高速鐵路路基施工技術及質量檢測方法

安佳奇

（中國鐵建大橋工程局集團有限公司培訓中心，吉林 長春 130000）

0 引言

在高速鐵路施工中，路基施工作為至關重要的一部分，往往會遇到不同的地質條件而使其承載力難以達標，需要施工技術人員綜合各項因素來選擇合適的路基施工技術，才能克服地質條件的影響，更好地建設優質高速鐵路工程。同時，為消除各項質量隱患，保障高速鐵路工程建成后安全可靠地運行，應注重質量檢測工作的落實。因此，本文研究高速鐵路路基施工技術、質量檢測方法具有顯著的實踐指導意義。

1 高速鐵路路基的影響因素

高速鐵路路基在力學結構上整體具備較高的抗變形能力與一定剛度穩定性，竣工后沉降滿足安全可靠運行要求。無砟軌道路基運行期間，通過合理調整軌道變形量來彌補路基變形的空間往往是十分有限的，這要求在設計、施工等環節，嚴格控制路基、橋涵隧過渡段的竣工后沉降和不均勻沉降，確保整條線路的路基沉降量滿足于高速鐵路工程安全可靠運行的實際需求，追求不均勻沉降為零是高速鐵路路基工程施工建設的理想目標[1]。因此，在高速鐵路質量控制中，加強路基形變控制是至關重要的，要求施工技術人員科學采取合理的措施來提高鐵路路基施工質量。

高速鐵路路基工程竣工運行后，往往會受到載荷和環境的作用，使其發生不同程度的損傷而難以保證高速列車安全可靠地運行。高速鐵路路基影響因素如下：

（1）載荷作用。高速鐵路竣工驗收后，在實際運行期間，往往會產生雙重載荷作用，一是永久載荷作用，指的是鐵路軌道上不存在列車時，高速鐵路路基部分持續不間斷地受到上方鐵路軌道的載荷作用；二是可變載荷作用。高速鐵路軌道上列車正在高速運行，在此過程中，列車會對路基產生可變荷載作用，且對路基的穩定性和使用壽命產生一定的影響，若路基穩定性低于列車安全可靠運行要求，則會對高速列車安全行駛產生嚴重的負面影響[2]。

（2）環境干擾。高速鐵路路基在長期運行中會不間斷受到環境的干擾。通常而言，高速鐵路路基是否受到高強度的環境干擾，取決于路基施工環境。眾所周知，高速鐵路路基運行完全暴露在外界環境中，其所在區域的環境狀況都會對高速鐵路路基使用壽命產生嚴重影響[3]。例如：干旱地區的高速鐵路路基由于風沙情況嚴重，往往會對其產生嚴重的風蝕作用，降低路基穩定性的同時，還可能被風沙掩埋，直接影響高速列車運行的安全可靠性。

2 高速鐵路路基施工技術及實際應用

2.1 地基處理技術

在高速鐵路路基施工過程中，地基處理是至關重要的一個環節，其處理質量與高速鐵路路基竣工后的沉降量密切相關。因此，在高速鐵路路基處理過程中，要求技術人員結合工程所在區域的地質條件、環境條件等，選擇科學合理的地基處理方式。針對軟土、松軟土地基，在地表下2m范圍內存在軟土夾層時，可以采取換填、重型設備碾壓處理等方式。其中，換填處理地基時，應結合高速鐵路路基施工要求，選擇改良土或者粗粒料，且要遵循經濟性原則，優先考慮本地換填材料[4]。針對地下水位較低且松軟土層厚度在7m以內的地基，通常考慮使用強夯置換法進行加固處理，也可以采取攪拌樁、打入樁進行加固，全面提升地基穩定性，使其滿足高速列車安全可靠運行的實際需求[5]?？傊?，任何一種類型的地基，要保證地基處理效果，關鍵在于加固處理之前做好地質核查工作，且要以100m為間隔，布置一個斷面，尤其在底層變化區域應加密核查，確保地基加固方式應用合理，以此提高地基加固處理效果。若地基質量性能沒有達到設計標準要求，應考慮使用補充加固技術方式，以此保證地基的穩定性[6]。

2.2 填筑施工技術

在高速鐵路路基施工技術體系中，填筑施工技術至關重要。具體的施工中，要想路基施工質量與實際要求相符，要求施工技術人員嚴格按照該技術標準及操作標準進行規范作業，具體包括如下兩部分：

（1）虛鋪厚度控制施工。在高速鐵路路基施工期間，應在結構物外、中樁、邊樁上利用油漆等材料，詳細且準確地標明實層厚度和虛鋪厚度。在此基礎上，科學計算與分析網內的卸料量。在此過程中，應嚴格控制間距尺寸，通常以橫向間距控制在6m左右為最佳，縱向間距控制在7m左右為最佳。在方法選擇方面，填筑作業往往選用四區段、六流程方法進行施工[7]。另外，為確保填筑施工質量，要求施工人員嚴格控制各材料的質量，定期檢查。通過室內標準來科學調整控制指標，以便高質量地完成填筑作業。在壓實厚度方面，宜將每層厚度控制在25～30cm之間。振動碾壓時，應結合實際需求來選擇規格適宜的重型震動儀器，并且按照靜壓1次，輕壓2次，強壓3次的頻率進行，對于振力應基于現場實際情況進行適當調整，才能切實保證施工質量[8]。

（2）骨料離析的控制。施工中，一旦出現骨料離析問題，會對施工質量產生不同程度的影響。對此，施工技術人員應充分利用骨料離析控制技術進行輔助作業。在拌合級配碎石被運到工地之后，將其卸載在網格線內。另外，粗料集窩現象會影響施工進度，可以考慮現場二次拌合處理粗料，以便高質高效地完成填筑施工。

