天然AB组填料在高速铁路中的应用

赵亮 曹晓栋

（中交第三航务工程局）

天然AB组填料在高速铁路中的应用

赵亮 曹晓栋

（中交第三航务工程局）

高速铁路施工中路基填筑最容易出现质量隐患，为确保路基填筑施工质量，须对填料及压实质量进行双重控制。结合工程实际，本文对合肥至福州高速铁路某标段AB组填料的选取、填料试验及现场填筑工艺试验做了综合研究，并对天然AB组填料填料颗粒级配控制、现场填筑施工工艺流程及工艺参数等方面进行总结，在保证工程质量前提下，确保了经济效益。

天然AB组填料；高速铁路；路基填筑

高速铁路路基作为轨道的基础,必须具备变形小、强度高、刚度大且纵向变化均匀,工后沉降小,能确保长期动力稳定性和耐久性等, 以保证列车高速、安全、舒适运行，根据设计要求高速铁路路基工后沉降不得大于15mm。因此高速铁路路基AB组料填筑施工是路基施工中的关键部位，填料试验、选取及压实工艺、参数的确定是高速铁路路基施工中极其重要的控制环节，是保证路基施工质量的关键。

1 工程概况及设计要求

1.1 工程概况

新建某铁路线路长度9.344 km，其中路基长度2.283km，路基主体有基床底层和基床表层组成，基床底层换填1.5～2.3mAB组填料。

1.2 设计要求

（1）新建铁路设计时速350km/h，根据设计及规范要求路基工后沉降不大于15mm；

（2）基床底层填料的最大粒径应小于60mm；

（3）设计要求基床底层非过渡段处换填AB组填料；

（4）路基基床底层压实质量由压实系数K、动态变形模量EVd及地基系数K30三项指标同时控制。压实标准参见《高速铁路路基施工质量验收标准》，具体如表1所示：

2 填料试验指标检测及类别确定

表1 高速铁路路基基床底层AB组填料压实标准

表2 填料级配原始数据

要保证路基填筑质量，必须要确保填料质量，填料各项指标要符合设计及规范要求，从而通过路基填料料源质量来控制路基填筑质量。

2.1 填料试验

因路基施工处于山区，且附近料源稀缺。在保证填料质量的前提下，为达到经济合理的目的，施工单位组织物资部、试验室、技术人员根据《铁路工程土工试验规程》规定，在填筑施工前对本标段路基开挖的土石方进行试验，分别对填料进行颗粒分析试验及击实试验，以检测天然料源质量是否符合设计及规范要求。

2.1.1 颗粒分析试验

施工单位从料场随机取样，风干后质量5000g，采用筛析法对试样进行颗粒分析。

通过实验得到填料粒径级配、不均匀系数曲率系数及颗粒级配曲线图如图1。

从上表可得出填料粒径小于60mm质量占试样总质量的100%，粒径小于0.075mm质量占试样总质量的3.2%小于5%，不均匀系数Cu=45.29大于5，曲率系数Cc=1.1大于1为级配良好填料，根据《铁路路基设计规范》此填料属于细圆砾A组，满足设计及规范要求。

2.1.2 击实试验

为确定填料最大干密度、最优含水率等参数，施工单位对填料进行击实试验。通过试验得到ρd～ω曲线如图2。

从上图可看出当含水率为5.6%时，对应最大干密度为2.41。

通过对填料进行颗粒分析试验及击实试验确定此种填料为级配良好的细圆砾A组土，符合设计及规范对料源的要求。

3 基床底层AB组填料试验段施工及总结

3.1 基床底层AB组填料试验段

本分部在基床底层大面积施工前选择DK180+300～DK180+400段路基作为实验段，通过对实验段填筑选定满足施工要求的压实机具组合、合理的松铺厚度、压实遍数、碾压方式和施工最佳控制含水量等工艺参数。以此为指导，进行下步大面积施工。

（1）基底验收

在基床底层填筑之前，对基底进行验收，验收合格后开始填筑。

（2）测量放样

根据设计放路基中线，路基两侧纵向间隔10m为一断面打钢钎，挂松铺标高线。在线路中心至左、右各5米布设测点，确定填筑前松铺底标高。

（3）铺料

根据基床底层厚度及以往施工经验选择松铺厚度，计算每车料所需用的面积，在路基基床底层顶面上采用方格网控制填料方量，方格网纵向桩距为6m，横向分别在路基两侧及路基中心设方格网桩。两侧应比设计边线每边宽出30～50cm。

（4）摊铺整平、松铺厚度确定

本次试验段基床底层松铺厚度34cm进行试验。根据边桩挂线的高度及方格网,填料的摊铺采用推土机将填料就地粗平，平地机配合人工整平，恢复左右侧居中5米确定松铺厚度的控制桩，测量松铺顶标高，计算虚铺厚度。测量时保证各测点是摊铺前所测的各点。

（5）碾压

碾压机械采用25t压路机进行碾压，碾压方法为：静压一遍，弱振碾压一遍，强振碾压2～6遍（同步检测结果），最后再静压一遍消除轮迹碾压顺序从施工层两边向中间进行。碾压时按照纵向进退，先慢后快，逐步提高，先静压后振动，由弱振至强振的操作规程进行碾压。

（6）试验检测记录

在碾压四遍（静压一遍、弱振一遍、强振二遍）后每强振一遍即按《铁路工程土工试验规程》规定的试验方法进行检验，用 K30 平板载荷仪检测地基系数K30、采用灌砂法检测压实系数K、采用Evd检测动态变形模量进行平行对比试验，直至达到的设计要求的压实指标：K≥0.95、K30≥150MPa/m、Evd≥40MPa。

该层填料碾压4遍时，压实质量不符合要求。

总结：由记录可看出碾压4遍（静压一遍、弱振一遍及强振二遍）时，三项检测指标中仅动态变形模量符合高速铁路路基工程施工质量验收标准（TB10751-2010），地基系数及压实系数不符合验收标准。虽然碾压5遍（静压一遍、弱振一遍及强振三遍）时，三项指标均符合验收标准，再强振一遍后，各项指标有较明显提高。因此，为保证基床表层施工质量，最终选择碾压组合为：静压1遍+弱振1遍+强振4遍+静压1遍。

（7）松铺系数的计算

根据路基填筑前的基底标高测量、整平后的标高测量和压实完毕后的标高测量，计算出松铺系数=（虚铺平均高程—摊铺前平均高程）÷（压实后平均高程—摊铺前平均高程）。得出此种填料松铺系数为1.24。

3.2 试验段施工总结

通过对实验段填筑，确定压实机具组合为25T压路机+平地机、碾压组合为静压1遍+弱振1遍+强振4遍+静压1遍收光、松铺系数为1.24。

图1颗粒级配曲线图

图2颗粒级配曲线图

4 结语

通过对现有天然料源进行填料质量实验及试验段施工实验后，确定此种天然填料A组细圆砾土，满足设计及规范对基床底层的填料要求，能够保证路基基床底层的施工质量。在能够满足施工质量的前提下，使用天然填料不仅节省了料场建设费用，同时节省了填料加工的费用，为施工单位提高了经济效益，同时避免了填料运输困难等一系列问题。