武廣客運專線路涵過渡段施工技術

胡 剛

(中鐵一局集團第二工程有限公司,河北唐山 063004)

武廣客運專線是我國首條設計時速 350km的高速鐵路,其技術含量高,施工難度大。特別是鋪軌對路基施工的要求非常高,路基的工后沉降要求控制在 15 mm以內。作為不同剛度的橋隧涵等結構物和路基來說,為確保線路平順過渡,他們之間的路基過渡段的漸變性和均一性必須滿足設計要求。而在現場的實際施工中由于受場地狹小和結構物及沉降觀測元器件的影響,大型設備無法使用,而小型設備又無法滿足質量要求,因而質量控制十分困難。

1 過渡段的設置形式與作用

武廣客運專線過渡段包括路-隧、路 -橋及路 -涵過渡區域。路-隧過渡段設計采用 C25混凝土、5%水泥的級配碎石進行填筑,工藝較簡單;路 -橋、路 -涵過渡段采用的填筑形式多數采用正梯形填筑,過渡段靠近線路兩側采用 A、B組填料包邊。其作用是為了保證結構物與路基能夠有效地順接過渡,消除不均勻沉降,所以過渡段施工質量的好壞直接影響到行車舒適度和運營安全。

2 對過渡段施工的認識與過程管理

過渡段工程是路基工程的重要組成部分,同時也是施工的薄弱環節。單純從工藝上來講,它不屬于新工藝,它同路基的施工工藝基本相同,每個流程、區段、階段都不能缺少,而且要求的標準更高,同時需要控制的薄弱環節點更多。所以,過渡段施工的過程控制(包括原材料、級配、拌和、填筑、碾壓、銜接等)尤為的重要。

過渡段施工之前必須嚴格交底,而且要保證交至作業層,使參與過渡段施工的每一個管理人員認識到過渡段施工質量的重要性,同時掌握過渡段的施工工藝、控制要點;在施工過程中必須層層把關,摻 5%水泥級配碎石必須工廠化生產,每一種粒徑的原材必須合格進場,并嚴格按照設計級配要求進行拌和,運至現場及時攤鋪碾壓,現場的每一道工序必須安排專職技術人員旁站并指導施工,保證每一層一次成型填筑到位,而且在施工過程中要不斷地總結經驗,改進工藝。

3 過渡段施工

DK1342+350涵洞,設計孔徑 1～5m,涵長為17.52m,涵高為 6.16m,涵頂填土厚 1m。按設計要求,涵洞兩側基坑采用 C15混凝土澆筑,過渡段采用摻 5%水泥的級配碎石進行填筑,填筑斷面為正梯形,過渡段靠近線路兩側采用 A、B組(天然砂夾卵石)填料包邊。如圖1、圖2所示。

4 過渡段施工工藝

4.1 施工順序(以 DK1342+350涵洞為例)

涵洞過渡段范圍如圖1、2所示,共計 20m。沿線路方向涵洞兩側 2m(基床表層底面算起,并按 1∶2坡度放坡)及涵洞頂面以上均以摻 5%水泥的級配碎石填筑,線路橫向路基兩側為 A、B組填料包邊,即①區,而且還要設如圖2所示的與路基過渡部分,即②區。

(1)涵洞施工完畢后,在涵洞兩側基坑底板底面以上 1m范圍內回填 C15混凝土。

(2)涵洞過渡段級配碎石先施工時(即先施工①區時):按圖2所示,先施工①區,并在①與②區做出 1∶2的坡度,并在接口處作 0.2m×0.4m的臺階,臺階必須碾壓密實。①區施工完畢后,②區與③區一同施工,碾壓時保證②區范圍內的填土滿足基床底層的壓實要求(K30≥150MPa/m,EV2≥60MPa,Evd≥35MPa,n≤28%)即可,不需將②、③區分開填筑(困難地段不能同步)。

(3)路基先施工時,即③區先施工:③區施工時將過渡段位置預留缺口,即①、②區,并在②與③區接口處做出 1∶2的坡度,并在接口處作 1m×0.5m的臺階,臺階必須碾壓密實。在進行①區施工時,將①、②區同步施工(困難地段不能同步)。

圖1 路涵過渡段填筑縱斷面(單位:m)

圖2 路涵過渡段填筑橫斷面(單位:m)

(4)過渡段與路基同步施工,即①、②、③區同步施工時:先施工①區一層,并在①區與②區接口處留 1∶2坡度,然后②、③區同步填一層,碾壓時保證②區范圍內的填土滿足基床底層的壓實要求(K30≥150 MPa/m,EV2≥60MPa,Evd≥35MPa,n≤28%)即可,不需將②、③區分開填筑。

4.2 施工工藝流程(圖3)

圖3 涵洞過渡段施工工藝流程

4.3 施工工藝

(1)級配碎石的選擇及配比選定

過渡段級配碎石填料粒徑、級配及質量必須要符合設計要求,碎石顆粒中針狀、片狀碎石含量不大于20%;質軟、易破碎的碎石含量不得超過 10%;黏土團及有機物含量不得超過 2%,級配碎石級配范圍符合表1要求。

在施工過渡段之前通過幾個料場及幾個試驗配比的比選,并經施工修正,最終確定的配比為:水泥(PO.32.5):5%,級配碎石:0～5mm∶40%、5～16mm∶25%、16～31.5mm∶30%。成品篩分見表2。

