《客运专线A、B组填料路基施工工法》.doc
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客运专线A、B组填料路基施工工法
第五工程有限公司路桥二公司唐国文祁伟王俊杰
一、前言
武广客运专线为我国首条设计时速350km/h的高速铁路，设计理念为以桥代路，路基施工质量按结构物施工质量要求控制，要求路基工后沉降15mm。
而作为工后沉降一部分的路基沉降控制标准也很高，因此，客运专线路基填筑与普通铁路路基填筑有很大区别，表现在1）填筑材料选择标准高，基床底层与底层下部为A、B组填料或改良土。
2）工艺标准要求高，压实度分别采用物理和力学指标进行双控，且指标控制值高于一般铁路。
3）检测指标、检测方法、及检测设备与普通铁路有很大不同，采用动态变形模量Evd、静态变形模量Ev2、地基系数K30、压实系数n（压实度k）四项指标进行联合控制。
路基施工质量的优劣是客运专线施工质量的关键，对线路整体质量、运营使用寿命具有重要的意义，施工过程中必须合理组织、严格控制，确保路基的施工质量。
鉴于施工当地填筑材料物理力学性能可能与施工设计压实标准存在矛盾，应考虑采用有效技术处理手段对填料进行改良，使其满足路基压实标准要求。
二、工法特点
1、就地取材，节省材料成本投入
由于A、B组料材料的技术指标较为容易满足，只是不同材料的压实效果不同，可以采用简单物理改良的方法对现有材料进行处理，满足规范压实指标要求，不必采用当地没有的高质量单一材料，增加材料费用、运输费用，在保证施工质量的情况下最大限度的实现经济性。
2、A、B组料厂式生产，质量稳定
采用厂式生产，机械拌合，电子计量上料，保证A、B组料各组分百分含量与设计百分含量相符，质量稳定易控制。
3、铺筑路基试验段总结施工技术参数
路基下式施工前需铺筑路基试验段，总结计量控制方法，拌合机具拌合方法；运输卸料摊铺碾压方法、机械配合、压实机具选定组合、压实顺序、速度和遍数、含水量的控制等技术参数，用于指导路基施工质量控制。
4、工艺简单易操作
当试验室通过室内试验、路基试验段试验确定材料物理参数、碾压技术参数后，集中拌合站、施工班组按上述参数进行施工既可，工艺简单，极易操作。
5、试验检测技术手段先进
路基压实检测除采用了压实系数K、地基系数K30传统试验检测手段外，同时增加了静态变形模量Ev2、动态变形模量Evd两项较为先进的检测方法。
因此检测填料质量的控制从单纯的检测压实物理指标（压实系数K或孔隙率n）转化为检测路基填料的力学指标及强度，通常为物理力学指标双控。
Ev2是检测填料压力实后的静态变形模量，Evd是模拟火车运行时产生的动应力和动应变指标做为路基填筑质量的检测的检测技术。
三、适用范围
1、普通铁路、客运专线、高速铁路路基基工程中的路堤、基床底层施工。
2、高速公路路基施工。
3、软弱地基换填处理。
4、火车站站场路基填筑。
四、工艺原理
该方法工艺原理是当现有材料不能满足施工要求时，通过简单的物理改良，采用集中拌合方式进行拌合，保证填料的物理性质、压实效果满足施工要求。
同时结合传统压实工艺，实现路基工程的设计压实质量，即有效的保证了施工质量，同时又实现了就地取材，提高当地材料的可利用程度，从另一角度，可最大限度的实现施工经济效果。
五、施工工艺流程及操作要点
试验段
（一）填筑工艺流程
施工准备
挖排水沟
测量放样
试验检测
基底处理
合格
A、B组填料拌合
埋设沉降、变形观测设备
填料
A、B组填料出厂检验
碾压、整平
摊铺整平
转入下层施工
试验检测
合格
图1路基施工流程图
（二）操作要点
1、A、B组填料采用集中拌合站进行拌合，电子计量上料，各组分含量严格按试验段总结数据进行，含水量控制根据当日天气而定，考虑施工段落长短、摊铺至碾压时间长短，一般宜高于最佳含水量1～2%。
