軟巖巖土填筑高鐵路堤施工及質量控制

欒艷

摘 要：本文針對高鐵路堤結構形式及應用的具體設計標準，軟巖巖土填料級配及顆粒直徑、選擇適宜類型的壓實機具等方面進行比較，結合軟質巖塊填筑路堤設計、質量檢測標準、施工工藝參數及檢測方法等相關內容提出應對措施。

關鍵詞：軟巖巖土；高鐵路堤；施工質量控制

中圖分類號：TU41 文獻標志碼：A

0 前言

某客運專線高鐵沿線路塹挖方中遇到泥質粉砂巖、泥質板巖、含礫砂巖、千枚狀板巖等多種類型軟巖，為研究高鐵采用堆積軟巖作為路基填料的相關情況，全面調查填筑高鐵路基的情況并進行現場填筑和動態試驗。根據高鐵設計相關規定，此類填料應加固或改良，以確保填筑路堤的質量。

1 高鐵路基結構形式及設計標準

路基結構形式、地基條件、填料及壓實標準、設計參數等都是高鐵路基結構設計中的重要內容。路堤填筑過程中，根據高鐵設計暫行規定要求，與上述要求不符的填料可進行改良。為使填土達到變形要求和強度，應對填料和壓實度進行控制。

路堤在基床下采用填料或改良土，地基應達到一定強度，對路堤具有安全支承作用，不破壞基底并達到剛度要求，地基不能產生與使用不適合的過量下沉。另外，即使發生地震也不能出現該情況，因高鐵嚴格控制沉降變形，所以，對地基具有較高要求。據有關研究結果顯示地基表面到兩倍深度路基基底寬度范圍內，路基沉降應不超過10cm，路基可基本滿足高速列車運行要求。

2 填料粒徑、級配及壓實機具的選擇

2.1 軟巖風化料受碾壓機械壓碎效果的影響

全風化及強風化軟巖在濕度相對變化程度不大時，通常不超過5MPa的抗壓強度，采用13.5t羊足碾壓實，按著地羊足的5%進行計算，約有3.4MPa的接觸應力。因羊足在碾壓過程中集中著力點，通常達到高于70%的破碎率。不管哪種碾壓機具，與室內擊實試驗相比，碾后都有較高的破碎率。

2.2 比較碾壓前后與室內擊實后的級配變化

針對以上填料，粗粒在碾前約含25%～50%。經羊足進行15遍碾壓實后，粗粒在壓實土中只剩3%～14%。而對試樣在室內進行2.68MJ/m3的功能擊實后，粗粒約有20%含量，羊足碾壓可達到70%～94%的破碎率。據此，軟巖風化料屬于寬級配粗粒土，可放寬對限制超徑礫及粗粒集中鋪土的要求。

2.3 填料性質的改善措施

在某工程建設中將山坡中采集到的泥質粉砂巖作為填料，受風化作用影響，不超過3m的山坡表層呈現出砂土狀，碎石殘存相對較少，風化嚴重的下部巖石呈現出褐色，沿層面產生開裂，具有沉積巖特征表現，開裂縫隙中具有一些水痕，吸水率約為15%，其強度在吸水后逐漸降低。隨浸水時間的延長或大氣干濕循環等作用的共同影響，尤其是受自然循環作用影響，破碎體在顆粒級配方面將產生一定程度的變化。開采的泥質粉砂巖填料一般都是處于山坡中，根據具體開采方法的不同也相應產生各不相同的結果。

以上采集的全風化及強風化泥質粉砂巖填料主要有三種方法：一種方法是挖掘機挖掘后向填筑地點進行裝車直接運輸；另一種方法是順山坡表面由推土機進行一層推集后裝車向填筑地點運輸；第三種方法是推土機推集后，反復鋪開不超過30m，多次進行推集使其混合，填料破碎后再運至填筑地點。以上方法在同一采料地點的填料粒度存在較大差別，根據級配曲線能夠發現，挖掘法約含60%的礫量（直徑超過20mm），混合法約含20%，填料采取混合法采集的級配優化十分明顯。在推鏟混合中將降低水分，如果水分降低到低于最佳含水量時，應進行適當灑水，不僅與最佳含水量要求相符，還使巖塊在填料中更容易破碎，進而使填料加速細粒化。