表1 碎石級配范圍

表2 成品級配碎石篩分通過量

(2)機械設備配備

過渡段施工主要用小型挖掘機(推土兩用)、小型裝載機、重型壓路機、小型壓路機、小型振動夯機。

(3)摻 5%水泥級配碎石拌和

摻 5%水泥級配碎石的拌和采用工廠化生產,由 3種粒徑的碎石,通過級配碎石拌和站拌和而成,碎石的強度、含污量、針片狀含量等指標必須滿足規范與設計要求。

(4)填料范圍的確定。

過渡段填筑前要將每一層的填筑線,級配碎石、AB組填料的范圍分清標識,填筑時,按確定的范圍填筑。如圖4所示。

圖4 涵背標識

(5)平整

主要是通過小型挖掘機、裝載機進行攤鋪,人工配合精平,由于過渡段工作面小,而且有多個沉降觀測元件,所以無法采用平地機精平。如圖5、圖6所示。

圖5 小型裝載機攤鋪

圖6 人工修邊

(6)碾壓

碾壓主要采用重型壓路機(大面積碾壓),小型壓路機及振動夯相互配合進行碾壓(幾個薄弱環節,大壓路機碾壓不到的位置)。如圖7、圖8所示。

圖7 小型壓路機及振動夯配合碾壓

圖8 小型挖掘機攤鋪

(7)檢測

試驗檢測嚴格按規范及設計要求進行檢測。

孔隙率 n:每一填層必須進行檢測;填層每 40cm檢測 1次(每二層)EVd;填層每60cm檢測(三層一次)1次 K30、EV2。

4.4 施工質量控制要點

(1)涵洞施工完畢后,涵洞兩側基坑必須按設計要求回填 C15混凝土;。

(2)涵洞兩側過渡段在施工前必須用壓路機對基底進行碾壓密實,并按要求進行壓實檢測,檢測合格后方可進行下一步填筑施工。

(3)填料控制。摻 5%水泥的級配碎石料必須廠拌,每種原材料必須按要求檢測合格后進場;水泥的摻量要通過測定流速比來進行控制,而且在施工過程中要不斷地用滴定試驗來測試水泥的摻量是否滿足要求。

(4)確定填筑范圍。

①涵洞在填筑前必須按要求放設出過渡段的四周輪廓線(路基兩側每側要求加寬 50cm)。

②在涵洞側面用紅油漆標出級配碎石兩側的坡度線(1∶1),確定級配碎石在涵洞高度范圍內的頂寬、兩側邊緣,用此來控制級配碎石及 A、B組填料包邊土的填筑范圍。

③每填筑一層必須在填筑平面上分別標出級配碎石與 A、B組填料的分界線,并現場交底,填筑時嚴格按各自范圍層層填筑,而且必須保證同一填層 A、B組填料要與級配碎石同時填筑,同時碾壓,確保過渡段的整體性。

④在涵洞側面從上而下用紅油漆標注出每一層厚的刻度線(20cm),并從下至上編上序號,用以控制每一層的填筑厚度。

⑤平整。過渡段整平采用挖掘機、裝載機進行整平,人工配合精平,并按要求作 4%的橫向排水坡。

(5)碾壓。碾壓設備包括重型壓路機、小型壓路機及振動夯。

①級配碎石填筑完后必須及時進行碾壓,不能超過 2h,以防凝固無法壓實。

②過渡段級配碎石采用重型壓路機進行碾壓,碾壓的遍數根據現場碾壓檢測的結果確定,靠近涵洞 1 m的范圍內,采用振動夯及小型壓路機碾壓夯實。

③路基兩側邊緣為保證壓路機安全同時確保碾壓密實,采用人字形碾壓。

④過渡段四周互相連接部分是薄弱環節(級配碎石與 A、B組填料縱、橫向接頭、沉降板周圍、涵洞側 1 m范圍等),碾壓時作為重點碾壓對象,絕不能出現漏壓現象。

(6)涵洞兩側過渡段必須同步填筑,絕不能先填一側再填另一側而造成涵洞偏壓。

(7)涵洞頂面填筑時注意 1m范圍內要采用靜壓,不允許振動碾壓,必須保證涵頂填土大于 1m時方可振動碾壓。

(8)涵洞過渡段要連續作業,如果下一層填筑完后不能及時進行上一層填筑時,要及時用土工布覆蓋,并灑水養生。

(9)縱向與路基順接,過渡段必須挖臺階(臺階按0.2m×0.4m),而且要保證臺階段密實。

5 結語

通過加強過渡段施工過程管理控制,嚴格抓好每一道工序,每一個環節,并不斷地總結施工工藝,我項目對過渡段施工質量整體處于受控狀態,施工工藝及成形質量滿足鐵路客運專線要求,可以在過渡段施工中推廣。要特別注意的是過渡段的施工過程管理必須引起高度重視,保證施工一次到位成形,因為級配碎石摻 5%水泥后強度較高,如果要返工處理很困難,甚至要采用風鎬破除,而且返工后的材料全部浪費,質量、進度、成本都會受到嚴重影響。

[1]鐵建設[2005]160號,客運專線鐵路路基工程施工質量驗收暫行標準[S].

[2]武漢至廣州客運專線花都段施工圖路基設計圖集[Z],2006.