高速铁路改良土填筑施工技术探讨

高速铁路改良土填筑施工技术探讨

当前随着国家基础建设投资的大幅度增加,我国客运专线开始大量修建,而路基作为客运专线必不可少的一部分,一直被严格对待,由于对填料有较高的要求,最近开工的客运专线大多运用到了改良土,因此如何做好高速铁路改良土填筑施工是需要我们着重关注的课题。

标签：高速铁路改良土路基

一、高速铁路对路基的要求

我国的高速铁路工期一般比外国短,这就对路基质量的要求更高,也给铁路的设计、施工和养护维修提出了新的挑战,高速铁路对路基的要求主要有:

1. 变形

铁路客运专线对轨道的平顺性提出了更高的要求,控制路基工程变形是铁路工程很重要的一个内容。铁路客运专线路基除应具备一般铁路路基的基本性能之外,不仅要求静态平顺,而且还要求动态条件下平顺。例如,德国规定::每30米长不均匀沉降值应小于4mm,200米长应小于10mm,运营后总沉降小于1cm,速率不大于2mm/年。

2. 均匀性

列车速度越高,要求路基在线路纵向做到刚度均匀、变化缓慢,不允许刚度突变。轨上各部分应尽量降低车辆轮载和簧下质量,轨下的道床、路基部分必须提供一个坚实、稳定的轨道基础,以减少变形,同时又保持适当的弹性。

3. 稳定性

高速铁路路基运营时不仅承受轨道结构和附属构筑物的荷载,还要承受列车荷载的长期反复作用。而且,由于路基都是暴露在自然条件下,在气温变化、雨雪、地震破坏等不良因素作用下,很容易出现不稳定状况,如果轨道的稳定性难以保证,就必须进行维修。而一旦维修,不仅干扰正常运输秩序,而且构成新的安全隐患。

二、改良土填筑施工技术

1. 改良土厂拌法施工

厂拌法指的是在固定的拌和工厂或移动式拌和站拌制混合料的施工方法,其基本工艺流程见图。厂拌法的路堤填筑施工工艺如图1:

1)填料拌和。在设定拌和产量时,宜将拌和产量设定在略大于破碎机产量的工

况,使拌和站配料仓保持较少的存料,从远至近,依此一段一段投料搅拌,防止拌和站配料仓因进料过快而出现“粘”、“堵”、“柳,、“卡”的现象。土中的超尺寸颗粒要清除。搅拌要均匀,每一斗的搅拌时间不少于两分种。原状土和改良土混合料的实际含水量都要进行跟班检测,以便实时调整。2)拌和料的运输。采用15t大型自卸车运输,每车的装载量应相等,成品仓前至少要有3台车在等待装料,气候干燥水份蒸发过快的天气条件下运输时,车斗加苫布覆盖,以保证混合料的含水量维持在允许的误差范围内。运料车不能从新铺且未碾压成型的层面上行驶。将混合料等距离的倾卸在填筑地段,应横向倒满路基全宽后再纵向推进。3)摊铺及整平。摊铺时混合料纵向倒满一定长度后,即用推土机粗平,在一种改良土粗平完成后,以自动平地机进行整平,同时人工将坑洼处填平补齐,整平根据拴挂的摊铺线进行,并按设计做出路拱。4)碾压。改良土整平后,用两台自重15t自行式压路机进行碾压,按照复压-终压的次序进行压实,原则一般应先轻压静压(初压),采用较快速度。再重压振压(复压),后静压(终压)整形。

2、改良土路拌法施工

路拌法指的是在路上或沿线就地控和混合料的施工方法。路拌法拌和完全能够拌和均匀,拌和深度也能满足要求,且施工完一层的作业时间仅用三天。其基本工艺流程见图2:

