路基填筑施工

中铁四局集团有限公司铁路路基施工技术彭宏伟第三章路堤填筑及路堑开挖二路堤填筑施工一填筑施工准备三特殊路基施工四路堑施工五相关配套工程施工六季节性施工路基的变形控制（刚度）路基填土压密下沉行车引起的基床累计下沉地基下沉引起的工后沉降地基类型处理措施填土高度施工周期处理类型置换率桩强度桩深度无砟轨道（300Km/h）:一般地段工后沉降≤15mm，过渡段≤5mm有砟轨道（250Km/h）:一般地段工后沉降≤10cm，过渡段≤5cm，年沉降≤3cm填料材质压实质量有砟改无砟填料材质压实质量处理措施路堑电力电缆槽路堤线路中心线线路中心线接触网支柱双线路基路堤标准横断面示意图双线路基路堤和路堑标准横断面示意图粒径＜0.5mm一填筑施工准备1.土工试验路基工程施工前，应对取土场路堤填料进行土工试验，确定填料名称、分类、工程性质等，与设计规定值、规范允许值加以比较，选定填料最大干密度、最佳含水量等各项指标。颗粒分析试验压实试验筛分析法、密度计法最大干密度、最佳含水量击实曲线界限含水率试验液限塑性液限指标塑性指标无侧限抗压强度试验水泥（石粉）剂量测定粒组粒径及质量分布改良土土的最优含水量和最大干密度不是常量，随着击实功增加，土最大干密度增加，最优含水量逐渐减少2.填筑工艺性试验填筑工艺性试验，是将设计标准和室内试验数据转化为施工控制参数的必要环节，在大规模施工之前，或材料来源发生变化后，均应按规定进行现场工艺性试验，以确保填筑工艺，保证填筑质量。代表性施工段≥100m编制方案对比试验合理的虚铺厚度合理的压实厚度最经济的压实遍数最佳含水量最佳的机械组合合理的机械走行速度合理的分段长度合理的施工控制方法六种路堤填筑工艺性试验：1）.基床以下填料填筑压实工艺试验；2）.基床底层填筑压实工艺试验；3）.基床表层级配碎石填筑压实工艺试验；4）.基床表层沥青混凝土填筑压实工艺试验；5）.过渡段填筑工艺试验；6）.改良土填筑工艺试验。基床底层工艺试验基床表层工艺试验基床表层沥青混凝土工艺试验过渡段工艺试验改良土工艺试验2.填筑工艺性试验d(mm)巨粒6060粗中细粗砾粗粒0.075细粒粉粒粘粒胶粒0.0020.0050.0752细中粗0.250.5细砾二路堤填筑施工1路堤填料风化、搬运、沉积地质成岩作用520岩石土碎石200块石岩石碎石类土砂土粉土粘性土有机土漂石块石浑圆或圆棱状为主尖棱角形为主粒径大于200mm的颗粒超过全质量50%卵石碎石浑圆或圆棱状为主尖棱角形为主圆形及亚圆形为主棱角形为主圆砾角砾粒径大于60mm的颗粒超过全质量50%粒径大于2mm的颗粒超过全质量50%名称颗粒形状粒组含量碎石类土碎石类土级配好为A组填料级配不好为B类土细粒含量＞30%为C类土路堤填料分类块石类碎石类砾石类级配：不均匀系数和曲率系数细粒：粘粒直径不大于0.075mm岩石碎石类土砂类土粉土粘性土有机土粒径大于0.5mm的颗粒超过全质量50%土的名称粒组含量砾砂粗砂中砂细砂粉砂粒径大于0.075mm的颗粒超过全质量85%粒径大于0.25mm的颗粒超过全质量50%粒径大于0.075mm的颗粒超过全质量50%粒径大于2mm的颗粒占全质量25%~50%细粒土不得直接用于路堤填料，C组需改良。砂类土级配好为A组填料级配不好为B组填料细砂中细粒含量5%~15%（或级配不良）为C类土；粉砂为C类土。路堤填料分类砂类土基床以下基床底层A、B组填料C组碎石类、砾石类土C组细粒土改良A、B组填料改良土基床表层级配碎石级配砂砾石沥青混凝土无砟轨道路堤填料规定硬、软岩碎石，级配好，粒径＜15cm。过渡段级配砂砾石级配碎石沥青混凝土块石级配好，粒径＜10cm。过渡段内与级配碎石连接段采用A、B组填料。粒径＜10cm。路堤填料抽样检验粗粒土改良土级配碎石沥青混凝土10000m3颗粒级配、颗粒密度2000m3颗粒级配、颗粒密度针状、片状颗粒含量黏土团及有机物含量砂3000m3含泥量及筛分砂类土5000m3碎石类土10000m3颗粒级配、颗粒密度液塑限、击实试验外掺料200t配合比5000m3筛分试验相关试验矿料200m3沥青100t《客专沥青混凝土技术条件》（产品检验进场检验使用前检验）2.