高速鐵路路基試驗段的填筑施工技術

蔡 天

(中交第三航務工程局有限公司交建工程分公司，上海 200030)

1 工程概況

以某高速鐵路建設項目實例作為研究對象，該項目屬于客運專線，線路車速設計為350 km/h，正線間距設計為5 m。路床表面使用級配碎石進行填筑，填筑層厚度為40 cm，路床的底層以及路堤則使用AB料進行填筑。回填料使用自卸汽車運輸至施工現場以后，使用推土機完成回填料鋪設工作，然后使用平地機對回填料進行精細化平整處理，最后使用壓路機碾壓。當路堤預壓完成且路堤已經出現沉降趨向于穩定狀態以后，則開始對路床進行施工。級配碎石可以直接在拌合站進行攪拌，使用自卸汽車將級配碎石運輸至施工現場。使用多臺鋪料機同時鋪設，然后使用壓路機碾壓，最后利用膠輪壓路機進行收光處理。路堤回填的過程中嚴格遵照“三階段、四區段、八流程”展開作業。在客運沿線挑選120 m作為試驗段，在試驗段內填筑AB料。

2 路基試驗段實施

正式施工之前，應清晰掌握地下管線的分布情況，查看管線歷史改遷數據；檢查各種檢測儀器，檢查的重點集中在各種檢測儀器的精準度方面；測量放線，對地面的標高進行測量，并復核路堤邊角處標高[1]；回填料試驗開始施工。

2.1 填筑施工

1)放線。下承層施工完畢后測量人員進行放線，直線斷面20 m一個斷面，每斷面放置3個標高樁，測量并記錄原下承層標高；測量后將數據上報監理工程師，現場技術人員根據測量樁位，結合每層虛鋪厚度，每車方量19～21 m3，撒白灰放出7 m×7 m網格線。網格交點處人工堆砌填筑標高標志，尺寸20 cm×20 cm，頂部平整拍實，點白灰做出標識，邊坡處用竹竿做出填筑高度標識，實行雙控。

2)控制填料質量及松鋪厚度。傾倒在網格內的填料，在攤鋪前檢查填料是否均勻，是否有粗細顆粒嚴重離析現象，若有則采取機械配合人工進行施工現場二次拌合，確保填料均勻。按自卸汽車每車的方量和松鋪厚度計算每個方格內的卸土車數，以控制填料的松鋪厚度。松鋪厚度按32、35、38 cm三種控制。根據壓實機械組合、壓實遍數及檢測結果找出不同類別填料的最佳松鋪厚度。

3)分層填筑。采用機械化施工，自卸汽車運輸，推土機初平、平地機精平、壓路機碾壓。采用按橫斷面全寬縱向分層填筑壓實方法。填層頂面根據設計要求形成從中心向兩側的橫向排水坡，填鋪順序從兩側向中心進行，采用后退法填鋪，填筑虛鋪厚度嚴格按照試驗段施工方案規定值進行控制。為了保證邊坡壓實質量，填筑時路基兩側各加寬50 cm。

4)攤鋪整平。布料后用推土機對卸好的填料沿路線縱向進行攤鋪，并控制松鋪厚度不大于38 cm。推土機對攤鋪好的填料沿線路縱向進行初步平整，使攤鋪表面較為平順，橫縱向坡度較為順暢。同時對路肩部分進行初步碾壓，以防止下道工序機械施工時造成路肩的松塌。在推土機初平后，還需用平地機沿路線縱向進行精平，使填鋪表面無顯著的局部凹凸，以保證壓路機表面能均勻地接觸地面進行碾壓，達到壓實效果。精平期間，采用標高墩和帶標記的竹竿之間掛線的方法進行高程控制，終平后進行左中右三個斷面水準高程測量，進行填鋪面的橫向(路拱橫坡坡率4%)、縱向坡度的控制，松鋪厚度相差較大時配合人工進行調整。松鋪后測量松鋪高程h1，松鋪厚度Δh1=h1-h0(下層高程)。

2.2 試驗結論

通過本試驗段的施工和各項檢測數據的匯總分析，可得出以下結論，如表1所示。

表1 松鋪系數計算匯總表

試驗段路基填料的大然含水量在6%～8%，按38 cm松鋪厚度進行攤鋪，采用機械驅動壓路機實施碾壓。在完成該段路基填筑后進行承載頂壓，每隔100 m設置一個沉降觀測點，觀測結果表明，頂壓期和頂壓期結束后各沉降觀測點的觀測值都小于10 mm，采用地基系數、孔隙率、二次變形模量和動態變形模量四項指標檢驗路基壓實情況。結果表明，四項指標的檢測合格率為100%。以上實驗過程可當作施工樣板。