2.4 夯擊功不斷加大

在填料具有一定的級配及含水量時，應通過加大夯擊功使填土增大密度，全風化及強風化軟巖的填料采集試驗應用上述取土方法，鋪土厚度可達30cm左右，碾壓遍數不同與干密度之間也存在相應變化。

2.5 選擇壓實機具的具體要求

采用振動式光輪壓道機作為施工機具，基床底層填筑0.2m～0.4m厚，基床下路堤填筑0.4m～0.6m厚。含水量在碾壓過程中，控制最佳含水率保持在8%～13%。基床下路堤的碾壓遍數應達到2遍靜壓，振動碾壓達4～5遍；基床底層應達到2～3遍靜壓碾壓，振動碾壓應達到5～6遍。根據孔隙率、壓實度或地基系數的設計要求，選擇類型適宜的振動壓實機具，根據試驗數據確定填料松鋪厚度及壓實遍數。采用凸塊式振動壓路機進行壓實，機械達到15t自重，振動時可達到340kN的激振力。

2.6 控制風化巖土的粒徑

根據選擇不同壓實能力的壓路機，規定填料最大塊徑不超過40cm，其中大塊率在30cm～40cm的不超過10%。

2.7 施工技術的相應要求

室內重型機械實施相關試驗，對處理的路基地基和浸水或不浸水的基床底層、路堤的擊實標準進行確定。一些路堤浸水分層在填筑分層中應達40cm厚，未受到浸水部分分層應達到60cm厚，基床底層2.3m分層應達到40cm厚。

在壓實度方面，路堤浸水部分的本體壓實度應保持在0.95～0.98，應根據地基系數和孔隙率對路堤不浸水部分與基床底面之間進行控制，地基系數不低于130MPa/m，孔隙率小于30%；基床底層2.3m地基系數不低于150 MPa /m，孔隙率小于30%。

在控制填料含水量方面，軟巖巖土填料用于填筑路堤，表層黏性土在爆破挖裝前具有較高含水量，深層風化巖在含水量方面相對較小，爆破后一般采取挖裝混摻方式，含水量通常能夠達到10.3%的最佳含水量，在旱季雨水較少或天氣比較干燥時，含水量一般都相對偏小，整平填層后適當進行灑水并經過靜置10h以上再進行碾壓。雨季應確保含水量達到最佳值附近，以免雨水將其浸泡。

3施工質量控制

地基底部填土第一層處理時應對其加強碾壓，根據量測前后碾壓兩遍后不能發生下沉，嵌擠密實的填料，底部達到穩定的路基地基才能填筑第二層土。路基填筑按照分層進行，平整攤鋪，均勻并徹底碾壓，及時進行檢測并控制嚴格。填筑時分別檢測填料質量、填筑分層厚度、級配、各層寬度和平整度、填料壓實度及含水量等有關指標，其中用壓實度對路堤浸水部分進行控制，基床底層2.3m和路堤不浸水部分因較大的填料粒徑，作為衡量指標的地基系數和孔隙率采用承載板測出結果，填筑一層進行一次測試，壓實達不到要求就要對碾壓補充，翻拌、灑水、晾曬填料及處理換填等。

結語

綜上所述，通過對軟巖巖土填料級配及顆粒直徑、選擇適宜類型的壓實機具等方面進行比較分析，結合軟質巖塊填筑路堤設計、質量檢測標準、施工工藝參數及檢測方法等相關內容提出應對措施，對于提高高鐵路堤施工質量具有十分重要的作用。

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