2、A、B组料出厂前应进行含水量、颗粒粒密度试验，附出厂检验单随运货单交由填筑施工单位，做为填筑施工控制指标。
3、摊铺过程中人工配合，对于边角机械设备难以施工的地方由人工处理，对于机械处理不到位的地方由人工精平，并消除表面集窝现象。
4、摊铺厚度、碾压遍数按试验段总结参数进行施工控制。
5、试验设备配备适用于客专施工检测，试验检测频率应满足规范要求，压实指标满足设计要求。
六、劳动力组织
A、B组料路基施工劳动力组织见下表1。
集中拌合站劳动力组织表表1
序号
班组单位
职别
主要工作职责
人数
1
拌
合
站
拌合站站长
负责拌合站机械人员的调配工作
1
2
技术负责人
负责拌合站技术指导、技术监督、技术协调
1
3
试验员
原材料、拌合成品料试验检测
1
4
拌合机操作员
负责拌合机的操作、维修保养
2
5
装载机司机
负责装载机上料
5
6
普通工人
负责对土块处理
3
7
卡车司机
负责拌合成品料运输至工地
20
8
施
工
现
场
现场施工负责人
负责现场机械人员的调配工作
1
9
现场技术负责人
负责现场技术指导、技术监督、技术协调
1
10
试验员
现场现场试验操作、数据采集整理
2
11
测量员
负责几何尺寸、标高的测量复核工作
2
12
压路机司机
负责压路机操作、碾压施工
2
13
普通工人
负责对设备不能工作的边角进行精平、排除集窝、人工夯实
15
七、施工主要机械配备
A、B组料路基施工主要机械配备见下表2。
主要机械配备表表2
序号
设备名称
主要性能
使用班组单位
数量
1
拌合站机组
成都新津WCB-600多功能稳定土搅拌站，实际生产能力400t/h，日生产能力约为4000m3。
拌
合
站
2座
2
装载机
ZL-50型装载机
3台
3
拌合料运输车
解放四大20m3
20台
4
水车
8m3
2辆
5
电子地磅
100t
1座
6
压路机
BW219D-4型宝马压路机操作重量18.78t，最大激振力600t；轮宽2.13m；振动频率微振31HZ，强振26HZ；振幅微振1.1mm，强振2.02mm；行驶速度一挡0km-3.1km/h，二挡0km-4.0km/h，三挡0km-6.1km/h，四挡0km-10.4km/h。
施
工
现
场
1台
7
平地机
天工PT180型平地机，平地机铲宽4.2m，工作速度4km-6km/h。
1台
8
推土机
T140-1推土机，铲宽3.72m，工作速度4km-6km/h。
2台
9
装载机
ZL-50型装载机
2台
10
检测设备
静态变形模量Ev2检测设备、动态变形模量Evd检测设备、地基系数K30检测设备、灌砂仪。
各1套
八、施工质量控制
（一）填筑路基试验段，确定施工技术参数
1、试验段铺筑的目的
1）验证用于施工的填料的组成比例
2）确定混合料各原材料的计量控制方法，拌合机具拌合方法；运输卸料摊铺碾压方法、机械配合、压实机具选定组合、压实顺序、速度和遍数、含水量的控制
3）确定填料的松铺系数
4）确定填料料适宜的松铺厚度。
5）确定每一工作班铺筑的适宜长度。
2、试验内容
1）填料工程特性试验。
对填料进行颗粒级配、矿物成分、动力特性进行分析，筛选出适用于客运专线填筑施工的A、B组填料。
2）填筑工艺参数试验。
由于客运专线路基压实标准高于普通铁路，在关键施工机械和试验设备选用上国内没有成形的经验可供借鉴，因此，优先考虑选用激振力大于500KN的振动压路机，达到最佳的压实效果。
（二）路基施工质量控制
路基填筑严格按“四区段、八流程”施工方法进行施工。
其中四区段是指填铺区、整平区、碾压区、检测区；八流程是指施工准备、施工放线、基底处理、填筑、整平、碾压、检测、边坡整型。
施工中采用分层填筑，松铺厚度、碾压遍数按试验段所总结参数严格施工。
施工中采用动态变形模量Evd、静态变形模量Ev2、地基系数K30、压实系数n（压实度K）四项检测指标进行施工检测控制。
