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1、1秦沈客运专线路基综合施工技术1.前言随着我国国民经济持续稳定的发展及铁路建设的发展，铁路客运专线及高速铁路的兴建已是势在必行，秦沈客运专线就是在这种形势下开工兴建的。是国家跨世纪的重点项目，也是中国建设技术水平的标志性工程，它西起秦皇岛， 东至沈阳北站，途经 12 个县市区，全长 404.64km，是我国自行设计修建的第一条开通时速即达 160km/h，运营速度在 200km/h 以上的全封闭、全立交的双线铁路客运专线，其技术要求之高在我国铁路史上是前所未有的。普通铁路的路基是按强度破坏设计的，而秦沈客运专线是我国第一条开通时速为 160km/h 以上的铁路客运专线 ，对路基的沉降和平顺性要
2、求比普通铁路和高速公路要求更高，因而秦沈客运专线路基是按变形来控制的，这是因 为随着速度的提高，对线下部分变形要求较严，路基的变形成为主要控制因素。秦沈客运专线要求路基工后沉降一般地段不大于 15cm，年沉降率不大于 4cm/年，因此路基施工就成 为了保证列车快速、平稳的重点。我局承建施工的秦沈客运专线 A9 标 ，全长 20.9km，我们在路基施工中，严格按照秦沈客运专线路基施工细则要求施工，不断优化施工工艺，采用全机械化配套作业，抓好质量监控，历时 4 个月的时间完成 340 万土方施工，高质量、高标准地完成了路基施工任务，取得了较好的经济效益和社会效益，并为 今后高速铁路路基施工积累了宝
3、贵的经验，经过广大技术干部的不懈努力和刻苦攻关，形成了本路基综合施工技术。该项综合施工技术囊括2了秦沈客运专线路基施工的各个方面，主要包括以下七个方面：（1）路基补充勘探技术（2）路基基底处理技术（3）试验段的工艺试验研究技术（4）路基本体及基床底层施工技术（5）路堑开挖施工技术（6）过渡段级配碎石施工技术（7）基床表层级配碎石施工技术该项综合施工技术内容全面，涉及面广，技术条件高，科技含量高，质量要求高，试验项目多，实用性强，是代表了我国铁路施工的最高水平，且有重要的推广应用价值，具备以下显著的技术特点：（1）施工作业程序化、标准化，铁路客运专线路基填筑施工过程可分为三阶段、四区段、八流程。
4、三阶段：准备阶段、施工阶段、整修验收阶段四区段：填土段、平整段、碾压段、 检测段八流程：施工准备、基底处理、分层填筑、 摊铺碾压、洒水晾晒、碾压夯实、 检验签证 、路基整修（2）通过对路基基底的补充勘探和基底处理，从源头上避免了路基的沉降。（3）通过对路基填筑材料及试验段的检测测试分析，作为施工组织设计、3土石方调整、取土场的选择、机械配备等方案及确定工艺参数的依据，使施工质量控制及检验处于优化状态。（4）采用先进的检测仪器，用 K30 荷载板检测 路基地基系数，用核子仪检测路基压实度和孔隙率，检测速度快、数据准确、可靠。（5）机械化作业程度高，工艺流程清晰、进度快，施工质量好，降低了劳动强度
5、，经济 效益显著。2.工程概况2.1 沿线主要自然地理特征中铁十四局秦沈项目部承担秦沈客运专线 A-9 合同段DK170+000DK190+900 段施工任务，该段全长 20.9 公里，地处锦州市试验区，凌海市巧鸟乡、松山镇、葫芦 岛市连山开 发处等境内。该地区为暖温带中温带亚湿润亚干旱季风气候区。四季分明，冬季寒冷，平均气温-8.1 0C,极端最低气温-22.8 0C;夏季炎热，平均气温 24.10C，极端最高气温 41.80C。雨季主要集中在七、八月份，年平均降雨量 555.6mm。历年土壤最大冻结深度 120cm。此段工程地质特征主要为剥蚀残丘与丘间冲洪积平原相间，剥蚀残丘及缓坡地段表覆
