高速铁路路基施工关键技术分析

应用技术　●Ｉ　高速铁路路基施工关键技术分析　罗杰　（中交一航局第三工程有限公司　辽宁　大连　１１６００１）　［摘　要］本文介绍了高速铁路的特点和对路基的要求，阐述了路基施工的具体方法和质量检测技术，供大家参考。　［关键词］高速铁路　路基　基床　强度　中图分类号：Ｕ４４５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１０）１０—０２９３　Ｏ１　１前言　随着我国改革开放的不断深化．铁路运量日益增加，加以交通领域内　航空、公路的激烈竞争，在我国除修建新线和既有线提速外，发展高速铁路　己成必行之势。考虑到我国经济发展的不平衡性，高速铁路将首先在经济发　达的客货运输特别繁忙的北京一上海问修建。由于高速铁路行车的特殊要求，　使之对传统的铁路设计、施工和养护提出了新的挑战，从而现代铁路设计的　某些技术问题发生了较大改变。　２高速铁路的特点　流的高速铁路应该是这样一条铁路：线形变化非常平缓，轨道高度　平顺，路基极其稳定且刚度均匀，各种结构物具有高度可靠性及稳定性，并　有严格控制的形位公差，具有宽大空间的独行线路。通车运营之日，应达到　３００ｋｍ／ｈ及以上的目标。该特点概括起来就是四高：高速度、高密度、高舒　适度和高安全性。要达到这些要求，除了有集中各种高新技术于一身的高速　列车以及先进的运行控制系统、供电系统、运营管理系统、养护维修系统之　外，对工务工程也提出了更高的要求。　一采用土工新材料、新工艺，可以使碾压机械在坡面附近行走，路堤整体性　能好，坡面抗冲刷能力强，确保碾压密实度　５高速铁路路基施工质量检测方法　为增加路基的整体稳定性，提高路基的强度和刚度、减小变形、减少　运营过程中路基病害的发生，世界各国在路基旅工中都采取了科学的压实检　测方法检测方法和仪器应力求快速、准确、真实地反映路基状态。　５　１压实系数Ｋ　由于传统的环刀法、灌砂法及注水法测定填土容重的方法需要测定其含　水量．而测定填土含水造的烘干法从试验到得出结论需要时间很长，与现代　化高效率的施工碾压机械常常发生矛盾，并且受外界因素的影响较大。为此，　利用微电子技术．通过放射性元素（Ｐ射线和中子射线）测量填土的密度、含　水量的仪器自２０世纪７Ｏ年代产生。该方法能在现场快速、方便地测定填土　的容重和含水量，能满足现场填土压实系数Ｋ快速、无损检测的要求．具有　操作方便、明显直观、非常适合于配合路基填土施工。但由于其精度问题．常　常与传统方法配合使用。　５　２　ＣＢ尺值　３高速铁路对路基的要求　・　高速铁路要求路基强度高、刚度大、纵向刚度变化均匀且长久稳定，　以确保轨道的高平顺性。为严格控制路基沉降变形，《京沪高速铁路线桥隧站　设计暂行规定》（以下简称《暂规》）第４．３．３条规定“路堤的地基为软弱粘性　土地层时，应进行工后沉降分析路堤建成验交后，路基工后沉落量一般地　段不大于１０　ｃｍ，沉降速率应小于３ｃｍ／年，桥台台尾过渡段路基工后沉降量　不应大于５ｃｍ”路基施工中涉及到两个技术关键一个是路基工后沉降问题，　另一个是路基动力平顺性与长期稳定性问题　４路基施工方法　高速铁路路基与普通铁路路基有很大差别。路堤填料和地基处理又是路　基旌工中的重点、难点。京沪高速铁路路基工程量大，土源缺乏，填筑标准　要求高，如何使路基施工质量达到预定的要求，对于选择确定什么样的机具　设备、施工方法、质量检测体系和改良土加工工艺等方面，提出了严格要求。　４．１基床　路基基床必须具有足够的强度和刚度，在列车荷载的作用下，基床表　面动应力不得超过基床的容许承载力。高速铁路基床厚度为３．Ｏｍ，其中表层　为０．７ｍ，采用级配砂砾或级配碎石填料，地基系数应达到１９０ＭＰａ／ｍ；底层　为２．３１Ｔｓ，采用Ａ、Ｂ组填料及改良土，地基系数为ｌ１Ｏ～ｌ　３０ＭＰａ／ｍ。　京沪高速铁路填料有级配砂砾石、级配碎石、灰土碎石和炉渣碎石灰　土等４种类型。