施工中若意外停工，则路基表面不得积水，整平并碾压密实。
复工时，路基表层含水量在最佳含水量范围内时方可继续填筑施工，否则需经处理晾晒。
路基施工流程见下图2。
1、A、B组填料的材质及指标要求控制
A、B组填料应优先从开采的矿山、开挖的路堑、隧道洞碴、河床的砂卵石选择加工生产，其次选择天然级配填料，如天然级配的填料粒径和级配及压实性能不能满足技术指标要求，也应对天然级配的填料通过工厂化加工进行筛分和物理改良，禁止采用天然全风化花岗岩和水稳性差的材料直接作为A、B组填料进行施工。
采用碎石类土（包括岩块石、卵石破碎加工而成的碎石类、砾石类和天然级配的砾石类）作为A、B组填料的要求填粒中的粗颗粒的母岩单轴饱合抗压强度RC＞15Mpa，且不易风化不易软化（软化系数大于等于0.75）,填料中小于0.075mm的细粒含量不宜大于15%，且宜为低液限粉土或低液限粉质粘土；采用砂类土（砾砂、中粗砂）作为A、B组填料的，砾砂中大于2mm的颗粒、粗砂中大于0.5mm的颗粒、中砂中大于0.25mm的颗粒应坚硬，不易风化，颗粒级配应良好，小于0.075mm细粒含量不宜大于15%（且不应大于20%），细粒土宜为低液限粉土或低液限粉质粘土。
严格控制A、B组填料最大粒径和细粒土含量，选择合理的级配组成，控制最佳含水量。
对于矿山、路堑、隧道的洞碴、河床内的卵石加工而成的碎石类土填料技术指标要求：
最大粒径宜控制在60mm以内，应具有良好的颗粒级配组成，大于20mm的颗粒含量宜控制在25-45%范围内，小于0.075mm的细粒含量宜控制在15%以内，细粒土宜为低液限粉土或低液限粉质粘土；对于天然级配的砾石类细角粒土或细圆粒土，最大粒径宜控制在60mm以内，大于20mm的颗粒含量宜大于20%，小于0.075mm的细粒含量宜控制在15%以内，（且不应大于20%）。
若天然砂卵石级配不良，圆粒过多，细粒土含量较少，整体粘结性差应进行筛分（或破碎）与掺加细粒土进行组成拌合，以满足B组填料的各项指标和路基各部位压实标准要求。
2、集中拌合站拌合质量控制
采用集中拌合站进行拌合，电子计量上料，严格按试验结果各材料的百分含量进行控制拌拌合，根据各材料的上料前含水量计算加水量，保证填料的最佳含水率。
3、施工控制控制
1）底层工作面：
A、B料卸料前，对所需铺筑路段底层工作面进行碾压，消除卸料前由施工车辆所产生轮迹，并保证各项压实指标满足要求。
2）标高测量：
填筑前对底层工作面要进行标高的测量，并记录好数据。
测量时每20米为一断面，每一断面3点，按左、中、右布设测点。
同时每一断面均要做好控制桩，以便填料摊铺后仍能准确的定位各点。
3）摊铺整平
摊铺前，按松铺厚度30cm计算每车料的摊铺面积，在预定施工面按每车的摊铺面积布设方格网。
自卸汽车卸料时，派专人指挥卸车于网格内，为了保证对路床或路基工作面不产生破坏作用，自卸汽车采取倒车卸料方式。
卸料完毕，推土机粗平，将填料大致推平后，用平地机进行精平。
为了保证虚铺厚度的均匀、准确，在施工层两侧边线处插高程控制杆，控制杆纵向间距30m，两侧对称布置。
控制杆用长90cm的Φ30的木杆制作，插入地下30cm，地面部分用红、白油漆各涂30cm，以利机械司机整平时按此进行控制。
整平过程中，对局部不平处用人工翻拌进行整平。
确保填料均匀、平整。
4）填筑虚铺厚度控制
精平后再次进行标高测量，用以计算虚铺厚度。
测量时要根据先前的控制桩恢复出各测点位置，以保证各测点是摊铺前所测的各点。
5）施工碾压质量控制
碾压机械采用BW219D-4型宝马压路机进行碾压，压路机操作重量18.78t，最大激振力600t，满足施工要求。
碾压时，采用静碾压+振动碾压+静碾压相结合的碾压施工方法，碾压顺序从施工层两边向中间进行，横向接头轮迹重叠40—50cm。