1)通過試驗記錄了在同一種填料情況下，不同層厚得出的不同的松鋪系數，當壓實系數一定時，層厚越大松鋪系數越小。

2)通過試驗確定在填料種類相同的情況下，松鋪厚度在40 cm時，需要采用碾壓組合方式(靜壓1遍+弱振1遍+強振4遍+靜壓1遍)方能達到路基填筑要求；松鋪厚度為35 cm時，采用碾壓組合方式(靜壓1遍+弱振1遍+強振2遍+弱振1遍+靜壓1遍)可滿足路基的填筑要求，松鋪厚度為30 cm時，采用碾壓組合方式(靜壓1遍+弱振1遍+強振2遍+靜壓1遍)可滿足路基的填筑要求。

綜合比較得出當填料的松鋪厚度控制在35 cm時，松鋪系數約為1.176，可以獲得最經濟的碾壓遍數：即靜壓1遍+弱振1遍+強振2遍+弱振1遍+最后1遍靜壓收光。

3)通過試驗段的施工，結合本標段實際情況，得出最佳機械施工組合(一個作業面)：斗山DH258LC-7挖掘機1臺，山工SEM919平地機1臺，柳工CLG6122振動壓路機1臺，山工SD16推土機1臺，沃爾沃EC360BLC，柳工50裝載機1臺，自卸汽車6臺。

4)后續施工過程中，每填筑一定數量后，將對填料的顆粒級配、液塑限、擊實及顆粒密度等項目進行復查。每層松鋪后即對填料含水率進行檢測，將其控制在±2%范圍內，含水率過高時采取翻松晾曬措施，含水率過低時采取灑水翻拌措施，以獲得最佳的壓實效果。

3 施工技術

3.1 填筑面放樣

利用全站儀測量出路基部分的中心線與邊線的具體部位，按照10 m的間距安裝木樁并灑白灰進行標記。試驗段內的虛鋪系數按照1.3的標準進行試驗，結合虛鋪系數以及自卸汽車單次運輸量來制定出填筑料的運輸方案。

3.2 基床以下路堤填筑

基床以下的路堤填筑：選擇碎石或粗粒土作為AB料進行回填，按照路基的橫斷面的寬度分層回填，每回填一層壓實一層。使用自卸汽車將級配碎石運輸至施工現場。使用多臺鋪料機同時鋪設，然后使用壓路機碾壓，最后利用膠輪壓路機進行收光處理。分層的最大厚度不得超過40 cm。路堤回填的過程中嚴格遵照“三階段、四區段、八流程”展開作業。其中，三階段是指施工準備階段、實際施工階段、整修階段；四區段是指回填區段、平整區段、檢測區段、碾壓區段；八流程是指前期的施工準備階段→基坑底部處理→分層回填作業→回填平整→灑水沉降→夯實碾壓→質量驗收→路基修整。需注意的是，在碾壓之前檢測填筑土方的含水量。

試驗方案應按如下要求進行設計。

1)初步性設計的虛鋪厚度為45、48、50 cm。其中，前三層屬于技術參數試驗層，第四層屬于總結技術參數驗證層。

2)填筑第1層。該層的虛鋪厚度設計為45 cm，利用白繩子標記出虛鋪厚度。使用自卸汽車完成回填料的運輸，在場地內畫出網格，委派專人指揮卸料，保證卸料的均勻性，然后使用推土機進行簡單平整處理，使用平地機進行精細化平整處理，當場地內的回填料平整度達到規范要求即可停止平整作業。開始上壓路機進行碾壓。壓路機的碾壓速度控制在2.5～3.5 km/h。總計碾壓6遍即可。

3)填筑第2層。該層的虛鋪厚度設計為48 cm，施工工序與第一層施工相同。

4)填筑第3層。該層的虛鋪厚度設計為50 cm，施工工序與第一層施工相同。

5)填筑第4層。分析前三層的施工技術參數，并根據分析以后的數據進行試驗，做好試驗記錄。

3.3 基床底層填筑

基床底部使用碎石作為A、B料進行換填。按照路基的橫斷面寬度進行分層回填，每回填一層壓實一層。使用自卸汽車將級配碎石運輸至施工現場。使用多臺鋪料機同時鋪設，然后使用壓路機碾壓，最后利用膠輪壓路機進行收光處理。分層的最大厚度不得超過35 cm。碾壓前對地基的含水率進行檢測。

基床底層填料選用碎石類及粗礫土中的A、B料。路堤部分回填完成且驗收合格的情況下開始如下施工：回填5 cm厚度的中粗砂、一層排水網、10 cm厚度的中粗砂、2 m厚度的A、B料，5 cm厚度的中粗砂、一層土工膜、10 cm厚度的中粗砂。實際回填的過程中兩側的回填寬度比設計寬度多50 cm，碾壓以后的厚度不超過35 cm。具體的實施方案如下。

1)初步性設計的虛鋪厚為35、38、40 cm。其中，前三層屬于技術參數試驗層，第四層屬于總結技術參數驗證層。

2)填筑第1層。該層的虛鋪厚度設計為35 cm，利用白繩子標記出虛鋪厚度。使用自卸汽車完成回填料的運輸，在場地內畫出網格，委派專人指揮卸料，保證卸料的均勻性，然后使用推土機進行簡單化的平整處理，使用平地機進行精細化平整處理，當場地內的回填料平整度達到規范要求即可停止平整作業。開始上壓路機進行碾壓。壓路機的碾壓速度控制在2.5～3.5 km/h。總計碾壓6遍即可。