其标准要求高，用量大（约５．６万ｍ／ｋｍ），沿线填料大部分地段　不能满足要求，表层填料需集中开采远运，底层及以下部分的填料也需远运改　良。　在既有道路的使用中发现，在交通荷载作用下，公路垫层石碴有可能　被压人下覆的填土层中，从而使路基面损坏，因此，ＡＡＳＨＴＯ首先提出了加州　承载比试验（ＣＢＲ）。它是将规定尺寸（直径５ｃｍ）的探头贯入土中，在一定的贯　入深度时，以其对应的荷载程度和ＣＢＲ基准比较，来确定地基承载能力的相　对值。对铁路而言，由于现场ＣＢＲ试验的探头尺寸与道碴的尺寸相近且探头　贯人土中的过程与道碴在列车荷载作用下挤陷入基床表层的现象相似，因此，　将ＣＢＲ试验作为铁路路基施工质量的检测手段是比较合理的。日本等国曾使　用ＣＢＲ值检测铁路路基质量。　５．３承压板试验　随着ｃＢＲ试验的应用推广，人们逐渐认识到直径５Ｃｍ的贯入头，２．　５Ⅱｍｌ的贯入深度不能很好地反映路基填土的压实情况。使用ＣＢＲ法插入贯入棒　时，其荷载影响深度较浅，当填土表面局部有小石存在时．对测试结果影响　很大，往往不能代表该点的测值。因此，后来日本、西欧、北美等国把确定　建筑物地基承载力的荷载板试验方法用于检查飞机机场跑道、公路、铁路工　程中，作为路基填土压实常规的检测方法。荷载板试验确定路基填土的承载　力密实度可用基床系数Ｋ３０、变形模量Ｅ（Ｅｖ２）来表示。圆形平板的承压板尺　寸，世界各国不尽相同。西德采用的承压板由直径３０ｃｍ的主承压板和直径　为６Ｏ　ｃｍ及７６．２ｃｍ的副承压板组成。英、美等国的承压板是由不同直径、不　同厚度的数块圆形钢板组成。日本采用直径为３０ｃｍ、４０ｃｍ、５０ｃｎｌ、７５ｃｍ的　４种钢板。由于荷载板试验能反映２～３倍承压板直径深度范围内的填土的压　实程度，被世界各国普遍采用。目前对承压板的加载形式已由单循环荷载发　展到多循环荷载、静动组合荷载及偏心荷载。　结语　高速铁路要求路基为轨道提供一个可靠的稳定基础，所以对路基建设的　标准要求比较高。在保证其强度的前提下，变形问题尤为重要，包括设计单　位和施工单位都应放弃以往重桥隧轻路基的偏见，严肃地对待路基问题。我　国高速铁路路基技术标准的制定，应在参考借鉴国外经验的基础上，积极组　织力量对路基设计、施工、养护深入研究，制定出适合我国国情的路基技术　标准，以确保高速铁路的安全与舒适。　笔者认为在进行填料细分的基础上，表层分层填筑，虚铺系数１．３，采用　中、重型振动压路机压实，静压ｌ遍，微压２遍，强压２～４遍（往返数次），　可以提高压实碾压效果，保证密实。要求激振力一般在４００￣５００　ｋＮ，振动　频率控制在２５￣５０ｔｚ，碾压速度一般为３￣６ｋｍ／ｈ。采用Ｋ３０平板荷载仪和密　度仪进行检测，可达到监控碾压质量的目的。当压实系数达到０．９５，Ｋ３０指　超过２００ＭＰａ／ｍ时，即到到了基床表层设计要求。　４．２基础　在路基的总沉降中，基础沉降所占比例最大。高速铁路路基工后沉降　在很大程度上取决于地基处理的好坏。目前地基处理方法很多，应根据不同　地质条件和地理环境选用不同的方法。比如：对于硬壳层厚度不大、土层分　布有一定规律的软土，附近土源丰厚，地基中夹有薄砂层。可采用超强预压　排水固结法；对有一定硬壳层，土性较复杂或分布不规律，软土层埋深在１６　ｍ以内的软基，宜采用粉喷桩、深层搅拌桩或碎石桩处理；填土高度２～　５　ｍ的路堤，采用砂垫层加塑料排水板法；在涵洞基础和填土高度５ｍ以　上的路堤，采用粉喷桩法；在桥台基础和软土路基上，采用碎石桩法；在处　理第四纪粘性土覆盖层地基中，常使用强夯处理法，强夯法在消除砂土层液　化、湿陷性黄土等方面效果显著。　另外，依据土工建筑物的不同需要选用土工塑料、土工格栅、网眼布　等新材料，以及土工网与填土结合后形成的复合材料，也可提高路基承载　力，起到加固土层、坡面防护、排水隔渗、防止岩面风化流失的作用。　科技博览Ｉ　２９３