高鐵曲線段路基基床表層施工技術

李林強

(中鐵十二局集團第三工程有限公司，山西 太原 030024)

1 工程概述

新建鄭(州)西(安)客專ZXZQ-3標，位于河南省三門峽市境內，起止里程DK170+400～DK210+600，全長40.2 km，其中路基約占總長的45%。路基占比較重要的地位。加快路基的施工，對整個工程的進度有極其重要作用。曲線段的基床表層由于其表面形狀復雜，尤其在緩和曲線段為漸變形式，施工困難費時，解決其施工方法，對于提高生產效率、施工質量、成本控制具有重要的意義。

2 鐵路總體設計

設計時速350 km，采用雙線無碴軌道，線間距5 m，曲線半徑大于7000 m，坡度不大于20‰。路基基床底層厚2.3 m的A組填料，基床表層厚0.4 m的級配碎石。

3 路基基床表層及軌道設計要求

1)鋼軌。

鋼軌采用60 kg/m，U71MnG，100 m定長無螺栓孔新鋼軌。

2)軌枕。

軌枕采用雙塊式軌枕，軌枕間距一般取650 mm，調整段軌枕間距可在600 mm～650 mm范圍內調整。

3)軌道結構高度見表1。

表1 軌道結構高度 mm

4)基床表層級配碎石要求。

基床表層級配碎石可采用天然砂礫材料，也可由開山石或天然卵石、礫石經破碎、篩選而成。級配碎石填料的粒徑級配應符合表2要求，且0.5 mm篩以下的細集料通過0.075 mm篩的顆粒含量應不大于66%。在粒徑大于16 mm的粗顆粒中帶有破碎面的顆粒所占質量的百分率不少于30%。級配碎石的篩分要求需符合表2要求。

表2 級配碎石的篩分要求

5)基床表層尺寸及壓實要求。

基床表層頂面寬13.6 m，標準厚度0.4 m。孔隙率不大于18%，EVD 不小于55 MPa，K30不小于190 MPa/m。

4 基床表層形狀尺寸的計算

1)直線段的無碴軌道基床表層結構形狀比較簡單。我國標準軌距為1435 mm，采用標準形狀的60 kg/m鐵軌，兩鐵軌中心距離為1508 mm。若采用其他型號鐵軌，兩鐵軌中心距離按規范調整，見圖1。

圖1 直線段的基床表層及軌道結構（單位：mm）

2)高鐵無碴軌道曲線段的路基基床表層形狀尺寸跟有碴軌道或一般公路的基床表層形狀大不一樣，有自身的特殊性，且比較復雜。鐵路路基的施工圖紙給出的標高尺寸是特定按照斷面給出的(如每隔20 m)，如果要得到任意里程的標高和尺寸，則要自己根據線路的平曲線和豎曲線的設計要求計算出來。計算出自身需要的里程斷面的尺寸，對施工來說，能帶來很大的方便。

高鐵無碴軌道路基的超高有以下要求:a.超高設計在基床表層上。b.超高采用外軌抬高方式，外軌抬高即保持內軌標高不變而只抬高外軌。c.曲線超高在緩和曲線全長范圍內線性順接。d.在平面方向上，內軌面與外軌面連線的中點與設計軌道中心線重合。e.由于高鐵曲線半徑大(一般大于7000 m)，故軌距不加寬。

根據超高的特點，其曲線段的無碴軌道結構形狀見圖2(以左轉為例):

其中，h為超高;H內為內軌面中心標高(即設計線路標高);H外為外軌面中心標高;XL為內軌面中心至設計軌道中心線的距離;XR為外軌面中心至設計軌道中心線的距離;L為軌道結構高度，即內外軌面連線至支承層底部的垂直距離;S為支承層寬度;XA為內軌A點至設計軌道中心線的距離;XB為外軌B點至設計軌道中心線的距離;HA為內軌A點標高;HB為外軌B點標高。

圖2 曲線段無碴軌道示意圖（單位：mm）

3)曲線段各尺寸計算。

首先計算超高值。

a.在圓曲線段內，h=該曲線段的設計超高值h設。b.在緩和曲線段，h=h設×ls/lh，其中，lh為設計緩和曲線長度;ls為該計算里程點至HZ點或ZH點的線路長度，見圖3。

其余各尺寸值計算如下(按標準軌距和標準60 kg/m鐵軌計算):

以上計算結果是假定兩鐵軌中心距為1508 mm，如果是其他軌距只需用實際軌距替換1508即可。圖3假定線路是左轉彎的，如果是右轉彎，只需保證XA，HA是指線路內側的，XB，HB是指線路外側的，其計算結果不變。