加强施工段落边侧、两端的碾压，压实遍数宜增加2-3遍，做到无漏压、无死角、压实均匀。
相邻段施工时，必需将施工完毕段落端部切除平齐，平齐后下一段落填料方可摊铺。
碾压时先慢后快，逐步提高。
振动压路机运行速度小于3.5km/h。
压路机一进一退计为压实一遍，静压完毕，如有凸凹不平现象，必须翻开拌合并配合人工找平处理，并碾压密实保证压实均匀。
严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上调头或紧急刹车，以保证压实层的完好。
压实完毕后，最后再测量标高一次，记录好数据。
测量时要保证所测各点为摊铺前所测的各点。
6）压实质量试验检测控制
路基压实质量以孔隙率n、动态变形模量Evd、静态变形模量Ev2、地基系数K30进行控制，各指标要求见下表3。
路基、基床底层压实质量控制参数表3
孔隙率n
Evd（Mpa/m）
Ev2（Mpa/m）
Ev2/Ev1
K30Mpa/m）
规范
要求
路堤≤31
路床底层≤28
路堤≥/
路床底层≥40
路堤≥45
路床底层≥60
宜小于2.6
最大不超过3.0
路堤≥110
路床底层≥130
填料底层在填筑前检测孔隙率n、动态变形模量Evd、静态变形模量Ev2、地基系数K30等各项试验参数，试验结果满足设计要求后方可进行试验段填筑。
根据填筑虚铺厚度30cm，运输车装料方量计算摊铺面积，用白灰打好方格网，并均匀布设虚铺厚度控制点，专人指挥，卸料至方格网内。
推土机粗平，平地机精平，摊料找平由两边至中间顺序进行，并做好顺坡。
碾压由两边至中间顺序碾压，静压1遍，微振1遍，后采用振动碾压，碾压遍数由试验参数确定，后微振1遍，再进行静压1遍找平收面，碾压速度控制在2.6-2.8km/h，碾压过程中，一进一退计为压实一遍，轮迹搭接0.5m。
对于平整度不满足要求，骨料离析的局部进行人工处理直至满足要求。
九、安全措施
1、对压路机司机、拌合站操作员、装载机司机、卡车司机进行岗前培训，熟悉所属机械设备工作性能、操作，拌合站操作员、卡车司机持证上岗。
2、拌合站拌合机启动前，操作员必须仔细检查各仪表是否工作正常，发现问题必须及时处理，严禁带障作业。
3、各类操作人员必须能够熟练操作机具，防止意外受伤。
4、压浆时严禁正对压浆出口施工作业，人员必须处于安全距离以外。
十、环保措施
1、储料仓采用彩钢瓦搭设遮尘棚，防止材料二次污染，同时避免对环境造成污染。
2、根据天气、气候情况，不定期对施工便道、拌合厂区洒水，防止地下粉尘飞扬对环境造成污染。
3、运输车采用棚布覆盖，防止落料对道路、环境造成污染。
十一、经济效益、社会效益分析
该施工方法较改良土施工方案简便易行，节省改良材料，每方A、B组料节约材料费2.385元.。
武广客运专线XXTJV标按此方法施工直接材料费用节省约300万元，同时节省了大量设备、人员投入，经济效益显著。
由于该法不但解决了填料的难题，而且施工就地取材、方法简单、可操作性强、经济效益显著，受到武广公司领导的高度重视，并在其他施工标段条件相似的单位进行了大面积推广，取得了良好的社会效益。
十二、工程实例
武广客运专线XXTJV标线路总长28.7km，A、B组填料总量142.5万方，按止述方法施工，不但取得了良好的经济效益和社会效益，而且由于施工简便易操作，作业循环次数少，每层填筑周期短，工期得到了有利保证，此法比按改良土施工方案预计工期提前完成83天。
在条件、地域适宜的地段按此法施工，即充分考虑了经济性又兼顾了施工速度，同时兼顾机械配备、施工工艺科学适用，施工质量检测控制到位，具有广泛的推广价值。
本文结合武广线施工的实例对此法做以简要概述，以供兄弟单位借鉴和参考，并为今后类似工程施工积累经验。
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