严格按照制定的改良土路拌法施工工艺细则进行。在基床底层以下的路堤填筑完成,进行测量,每20m钉一中桩,相应的在路基两侧打上指示桩,指示桩上拴挂摊铺线,第一层虚铺厚暂按35cm控制。在上土的前一天傍晚在土基上洒水,使其表面湿润,但不要过分潮湿而造成泥泞。第二天以自卸汽车将存土场的土拉到路基上,根据每车土的数量和松铺系数,计算每车土的摊铺面积,将土均匀地倒在路基上,用推土机将土大致摊平,平地机整平,并按照要求做出路拱。整平后的路基用压路机轻压两遍,使其表面平整。然后,测量土的虚铺厚度、湿容重和含水量,计算土的干容重及每平方米所需石灰或水泥的数量。根据计算好的石灰或水泥用量确定每袋石灰或水泥的纵横间距,将石灰或水泥倒在各自的土料层上,用刮板将其均匀摊开,形成均匀的一层,摊铺完成后应经过质检或技术部门的检查,确认均匀后再开始拌和。拌和利用拌和机进行,拌和深度应达到层底,严禁在拌和层底部留有“素土层”,随着拌和随时检查拌和深度,若未达到底部,应及时调整拌和机的拌和深度,直到达到底部为止。拌和一般进行四遍,来回各两遍。拌和完成立即用自重15t的两台自行式振动压路机进行碾压,碾压自两边开始,每边各一台,交错进行。第一遍为静压,自第二遍起改为振动碾压。碾压时车轮重叠1/3。根据碾压遍数与密实度试验结果,一般需碾压10遍,即第1遍为静压,第2~9遍为振动碾压,最后一遍仍为静压,以消除压路机的车辙印。水泥土从拌和到碾压完成的延续时间应不超过4小时。

三、场拌法施工

场拌法是将待拌和的材料运至一集中的拌和场地,将填料、掺合料进行破碎、拌和之后再将拌好的填料运至待填的路基处,然后将填料进行平整摊铺压实的施工方法。其施工工艺与厂拌法类似,1)含水量控制。在场拌法施工工艺中,含水量

的大小直接影响着粉碎机械的粉碎功效和质量,因此为了使粉碎机械能正常发挥其能力,则需确定粉碎机的类型、达到设计产量的合适含水量。通过粉碎不同含水量的膨胀土来研究粉碎功效,分析粉碎质量和含水量之间的关系得出:①含水量对粉碎机械的粉碎效果影响显著,中弱两种膨胀土都表现出当含水量接近16%时,相当于其最佳含水量,其粉碎效果最好,大于15mm的颗粒含量越小:②含水量与粉碎的机械能力关系较密切,含水量过大或者过小其产量都不高,当含水量越接近最佳含水量其产量越高。另外,在试验中观察到当含水量大于25%时,破碎后的颗粒在堆积存放中又会集结成大块团粒。2)颗粒粒径控制。一般场拌法工艺破碎的颗粒粒径最大的不得大于15mm,其比重随着含水量的不同而有所差异,要使填料颗粒粒径达到规范要求,需在出料口处加筛。3)灰计量控制。在施工时,因石灰扬尘造成润滑部件损毁,从而导致掺灰比的自改变,因此应定时对稳定土拌和设备出料口的改良土做含灰量检测,确保施工质量。4)工料机消耗。据测算,每100m3压实后的改良土,液压碎土机的平均基本作业时间为12小时:稳定土拌和机平均基本作业时间为20小时:18t压路机基本作业时间为8小时:人工消耗总工时230小时。相对于路拌法来说,人工消耗较小,机械费用较高。

四、结语

改良土施工方法主要有厂拌、路拌和场拌三种,均形成了较成熟的工法。在施工方法的选择上,路拌法、厂拌法和场拌法在铁路施工中都有应用,前两种施工方法己非常成熟,不管是路拌法还是厂拌法都能完全满足要求。规模施工时采用大型综合厂拌设备进行厂拌,其优点是拌和工艺简单,易于保证质量;而且还可大大减少掺加料的飞扬而影响生态环境,还可避免路拌在刮风天气将粉粒掺加料刮走,造成掺加料数量减少,使拌和质量受到影响。场拌法既克服了”路拌法”施工不匀、人为因素大、对厚度的要求严格、掺合料掺量控制难度大、易造成环境污染等缺陷,又解决了”厂拌法”工效低、成本高的问题,具有经济、适用、可操作性强的特点,现阶段可推广使用。

参考文献:

[1]刘鑫:客运专线路基填筑质量控制标准及方法,铁道科学研究院2006

[2]关喜彬:软土路基的基底处理与施工,铁道建设技术2004

[3]铁道部:提高铁路路基工程设计、施工质量补充规定,2003