3)填筑第2層。該層的虛鋪厚度設計為38 cm，施工工序與第一層施工相同。

4)填筑第3層。該層的虛鋪厚度設計為40 cm，施工工序與第一層施工相同。

5)填筑第4層。對前三層的施工技術參數進行分析，并根據分析以后的數據進行試驗，做好試驗記錄。

3.4 基床表層填筑

在基床底部填筑完成且檢驗合格的情況下，在基床表面回填70 cm厚的級配碎石。

按照路基的橫斷面寬度應進行分層回填，每回填一層壓實一層。使用自卸汽車將級配碎石運輸至施工現場。使用多臺鋪料機同時鋪設，然后使用壓路機碾壓，最后利用膠輪壓路機進行收光處理。分層的最大厚度不得超過30 cm。

級配碎石的回填寬度嚴格結合設計圖紙進行施工，碾壓完成以后，單層壓實厚度不得超過30 cm，最小的碾壓密實厚度不得低于15 cm。具體的實施方案如下。

1)初步性設計的虛鋪厚度為26、39 cm。其中，前兩層屬于技術參數試驗層，第3層屬于總結技術參數驗證層。

2)填筑第1層。該層的虛鋪厚度設計為26 cm，利用白繩子標記出虛鋪厚度。使用自卸汽車完成回填料的運輸，在場地內畫出網格，委派專人指揮卸料，保證卸料的均勻性，然后使用推土機進行簡單化的平整處理，使用平地機進行精細化平整處理，當場地內的回填料平整度達到規范要求即可停止平整作業。開始上壓路機進行碾壓作業。壓路機的碾壓速度應該控制在2.5～3.5 km/h。總計碾壓6遍即可。

3)填筑第2層。該層的虛鋪厚度設計為39 cm，施工工序與第一層施工相同。

4)填筑第3層。分析前兩層的施工技術參數，并根據分析以后的數據進行試驗，做好試驗記錄。

3.5 壓實標準

結合表2中信息可發現，機床底部的檢驗數量：沿著正線路基沿線，縱向長度達到了200 m，施工人員應在每一個壓實層隨機抽取地基系數K30、地基壓實系數K、動態化形變指標Evd；監理人員應結合施工單位的檢測數量，按照其檢測數量的10%對壓實系數K進行檢查。

表2 基床以下路堤壓實標準

結合表3中信息可以了解到，基床表面的檢驗數量為：沿著縱向方向連續200 m，施工單位在進行壓實系數、動態化的變形量檢測時，應各抽取6個點進行檢測，即使是檢測規模不夠的情況下也不能減少檢測的數量。地基系數檢測的數量為4個點。監理單位的檢查數量按照施工單位檢測數量的10%進行實施。

表3 基床底層填筑壓實標準

3.6 試驗成果

結合表4中信息可了解到，路基填筑施工技術的質量驗收必須達到以下幾方面的要求。

表4 基床表層級配碎石填筑壓實標準

路基填筑完成以后，施工單位編制出試驗段總結報告，然后報送監理單位進行認定。總結報告中應該涉及以下幾方面的內容：試驗過程中所使用的各種機械設備、壓路機的類型、碾壓次數、回填料的含水量、虛鋪厚度[4]。

3.7 特殊路基填筑

軟路基換填使用摻加3%水泥的級配碎石作為換填料。將路基范圍內的所有軟土全部清理干凈，然后將基地開挖成臺階狀，實際開挖過程中兼顧滲水、雨水帶來的影響，在地坑側面開挖截水溝，使用機械將軟土開挖至基坑設計深度，然后對基底的承載力進行檢測，在保證持力層的承載力滿足設計要求以后則開始進行回填作業。實際回填的過程中采用分層回填、分層碾壓的方式。結合虛鋪厚度制定出完善的運輸計劃，將單層虛鋪厚度控制在35 cm，假若出現地下水滲透則使用水泥砂漿進行封堵處理，然后繼續換填作業。當第一次鋪平作業完成以后，進行二次平整作業，二次平整作業可利用人工整平[3]。整平的具體操作是由路中作為起始點依次向道路兩側展開。平整作業完成以后開始使用壓路機碾壓，壓路機作業的初期階段使用靜壓碾壓，靜壓一遍以后再次振動碾壓，碾壓完成以后檢測回填料的壓實度，在檢查合格以后才可以進行下一工序施工。

4 結 語

高鐵路基回填施工技術屬于一種綜合性的施工工藝，其突顯出顯著的周期性、復雜性特點。施工單位在實際施工的過程中必須結合自身項目的特點以及施工現場的實際情況合理選擇施工技術，以保證施工質量達到設計及規范要求。

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