3 高速鐵路路基施工質量檢測方法

3.1 承載比檢測法

在高速鐵路路基竣工投入使用之后，由于多重因素的共同作用，高速鐵路路基荷載程度會達到一個臨界點，此時鐵路墊層中的雜質成分會因為載荷達到一定程度而對路基產生嚴重影響。承載比檢測方法在實際應用中的具體步驟為：在高速鐵路路基土中插入直徑5cm左右的探測頭，待探測頭插入土中一定深度之后，嚴格按照此方法的具體基準來對比分析探測地基相對應的荷載情況。承壓比檢測法的檢測過程是模擬鐵路路基雜質在載荷作用下對鐵路路基的影響，以此分析高速鐵路路基質量情況。因此，該方法的檢測結論往往具有較高的精準度。

3.2 承壓板檢測法

承壓板檢測法的原理與高速鐵路路基的變形、剛度等系數息息相關。在實踐中，基于此法的檢測，往往是采用變形模量E以及地基體系系數K30進行對應表示。應用該檢測方法，相關人員可以分析計算出路基北側點承壓板直徑2～3倍之間的深度范圍內的填土壓實度情況。以K30檢測為例，在實踐中，此檢測方法適用于土體抗力指標的測定，具體是選用直徑為30cm的載荷板進行鐵路地基質量的評估。在具體的檢測中，往往會用到大量的儀器設備，如荷載板、加荷裝置、下沉量測定裝置、其他輔助裝置等。同時，K30檢測方法的應用具有一定的局限性，常見于填料最大粒徑不大于荷載板四分之一的各類土石、混合填料及級配碎石填料。此外，在檢測過程中，還要保證測試面平整無坑洞，同時要逐級加載負荷。一旦路基下沉量超過規定的基準值時，或者是荷載強度大于預估現場接觸壓力時，應及時終止試驗。在試驗數據采集之后，應按照要求單位面積壓力與載荷板下沉量的比值的方法計算地基系數K30，并繪制荷載與下沉量之間的關系曲線。

3.3 標準貫入檢測方法

在高速鐵路路基施工質量檢測中，標準貫入檢測方法的應用主要作用是判斷砂類土密實程度或者黏性土的塑性狀態，具體是在評定砂類土、粉土地震液化情況的基礎上，確定土層剖面并選取擾動土樣進行一般性物理試驗。在實踐中，技術人員應選用型號符合要求的鉆具鉆至試驗土層高度15cm 處，隨后將貫入器直接打入土層15cm處，并以每分鐘小于30擊的頻率記錄打入10cm的擊打次數，累計打入30cm的擊打次數為實測擊數N；而密實土層中貫入不足30cm，但擊數達50次以上，應停止實驗，并記錄實際貫入度Δs和累計擊數n，隨后按照計算方式N= 30n∕Δs換算成貫入擊數。同時，考慮到檢測結論的精準度要求，在標準貫入試驗中，往往會將鉆孔設定3孔以上，且要求各孔試驗點在地基主要受力層內，并且各孔之間的間距宜為1～2m之間，同時各路基的主要土層的試驗點數應超過6個，而試驗點的間距控制，應根據測試深度進行適當調整，通常是深度超過15m，可以考慮適當放寬試驗點之間的距離。此外，在檢測工作結束并獲得數據之后，應剔除數據中的一些異常值，且要按照檢測結果來確定砂類土的相對密實度，并科學確定黏性土的塑性狀態和密實度，以便科學評估高速鐵路路基加固處理效果。

3.4 路基靜態彈性模量Ev2檢測方法

在高速鐵路路基施工質量檢測中，除了上述檢測方法外，路基靜態彈性模量Ev2檢測方法也是常用方法。其主要是基于圓心承載板和加載裝置對地面進行一次加載和卸載后，進行第二次加載，用測得的承載板下應力與相應承載板中心沉降量進行變形模量的計算，以此科學分析地基質量。但在實踐中，路基靜態彈性模量Ev2檢測方法適用于粒徑小于荷載板四分之一的各類土石、混合料及級配碎石，其目的在于測定路基在靜態下的剛度和二次加載厚度變形模量，據此科學判斷路基變形性能及剛度。在具體的檢測過程中，所用儀器設備具體包括承載板、加荷裝置、下沉量測定裝置等。同時，測定場地環境應保持平整無坑洞狀態，同時要采取預加0.01MPa荷載，持續保持30s荷載狀態，第一次加載應逐級增加0.08MPa，待增加荷載6次之后，達到最大荷載0.5MPa時進行卸載，承載板卸載分三次進行，第一次卸載最大荷載的50%、后兩次均為最大荷載的25%。第二次加載量應與第一次荷載相同。同時，第二次加載與卸載過程耗費時間應在1min內完成，且在此過程中，應保持荷載處于恒定狀態中。在檢測工作完成之后，相關技術人員應結合試驗結果數據繪制應力——沉降量曲線圖，具體的變形模量計算公式為E2= 1.5r∕(α1+α2σ1max)，其中Ev2與Ev1的比值，可以用于判斷檢測結果的精準度是否符合要求，但兩者的比值理應小于2.5。

4 結束語

在高速鐵路施工中，路基施工是至關重要的一個基礎環節，其質量與高速鐵路工程安全可靠運行密切相關。因此，為確保我國高速鐵路運輸事業的健康、長遠發展，應注重高速鐵路路基施工質量的控制，要求在具體的施工活動中加強路基施工技術的合理使用，并使用多樣化的有效的質量檢測方法，有效控制與提高高速鐵路整體施工質量，為現代鐵路運輸事業的長遠發展奠定良好的基礎。