6、砂性土，下伏混合花岗岩、白云岩、砂岩、泥岩等。丘间冲洪积平原上覆粘土、砂粘土、砾砂、 圆砾土等，下伏白云岩、白云质灰岩、 砾岩、混合花岗岩等。沿线主要的地下水类型有风化基岩裂隙水和第四系地层中的空隙潜水。4地下水主要靠大气降水补给。2.2 主要工程数量本段路基工程主要工程量有：区间填方 435448.6m3,区间挖方135124.3m3,站场填方 289931m3，站场挖方 203003m3，总计断面方1063506.9m3(不含维修工区工程数量)。3.路基补充勘探技术路基补勘在铁路客运专线及高速铁路的施工中是十分重要的，若路基地质较弱，且没有被探明，必然会给路基产生大的变形，留下隐患。设计时
7、的地质调查和勘探由于种种原因，勘探密度小，不可能对地质情况进行全面勘探，部分地段的地质情况很可能与设计不符。因此，施工单位在开工前对线路的地质情况进行详细的补勘，以验证地质资料，确保不因地质原因而造成路基产生大的变形。具体实施如下：1.路基补勘方法：根据线路路基的不同地质情况，可选用轻型动力触探N10、重型动 力触探 N63.5、标贯、静力触探四种原位测试方法的一种。2.补勘密度：沿路基中线先采用轻型动力触探每 50m 一点，进行初步补充勘探，对发现有问题的地段再加大补勘密度，并采用其它补勘方法进行验证。3.对发现地表以下 2.5m 的范围内，承载力不能满足0.18MPa 或Ps1.5MPa
8、时，会同设计、监理进行现场勘察并进行变更处理。通过路基补勘，共发现了 4620 米路基基底承载力不能满足细则中5“地表以下 2.5m 范围内不能有 Ps750N/5cm，条带拉伸率25%、渗透系数510 -3cm/s，有效孔径 O95 0.05mm。所用砂为干 净的中粗砂，含泥量不大于 3%，有效孔径 d100.1-0.35mm，不均匀系数为 35。4.2.2.3 工艺流程（1）清理场地：用推土机推除地表耕植土，将基底粗略整平，进行碾压，并报监理工程师签认。（2）填筑土拱坡及渗水土垫层：用土回填至线路中心部位比原地面高出20cm 左右，以 4%的横坡形成路拱，碾压密 实度 K0.86。其上填筑
9、渗水土厚 50cm。其渗水土分两层填筑，每层 25cm。每层渗水土经碾压后都应满足Dr0.67 的要求。填至 90cm 厚（含渗水土厚度）时再进行 K30检测，其K30110MPa/m。（3）测量放线及机具定位按间距 1.2m，梅花型布置的原则在渗水土垫层上布点，并用小木桩正确定位。机具定位时要保证锤中心与地面定位在同一点上，并用经纬仪观测9控制导向架的垂直度。（4）在套管上划出控制标高的刻划线，活瓣式桩尖固定在套管下部。（5）套管打入前将活瓣式桩尖和套管口封闭，用震动法或静压法将套管压入设计深度。要保证正确、套管垂直、深度符合设计要求。（6）要将整个砂袋吊起，从端部放下套管口，将砂袋徐徐下放
10、，下放时要防止砂袋扭结、断裂和破损。（7）拔出套管时要先启动激震器，后提升套管，要连续缓慢的进行，（8）套管拔出后，砂袋应露出孔口不小于 30cm，并埋入渗水土垫层中。（9）已施打的砂井，若砂袋不满，应及时向砂袋内灌砂，填补到袋满为止。4.2.2.4 沉降观测及控制为验证袋装砂井法处理松软地基的实际效果及预测本段的工后沉降，我们按设计要求在每个软基处理段分别用沉降观测水杯法设置 4 个观测断面进行沉降观测。袋桩砂井施工完毕后，于其上铺设 20cm 厚的砂垫层，碾压至中密。因砂子易流动，不宜直接埋设观测设备，我们采取上覆土后开挖沟槽的方法埋置。于砂垫层 上填筑一层 A、B 类土，控制其虚 铺厚度
11、为 30cm，碾压合格后，于设计埋设断面开挖宽为 30cm，深为 40cm 的沟槽。开挖好后，清理沟底土块，在沟底 铺设一层厚约 5cm 的细砂，以保证沟底平顺。按设计位置埋设观测水杯，水管引出路基坡脚线外，并做好标记，注意水杯底面应水平。为保10证沟槽处路基压实度，观测设备埋好后，用级配良好的中粗砂对沟槽进行回填，并用小型夯实机械夯实。观测水杯埋置的同时，在路基坡脚线外 1m 和10m 处各埋置一观测桩，观测桩及观测水杯在同一断面上。观测设备埋设好后，我们按细则要求进行了认真细致的沉降观测工作。以 DK187+400 断面 1#和 2#水杯为例，埋置日期为 5 月 23 日，截止至 9月 1