基床以下路堤填筑四区段施工准备基底处理分层填筑摊铺平整洒水晾晒碾压夯实检验签证路基整修八流程NY检测区段三阶段准备阶段施工阶段修整验收阶段填土路基施工填土区段平整区段碾压区段填筑施工工艺流程图施工顺序第五步：精平终压第四步：复压第三步：初压第二步：摊铺第一步：布填料纵向施工顺序示意图下层面处理卸料摊铺静压振压终压精平基底处理•施工准备：•1.测量放线•2.组织准备•3.技术准备•4.物资准备•5.土木试验•6.技术交底技术交底压路机司机碾压里程范围压实遍数机械走行速度压实顺序纵横向重叠长度安全注意事项技术员直线地段压路机填筑区段压路机走行线路基填筑边线路基填筑边线碾压顺序先两侧后中间，先慢后快，先静压后振动。曲线地段曲线内侧向外侧先慢后快，先静压后振动。曲线内侧曲线外侧碾压要求纵向搭接不小于2m上下层错开不小于3m上层下层压路机轮迹线压路机中心线横向搭接宽0.4m纵断面平面速度≤4Km/h每层填筑时，应向路基两侧做4%的人字横向排水坡。平地机整平修正时易将粗集料刮到表面，造成离析和粗细集料成“窝”或“带”，平地机来回刮平的次数越多，离析现象愈严重，平整时应设2~3人小组负责消除平地机整形后的“窝”或“带”。当路堤高度小于基床厚度（3.0m）时，应按设计进行整平碾压、夯实、翻挖回填、换填或其他加固措施。其他要求控制填土速率，路堤中心地面沉降速率不大于10mm/每昼夜，坡脚水平位移速率不大于5mm/每昼夜。★《公路软土地基路堤设计及施工规范》（GTJ017），实践证明：对于沉降量比较大的软土地基，应采用这个标准。检验签证有砟轨道采用K30和K(或n)作为控制指标；无砟轨道采用K30、K(或n)和Ev2作为控制指标。路基压实质量控制的目的是对路基的承载能力和沉降变形进行控制，保持线路稳定与平顺，保证列车能安全、舒适、高速运行，而控制和检测压实质量的标准、方法和设备，则是保证压实质量的途径和措施。物理指标有压实系数K、孔隙率n二种，力学指标有地基系数K30、动态变形模量Evd、二次变形模量Ev2三种。日本检测手段：K30和压实度K；德国及法国检测手段：Ev2、Evd。地基系数K30：土体表面在平面压力作用下产生的可压缩性的大小。它是用直径为300mm的刚性承载板进行静压平板载荷试验，取第一次加载测得的应力——位移(q--s)曲线上s为1．25mm时所对应的荷载Qs，按K30＝Qs／1．25计算得出，单位是MPa／m。直观表征路基刚度和承载力。K30平板载荷试验适用于粒径不大于载荷板直径1／4(7.5cm)的各类土和土石混合填料。（与验标关系）地基系数K30K30平板载荷试验的测试有效深度范围为40～50cm。（与验标关系）颗粒不均匀的碎石土，难以得出准确可靠的K30检测测试结果。碾压完毕后，路基含水量高，K30测试结果小；含水量低，K30测试结果大。离散性大、重复性差。压后2~4小时后检测。二次变形模量Ev2:通过圆形承载板和加载装置对土路基进行静态平板载荷试验，一次加载和卸载后，再进行二次加载，用测得的二次加载应力一位移(a--s)曲线来计算Ev2值的试验方法。一次加载消除土体部分塑性变形，得到的二次加载曲线更能反映土体弹性变形能力。单位是MPa。二次变形模量Ev2适用于粒径不大于载荷板直径1／4(7.5cm)的各类土和土石混合填料。K30第一次加载曲线包含塑性变形Ev2第二次加载曲线弹性变形测试有效深度范围为40～50cm。路基在运营条件下承受反复循环荷载动载作用，Ev2更接近实际荷载形式，理论上Ev2比K30更适合做为路基刚度检测指标。K30实践经验丰富，现阶段仍以K30试验为主。动态变形模量Evd高速铁路，动荷载产生的冲击力对路基的影响明显，路基的稳定性和变形问题主要是由动荷载引起的，采用模拟列车运行时产生的动应力及动应变形指标作为路基的填筑质量检测标准将更科学合理、更符合实际情况。