季節(jié)性凍土地區(qū)客運專線路基基床結(jié)構(gòu)優(yōu)化

王珣，時偉

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100123）

1 概述

哈大鐵路客運專線沈陽至哈爾濱段，位于東北中部平原重度季節(jié)凍土區(qū)，正線全長473.206 km，路基長103.92 km，占正線長度的21%。原設(shè)計路基基床厚度3.0 m，基床表層由0.3 m厚無砟軌道混凝土支承層和0.4 m厚級配碎石層構(gòu)成；混凝土支承層以外的路基表面設(shè)瀝青混凝土防排水層，厚度8 cm；基床底層厚度2.3 m，由上到下為0.2 m砂及土工材料隔斷層，0.8 m厚AB組填料防凍脹層，1.3 m基床底層填筑層，填料為改良土或AB組填料。

在路基基床填筑過程中，發(fā)現(xiàn)若采用原設(shè)計的基床結(jié)構(gòu)，表層級配碎石難以達到壓實標準，而且在無砟軌道、路基接觸網(wǎng)基礎(chǔ)、電纜溝槽施工完成后，原設(shè)計的瀝青混凝土防水層施工難度很大，大型攤鋪機械及大型碾壓設(shè)備難以施工，采用人工攤鋪及碾壓，難以達到質(zhì)量標準，因此需要對路基基床結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，以達到要求。本文就對該線路路基基床表層級配碎石結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案進行研究，針對原方案中的不足提出優(yōu)化方案，并通過現(xiàn)場試驗檢驗優(yōu)化方案的效果。

2 工程地質(zhì)

選定DK609+430～DK609+630為試驗段。該段的地質(zhì)情況從上到下依次為：黏質(zhì)黃土：呈層狀分布于二級階地地表，厚0.5～5 m，土質(zhì)較均勻，硬塑；中砂：呈層狀分布于黏質(zhì)黃土層下部，厚0.5～6.4 m，砂質(zhì)較均勻，中密為主，局部密實，潮濕～飽和；粗砂：呈透鏡狀分布，厚0.6～4.5 m，砂質(zhì)較均勻，主要成分為石英、長石、云母等，密實，潮濕～飽和；泥巖夾砂巖：泥巖為主，夾有薄層砂巖，以黏土礦物為主，成巖較差，風(fēng)化產(chǎn)物為土狀，全風(fēng)化～強風(fēng)化，厚10～16 m。其中，黏質(zhì)黃土具凍脹性，泥巖具弱膨脹性。地下水水位3.3～7 m，主要為第四系孔隙潛水，隨季節(jié)性降水而漲落，季節(jié)最大凍深148 cm。

3 基床結(jié)構(gòu)填筑試驗

3.1 填筑方案

施工中，由于原設(shè)計方案不能滿足標準，所以及時選取試驗段，采用兩種方案對級配碎石層進行填筑試驗。A方案是采用10 cm厚中粗砂墊層，中間鋪設(shè)1層兩布一膜，上方填50 cm級配碎石；B方案是在基床底層頂面直接鋪設(shè)兩布一膜，上覆5 cm中粗砂，再鋪設(shè)15 cm厚的AB組填料，AB組填料上再填筑40 cm厚級配碎石。

3.2 試驗結(jié)果

碾壓完成后，表層級配碎石檢測的試驗數(shù)據(jù)見表1。

表1 級配碎石填筑試驗結(jié)果（分層厚度0.2 m）

由表1可以看出：方案A，級配碎石除孔隙率滿足要求外，其它檢測指標均不合格；方案B，除Ev2/Ev1不滿足要求，其余指標合格。因此，填筑試驗方案A和B均不能完全滿足要求，需要進行優(yōu)化，且方案B要優(yōu)于方案A。

4 基床結(jié)構(gòu)優(yōu)化

4.1 優(yōu)化方案

針對上述兩個方案的比較，選擇對方案B進行優(yōu)化。將B方案中15 cm的A、B填料改為級配碎石換填，并在DK620+650～DK620+750里程段開展現(xiàn)場填筑試驗研究。

4.2 填筑施工工藝

填筑壓實按照橫向全寬、縱向水平分層填筑施工[1]。

作業(yè)區(qū)段劃分：驗收基床底層區(qū)段、攪拌運輸區(qū)段、攤鋪碾壓區(qū)段、檢測修正區(qū)段。從隔斷層頂面開始填筑級配碎石。

采用重型光輪振動壓路機進行碾壓，使其達到規(guī)定壓實度，且表面須平整，各項指標符合設(shè)計要求。經(jīng)過反復(fù)比選，確定出路基填筑施工技術(shù)控制參數(shù)見表2。

表2 優(yōu)化方案填筑施工技術(shù)參數(shù)

4.3 檢測數(shù)據(jù)

根據(jù)優(yōu)化方案填筑后，路基試驗段的試驗結(jié)果見表3。

由表3可以看出，在對方案B進行優(yōu)化后，即采用基床底層頂面直接鋪設(shè)兩布一膜，上覆5 cm中粗砂，再鋪設(shè)55 cm厚級配碎石的路基基床結(jié)構(gòu)，各項檢測指標均達到驗標要求，可在該工程中推廣采用。

表3 優(yōu)化后級配碎石填筑試驗結(jié)果

4.4 基床防水層優(yōu)化

路基基床原設(shè)計8 cm厚防水層，使用材料為瀝青混凝土。而且在防水層施工之前，無砟軌道、路基接觸網(wǎng)基礎(chǔ)、電纜溝槽均已施工完成。按照原設(shè)計方案，路基防水層應(yīng)使用瀝青混凝土攤鋪設(shè)備施工，沿線路縱向，分為3個窄條的攤鋪區(qū)域使機械難以操作，采用人工攤鋪及碾壓，難以達到質(zhì)量標準。

為了便于施工，同時保證防水層施工質(zhì)量，防止地表水下滲造成凍害。采用C25纖維混凝土作為防水層材料，與橋面防水采用同種材料，由于摻加了合成纖維材料，可以減少由于溫差和收縮產(chǎn)生的裂縫[2]。易于操作，質(zhì)量也可以保證。兩個方案的比較見表4。

表4 基床防水層比較

5 結(jié)論

1）基床結(jié)構(gòu)的設(shè)置必須使各結(jié)構(gòu)層滿足驗標和相關(guān)規(guī)范的要求，減薄砂墊層的層厚，將A、B填料改為級配碎石可有效解決上覆級配碎石壓實指標不合格問題。

2）瀝青混凝土防水層施工難度很大，大型攤鋪機械及大型碾壓設(shè)備難以施工，采用人工攤鋪及碾壓，難以達到質(zhì)量標準。纖維混凝土防水層能有效解決這一問題，摻加纖維材料能減少由于溫差及收縮產(chǎn)生的裂縫，可保證服役時間。

[1]竇紅波.淺談季節(jié)性凍土路基隔離層的設(shè)置[J].四川建筑，2006，26（3）：61-62.

[2]司劍鋒.季節(jié)性凍土地區(qū)保溫護道的設(shè)置原則[J].鐵道標準設(shè)計，2008（2）：26-28.