重載鐵路黏土包砂路基填筑施工技術

周伍藝

（中鐵三局集團第五工程有限公司，山西 晉中030600）

1 引言

蒙西至華中煤運鐵路北起內蒙古，終至江西吉安，是全國在建最長的重載鐵路，其24 合同段一工區位于湖北荊州公安縣境內，地處長江中下游江漢平原，河渠交織，地勢平坦，鐵路穿越基本農田，地質主要為淤泥質粉質黏土、淤泥、粉砂夾粉質黏土以及細砂。管段路基本體填筑原設計為C 組料填筑，由于當地缺少土源，若全部采用外購，存在費用大、工期長、成本高等問題，十分不經濟。為解決料源緊張、費用高的難題，加之項目地處長江流域，粉細砂眾多，所以把C 組填料變更為黏土包砂。然而我國現有工程案例中多采用砂料來填筑公路斷面，在鐵路工程中采用砂土填筑路基情況較少，在重載鐵路中的應用更加少見，無成熟工藝參考。承擔本工程建設后，針對重載鐵路砂料填筑碾壓工藝不成熟、粉細砂上料困難、碾壓質量難以保證等一系列難題，開展了重載鐵路黏土包砂施工技術研究，一方面充分利用當地資源，解決了原材料問題，減少大量棄方量和借方量，降低成本投入，保護了生態環境；另一方面通過對工藝的試驗研究，解決了上料困難、砂子碾壓不密實等問題，提高了路基主體施工效率，保證了施工質量。

2 工藝原理

采用黏土包砂技術施工路基不需要設置取棄土場，直接利用長江內粉細砂填筑，減少了大量的棄方量和借方量，減少運距，節省了投資，保護了生態環境；同時結合砂芯包邊土頂部排水功能和邊坡防護形式，解決了邊坡沖刷失穩、浸水弱化等問題，經過雨季考驗和跟蹤觀測表明，路基性能穩定、邊坡安全、沒有出現質量缺陷，完全能夠滿足重載列車的正常運行。黏土包砂路基設計參數：基床以下路基本體兩側采用水平寬2.0m 的C 組黏性土填料包邊，中間采用粉細砂填筑。邊坡高度大于6m 時，于路堤邊坡向內側設寬度不小于3m 的雙向土工格柵（TGSG25-25kN/m），每隔0.6m 鋪設1 層。路基本體頂部以下0.3m 全斷面鋪設1 層復合土工膜，兩側包邊的位置鋪設軟式透水管。路基斷面尺寸如圖1 所示。

圖1 砂芯外側黏土包邊路基斷面圖

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 墊層平整、測量放線

墊層施工完成后，頂面做成4%的橫向排水坡。技術人員采用全站儀依據施工圖規定尺寸放出路堤坡腳線，打入竹竿，進行水平測量，在兩側竹竿上綁紅布條標示出每層填筑厚度。

3.2 分層填筑

包邊土及砂采用長江碼頭外購合格填料，自卸汽車運至施工現場，施工現場由專人指揮車輛卸土，包邊與砂料填筑同時進行。為保證邊坡寬度及壓實質量，包邊土填筑時，按照橫斷面放出包邊內、外邊線并每側加寬50cm 填筑；砂料填筑前在路基上用石灰繪制網格，自卸汽車每車運輸方量約為19.6m3，網格大小8m×7m，卸料由專人指揮，做到一車一格，保證卸料均勻，便于攤鋪、平整以及松鋪厚度滿足要求[1]。