采用一定质量的落锤，从一定高度自由落下，通过阻尼装置、承载板对路基产生瞬间的冲击，使路基产生沉陷。模拟高速列车对路基产生的瞬时动应力进行动载测试，能够反映土体的实际受力情况。其荷载板下的最大动应力σ＝0.1Mpa，与高速铁路设计的土的动应力相符。以此计算路基的动态变形模量Evd指标。适用于粒径不大于载荷板直径1／4(7.5cm)的各类土和土石混合填料。测试有效深度范围为40～50cm。填料轨道类型粗粒土碎石类A、B组填料及细粒改良土有砟轨道≥90≥110≥130K≥0.9孔隙率n（%）3131无砟轨道≥90≥110≥130Ev2(MPa)≥45≥45≥45K孔隙率n（%）3131基床以下路堤填筑压实标准压实指标压实指标填料K30（MPa/m）K30（MPa/m）改良细粒土≥0.923.基床底层路堤填筑当采用碎石类和砾石类填筑时，分层的最大压实厚度不应大于35cm，当采用砂类土和改良细粒土填筑时，分层的最大压实厚度不应大于30cm，分层填筑的最小压实厚度不宜小于10cm。填筑压实工艺流程按照基床以下路堤压实要求组织进行。3.基床底层路堤填筑基床底层路堤填筑压实标准轨道类型改良细粒土碎石类A、B组填料及细粒改良土有砟轨道≥110≥130≥150K孔隙率n（%）2828Evd(MPa)≥40≥40≥40无砟轨道≥110≥130≥150Ev2(MPa)≥60≥60≥60Evd(MPa)≥35≥35≥35K孔隙率n（%）2828≥0.95填料压实指标≥0.95K30（MPa/m）K30（MPa/m）粗粒土填料4.基床表层路堤填筑高速铁路以变形控制做为主要控制因素设计，基床表层的材质和强度应能承受列车荷载的长期作用，刚度应使列车运行时产生的弹性变形控制在一定范围内，厚度应使扩散到其底层面上的动应力不超出基床底层土的承载能力，并能防止道碴压入基床及基床土进入道床，防止地表水侵入基床土中导致基床软化及产生翻浆冒泥等基床病害。研究标明，如基床底层土的压实度能达到100%，基床表层厚度约需0.6m，如果压实度达到95%，基床表层厚度需要0.8m以上，综合考虑路基顶面变形控制与基床表层下填土动强度因素，当基床表层材料的变形为180MPa，土基变形模量为36MPa时，基床表层设计厚度为0.7m。在客运专线有砟轨道中，路基面上设置沥青混凝土防渗层,一般情况下基床表层由5～10cm厚的沥青混凝土和65～60cm厚的级配碎石(级配砾石）组成，有砟轨道路基面全宽设置沥青混凝土。无咋轨道基床表层厚度与混凝土支撑层的总厚度不小于0.7m，在混凝土支撑层至路肩和两线间路基面设置沥青混凝土防渗层。这是铁路路基工程中首次引入沥青混凝土的内容。日本采用5cm沥青混凝土防渗层，并认为路面以下3m后，动应力折减到10%。4.1基床表层级配碎石填筑4.1.1级配碎石搅拌和储运级配碎石优先采用厂拌法生产。一般采用稳定土厂拌设备，装载机配合上料，电脑程控计量，厂拌计量设备要经计量单位核准，并有专人操作维修，日常应对计量仪器进行校核。在生产厂、搅拌场、搅拌设备料斗内，集料储备应分类存放、相互隔开。其中石屑应现用现备，防止因多备造成下雨水化板结失去胶粘力。为确保材料清洁，在堆放场地要防止粘土、杂物及粉尘渗入；装料时要防止将泥土铲入；装车前车内要进行清扫，车厢应严密，防止小颗粒渗漏。4.1.1级配碎石搅拌和储运为防止拌和好的材料在装料至汽车时发生离析，尽量保持拌合机出料口位于自卸车车斗的中部，并且尽量减小出料口与车斗的高度。在高温及风大的天气情况下施工，当运输路程较远或道路运输状况不良时，应将混合料表面进行覆盖，减少水的蒸发（挥发），运输途中，尽量保持汽车平稳运输，不得突然大起大落、剧烈颠簸，以防止加速集料离析。搅拌的混合料要现拌现用，严禁存放。施工中拌合能力、运输能力、摊铺能力要相互匹配、相互衔接。拌和中须根据配比要求，结合天气、运输等条件，认真掌握好含水量，