1 不同類別地基土地質(zhì)核對方法

表2 低矮路堤及路塹地基條件

2 路基填料選擇應(yīng)注意的問題

根據(jù)合武鐵路膨脹土改良填料路基填筑施工經(jīng)驗及武廣客運專線路基填料試驗分析,建議用于客運專線的路基填料除滿足常規(guī)土工試驗要求的填料分組類別、壓實性能以及物理力學(xué)指標(biāo)外,還應(yīng)分別參考以下技術(shù)要求:

1)母巖強度大于30 MPa;軟化系數(shù)大于 0.75。2)陽離子交換量CEC(NH4+)＜170 mmol/kg。3)自由膨脹率 Fs＜40%。4)蒙脫石含量 M＜7%。5)液限 WL＜40%,且塑性指數(shù) Ip≤17。6)崩解率:≤1%。7)有機質(zhì)含量:≤5%。

表3 路基填料質(zhì)量檢測

需要特別指出的是對軟巖風(fēng)化崩解物填料以及花崗巖全風(fēng)化物填料,雖然根據(jù)篩分,其顆粒組成類似于土質(zhì)砂類土或土質(zhì)角礫土B組填料,但由于其組成成分復(fù)雜,組顆粒分布不均勻,其水理性差,并且路基在壓實過程中填料的組分往往會發(fā)生顯著的改變,對路基的長期穩(wěn)定性存在不利影響,因此軟巖風(fēng)化崩解物填料以及花崗巖全風(fēng)化物填料一般不能直接用作路基填料。

3 過渡段施工應(yīng)注意的問題

路基與橋涵、隧道以及橫向結(jié)構(gòu)物間在剛度與變形的差異是導(dǎo)致鐵路軌道不平順的直接原因。為解決路基與結(jié)構(gòu)物過渡的問題,一般采用設(shè)置過渡段的措施。過渡段的結(jié)構(gòu)一般為倒梯形,采用摻5%水泥的級配碎石填筑。從級配碎石最佳級配選定及壓實工藝來看,現(xiàn)場上檢測指標(biāo)很容易達(dá)到設(shè)計及驗收標(biāo)準(zhǔn)的要求。值得關(guān)注的是,級配碎石加入5%水泥后,其物理性質(zhì)已由散粒集料狀態(tài)向混凝土干硬狀態(tài)過渡,與低標(biāo)號混凝土有很多相似特性,且壓實密度與含水量、檢測時間密切相關(guān)。檢測統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,水泥穩(wěn)定級配碎石壓實指標(biāo)的檢測結(jié)果往往會遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于驗收標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),個別甚至達(dá)到3倍～5倍,并且在規(guī)定的檢測時間以后重復(fù)檢測發(fā)現(xiàn),隨著時間的延續(xù),級配碎石各項檢測指標(biāo)還呈現(xiàn)增長的趨勢,這與設(shè)置過渡段的初衷似乎有所背離,不利于路橋剛度的平順過渡。分析原因,主要是由于在設(shè)計暫規(guī)中對過渡段級配碎石中水泥的建議摻量為3%～5%的P.O32.5水泥,而目前的設(shè)計文件普遍要求為摻5%無水泥標(biāo)號的級配碎石,現(xiàn)場實際均是按照新的水泥標(biāo)準(zhǔn)摻用了5%P.O42.5水泥,無論是摻量還是標(biāo)號都較設(shè)計暫規(guī)有所提高。因此,對于過渡段級配碎石水泥摻量問題,筆者建議可參考德標(biāo)3.6%的摻配比例,或者通過現(xiàn)場工藝試驗確定。

4 結(jié)語

客運專線路基工程是一個較復(fù)雜的系統(tǒng)工程,影響路基平順性及長期穩(wěn)定性的因素主要在于各個環(huán)節(jié)施工質(zhì)量的控制。路基的平順性主要與地基處理、壓實質(zhì)量、過渡段質(zhì)量密切相關(guān);路基的長期穩(wěn)定性還取決于填料的質(zhì)量、防排水施工質(zhì)量等。特別對于無碴軌道路基工程而言,路基一旦出現(xiàn)病害,將給后續(xù)運營維修帶來極大的困難,因此高速客運專線路基工程,在建設(shè)過程之中就必須從根源上對影響路基工程質(zhì)量的各個方面嚴(yán)格控制。

[1] 鐵建設(shè)[2005]160號,客運專線鐵路路基施工質(zhì)量暫行驗收標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] 經(jīng)規(guī)院[2005]110號,客運專線鐵路路基施工技術(shù)指南[S].

[3] 鐵建設(shè)[2007]85號,客運專線無碴軌道鐵路工程工程質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4] 鐵建設(shè)[2007]147號,新建時速300～350公里客運專線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定[S].

[5] 鐵建設(shè)[2005]158號,客運專線鐵路無碴軌道鋪設(shè)條件評估技術(shù)指南[S].

[6] TB 10102-2004,鐵路工程土工試驗規(guī)程[S].

[7] 鐵建設(shè)函[2005]754號,鐵路客運專線無碴軌道鐵路設(shè)計指南[S].