12、3 日，其位移时间曲线如图（图 2）所示。1#位位位位-位位位位02550751001251501750 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120位位位位位位位位mm位2#位位位位-位位位位02550751001251501750 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120位位位位位位位位mm位11从以上曲线可以明显看出，该断面路基基底在填土期内地基变形较大，在填土停止后，地基变形逐渐趋于稳定，即排水固结基本稳定。这也说明袋装砂井的处理方法是可取的，施工质量是信得过的，达到了预期的目的。5.路基试验段的工艺试验研究技术由于秦
13、沈客运专线路基工后沉降一般地段要求不大于 15cm，要保证如此严格的工后沉降，又没有成熟的施工经验可借鉴，而且由于碾压机械、填料种类不同，因而机械组合、工艺参数和技术措施必须通过试验取得，这是保证铁路客运专线路基施工质量必不可少的重要环节。5.1 填料的选择与试验5.1.1 在开工前对所要采用的土场及线路取样进行全面的土工试验，以取得足够详细的数据，为基底处理、取土场的选择、弃方利用等提供施工依据，确定最佳施工方案。本段范围内，细粒土填料种类不多，粗粒土有多种，通过对本段粗粒土的颗粒分析统计得知，粗粒土中小于 0.1mm 的细颗粒含量较高，一般大于10%。这些含细颗粒的粗粒土具有与细粒土相 类
14、似的可击实性，所以对这些粗粒土除了测定其土粒密度指标和颗粒级配以外，还进行了击实试验，测取其最大干密度和最佳含水率。填料的性质指标见表 2 和表 3。表 2 填筑用细粒土的主要性质指标序号填料名称填料等级液限（%）塑限（%）塑性指数比重最大干密度（g/cm 3）最优含水量（%）121粉粘土B 28.0 16.5 11.5 2.59 1.94 10.82粉粘土C 29.2 19.2 10.0 2.59 1.98 11.53粉粘土B 29.3 18.5 10.8 2.51 1.79 15.4表 3 填筑用粗粒土的主要性质指标序号填料名称填料等级小于 0.1mm颗粒含量（%）比重毛体积相对密度最大干
15、密度（g/cm3）最优含水量（%）1 中砂土 B 29.3 2.71 2.55 2.03 10.62 砾砂土 A 13.2 2.69 2.53 2.04 10.43 粘砂土 B 35.0 2.56 2.44 2.96 11.44 粗砂土 B 22.9 2.64 2.52 2.04 11.55 砾砂土 A 17.4 2.63 2.53 2.03 10.36 砾砂土 A 11.2 2.64 2.54 2.07 9.27 圆砾土 B 10.5 2.63 2.51 2.03 10.28 圆砾土 A 13.5 2.64 2.54 2.00 10.69 砾砂土 A 13.6 2.70 2.56 1.99
16、10.41310 中砂土 A 11.6 2.64 2.54 2.02 10.811 砾砂土 A 12.4 2.65 2.53 2.00 9.412 角砾土 A 10.4 2.69 2.57 2.04 9.75.1.2 填料的适用范围及技术标准根据时速 200km/h 新建 铁路线桥隧设计暂行规定，细粒土及粗粒土的适用范围及技术标准列于表 4。表 4：填料使用范围及技术要求技术标准填料类别适用填筑部 位填料等级要 求压实系数K孔隙率n（%）地基系数K30（MPa）细粒土基床以下路堤B、C 类 0.90 90基床以下路堤A、B、C 类 0.90 25 110粗粒土基床底层 A、B 类 0.95 20 1205.2 试验段压实工艺试验5.2.1 压实试验目的（1）确定最佳铺土厚度（2）选定最优化组合的碾压机械及压实遍数（3）确定不同类型填料的最佳压实工艺参数14（4）确定不同类型碾压机械的最佳碾压遍数（5）确定最佳