圖3 緩和曲線段的ls取值示意圖

5 曲線段基床表層的施工

1)為施工及放樣方便，先將所需斷面的XA，HA，XB，HB求出并列表，并用excel或編程計算器編出程序，可以方便求出任意斷面的 XA，HA，XB，HB。

2)合理分層施工。

雙線高速鐵路的基床表層呈折線狀，有多個面，其中2，4面為承力面，見圖4。

圖4 曲線段基床表層示意圖（單位：mm）

以線路左轉、超高150 mm為例，左線超高的一側級配碎石厚度達到676 mm，右線超高的一側級配碎石厚度達到820 mm。如果按一層填筑，則很難達到壓實要求，且不滿足施工規范。分兩層填筑，如圖4虛線所示，每層厚度可以滿足規范要求和壓實度要求，且為最經濟及方便。

分層厚度要根據最厚處確定，如最厚為820 mm時則將其平均分為兩層，級配碎石較薄的地方適當調整，可將第一層的填筑厚度按照左右半幅分開，即分成兩個折面，如圖4虛線所示。按照實際情況調整，最厚處的厚度要保證便于壓實。

3)施工機械的選擇。

由于基床表層頂面有5個折面，重點在于平整機械的選擇。選擇的方案見表3。

經過以上技術及經濟效益對比，曲線段的基床表層級配碎石攤鋪采用平地機，以提高經濟效益。

其他施工機械:推土機、大型振動壓路機、手扶振動壓路機、運輸車輛等。

4)施工工藝。

基床表層級配碎石分兩層施工。為減少運輸車輛在第一層級配碎石的碾壓，進行分段施工，約200 m為一段。每段施工完成后，接著施工下一段。施工工藝流程見圖5。

表3 攤鋪機械對比表

圖5 曲線段基床表層施工工藝流程圖

關于施工工藝的幾點說明:

1)表層施工前，應該保證基床底層頂面符合驗標規要求:平整度不大于15 mm，用2.5 m長直尺測量;橫坡偏差±0.5%，坡度尺測量;寬度不小于設計值;中線至邊緣距離允許偏差為0 mm～50 mm。另外，如果基床底層頂面的平整度差，會加大平地機對攤鋪厚度均勻的難度和影響施工質量;如果寬度不足，會影響基床表層的寬度。

2)由于平地機的攤鋪寬度最大也就4 m，不可能全斷面攤鋪，且內側半幅和外側半幅不在同一個平面，所以基床表層下層按半幅施工。先施工曲線外側半幅，后施工的內側半幅能對其有搭接碾壓。

3)同理，先施工④面，后施工②面就是對④面搭接碾壓。

4)碾壓好④面才能上輪胎式挖掘機平整⑤面，輪胎式能避免對碾壓好的級配碎石的破壞。同理施工③面也一樣。

5)①面大致為水平面，②，④面是主要承力面，雖是斜面，但斜度不大，可以用大型壓路機碾壓。在振動碾壓過程中，壓路機的碾壓輪會往低處滑落，只要稍微調整前進方向即可，如圖6所示。

6)③，⑤面的坡度較陡，不適宜大型機械碾壓，可用手扶壓路機碾壓密實。

7)碾壓過程按照靜壓2遍～3遍，弱振2遍～3遍，強振3遍，靜壓收光的壓實工藝。

8)在攤鋪②，④面時，適當超鋪寬度，既可以保證②，④面邊緣的壓實質量，多余的級配碎石還可以用于鋪設③，⑤面。到時③，⑤面只需人工輔助輪胎式挖掘機平整即可，無需重新上料，如圖7所示。

圖6 壓路機行駛方向示意圖

圖7 超填及利用級配碎石示意圖

9)測量人員要現場跟蹤測量，隨時對標高和位置跟蹤控制。

10)攤鋪好的級配碎石要緊跟著碾壓，避免水分的蒸發流失。如果填料過干，要及時灑水，保證含水率，保證碾壓質量。

11)在施工路肩電纜槽和漿砌片石護肩的時候，可以將路肩多余級配碎石利用至線路中間的線間回填級配碎石，且避免級配碎石的運進和運出，節約成本。

6 經驗總結

一個作業面需要設備為平地機1臺，大型壓路機1臺，手扶壓路機1臺，輪胎式挖掘機1臺，輔助平整工人5人，測量4人，滿足了施工要求。現場施工合理，可操作性強，效率高，一個工作臺班平均施工200 m～300 m，加快了施工進度，產生較大的經濟效益。

［1］陳秀方.軌道工程［M］.北京:中國建筑工業出版社，2004:88-110.

［2］王 進.鐵路工程施工［M］.北京:中國鐵道出版社，2002:11-18.

［3］中鐵十二局集團有限公司.客運專線鐵路路基工程施工質量驗收暫行標準［S］.北京:中華人民共和國鐵道部.