3.3 攤鋪整平

1）卸料完成后，采用SD320 推土機配合20t 壓路機進行碾壓平整，并配合人工修補。

2）填料推平后，采用平地機精平，個別區域推土機和平地機施工不方便時由裝載機或挖機輔助把料攤平。

3）攤鋪過程中，根據事先所插標桿高度來大致掌握實際的松鋪厚度，松鋪厚度控制在35cm，壓實系數1.167。

3.4 含水量控制

攤鋪前及攤鋪過程中及時對砂料含水率進行檢測，含水率不滿足要求時采用灑水或翻曬處理，根據試驗段成果，表層以下砂層的最佳含水量控制在6%～11%為宜[2]。

3.5 碾壓密實

1）為減小填層水分損失，保證碾壓時所需的含水量，攤鋪后及時采用推土機預壓2 遍。

2）預壓后采用壓路機靜壓2 遍，然后采用推土機碾壓，推土機碾壓采取縱、橫向結合的方式進行碾壓，第一遍縱向碾壓后，下一遍采用橫向碾壓，如此交替進行，壓實順序按照先兩側、后中間進行碾壓，推土機行駛速度不超過4km/h（見圖2）。各施工段落交接處，須重疊碾壓，縱向搭接長度不小于2m，行與行之間壓實推土機輪跡重疊不小于10cm[3]。

3）粉細砂碾壓遍數為推土機5 遍，壓路機2 遍，包邊土壓路機碾壓5 遍，后對填料進行相對密度、地基系數K30、壓實系數試驗檢測，試驗檢測滿足要求后才能進行下道工序施工。

3.6 質量檢測

碾壓完成后，對包邊土進行地基系數K30、壓實系數檢測，粉細砂相對密度、地基系數K30試驗檢測（見圖3）。地基系數K30每填高0.9m，縱向每100m 檢查2 個斷面；相對密度和壓實系數每層沿縱向每100m 等間距檢查2 個斷面；在同一斷面上各項檢測分別5 個點。

圖2 橫向碾壓

圖3 砂芯K30 檢測

3.7 其他操作要點

1）砂料填筑后表層厚10cm，由于風干松散運輸車輛無法在其上面行走，為提高填筑效率，在已經填筑好的砂層上鋪設一條鋼板通道（見圖4），鋼板兩側采用竹竿綁紅布的方法來標識鋪設鋼板的位置，確保車輛行走在鋼板上將材料運輸到指定位置（見圖5）。施工中采用邊填筑邊移動鋼板的方法，有效提高鋼板循環利用率。

圖4 鋪設鋼板運料通道

圖5 粉細砂上料

2）包邊土含水率過大時無法碾壓，需要翻拌晾曬（見圖6），但會影響填筑效率，因此，對含水率較大的包邊土摻拌水泥（見圖7），減少翻拌晾曬等待時間。

圖6 包邊土翻拌晾曬

圖7 包邊土摻拌水泥

4 技術先進性

1）在土源匱乏、砂源豐富地區，采用粉細砂填筑路基本體，解決了路基填料缺乏的困難，避免大量占用土地，減少了棄方量和借方量，節省成本投入，保護了生態環境。

2）創建了路基填筑粉細砂黏土包邊一體化復合結構及其施工方法，路基性能穩定、邊坡安全、質量可靠，能夠滿足重載列車運行要求。

3）通過試驗段研究，總結出一套成熟的砂料路基填筑碾壓工藝，保證了砂料碾壓密實度，提高了機械利用率，減少了人力物力投入。

4）采用移動式鋼板鋪設運輸通道的方法，解決了上料困難的問題；同時，施工中邊填筑邊移動鋼板的方法，提高鋼板循環利用率，節約了鋼板材料。

5）通過對包邊土摻拌水泥的措施，減少了因包邊土含水率過大無法碾壓而進行翻拌晾曬的時間，保證了工期，提高了工效。

5 結語

蒙華鐵路通過改變傳統路基本體借土填筑施工工藝，采用砂芯外側黏土包邊技術進行重載鐵路路基填筑，充分利用了當地地材，解決了土源困難的問題，減少了棄方量和借方量，同時通過工程實際應用，提高了機械設備使用效率，降低了成本投入，有效確保了重載鐵路路基填筑施工質量。粉細砂填料尤其河砂填料在我國有廣泛分布，應用較少，本技術研究形成的重載鐵路砂性土填料路基結構形式及施工工藝，可指導鐵路及其他行業粉細砂填料的設計施工，應用前景廣闊。