戈壁大風(fēng)地區(qū)高速鐵路路基施工技術(shù)

摘 要：文章對戈壁大風(fēng)地區(qū)高速鐵路路基施工技術(shù)進(jìn)行了不斷的探索、研究和改進(jìn)，通過對填料進(jìn)行二次篩分、充分燜濕以及調(diào)整填料分層厚度、選取適宜壓實機(jī)械等措施，成功解決了在缺水、大風(fēng)條件下利用粗顆粒、低含水量填料作為路基填料而帶來的壓實質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、工后沉降難以控制的施工難題，對于項目的順利實施以及建成后鐵路的運(yùn)輸安全有著重要意義，同時可為今后類似地區(qū)的高速鐵路路基施工提供指導(dǎo)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：戈壁；高速鐵路；路基填筑技術(shù)

新建蘭新鐵路第二雙線（新疆段）LXTJ1標(biāo)段位于新疆維吾爾自治區(qū)哈密市境內(nèi)，線路所經(jīng)區(qū)域均位于戈壁深處，隸屬煙墩風(fēng)區(qū)，主要特征為大風(fēng)頻繁，風(fēng)力強(qiáng)勁，氣候干燥，降雨量小，蒸發(fā)量大，夏季短促而炎熱，冬季嚴(yán)寒。沿線內(nèi)人煙稀少，地表荒蕪，大部分地段基巖裸露，多呈礫漠、巖漠地貌景觀，地表片狀分布厚度不大的粗、細(xì)圓礫土，天然含水率為0.4%。

根據(jù)總體施工組織安排，要在6個月之內(nèi)完成本標(biāo)段約590萬m3的路基填筑施工任務(wù)，在面對工期緊、填料加工困難、干旱缺水等困難的同時，更要面對戈壁干旱地區(qū)利用粗礫土作為路基填料，壓實質(zhì)量和工后沉降難以控制的技術(shù)難題。本項目通過路基進(jìn)行填筑工藝的實踐探索，總結(jié)出了一套大風(fēng)戈壁地區(qū)高速鐵路路基施工技術(shù)。

1 關(guān)鍵技術(shù)施工工藝及要點(diǎn)

路基填筑采用常規(guī)的分層填筑、分層攤鋪、分層碾壓、逐層檢測壓實質(zhì)量的三階段、四區(qū)段、八流程施工工藝，以機(jī)械施工為主，人工施工為輔的作業(yè)方法進(jìn)行施工。但鑒于本地區(qū)填料及氣候的特殊性，著重從以下幾個方面進(jìn)行了改進(jìn)：

1.1 填料選擇及粒徑控制

本線路基按350km/h的高速鐵路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計和施工，要求基床底層填料為A、B組填料，最大粒徑不超過60mm；基床以下路堤為A、B或C組填料最大粒徑不超過75mm。

經(jīng)過沿線取土場調(diào)查，填料構(gòu)成主要為粗圓礫土，最優(yōu)含水率6.35%，最大干密度2.23g/cm3，天然含水率為0.4%，填料粒徑小于60mm占試樣總質(zhì)量的73%，小于75mm的占80%。

為確保路基填料粒徑滿足設(shè)計要求，采取以篩分為主，人工揀選為輔的方式進(jìn)行嚴(yán)格控制。篩分分兩次進(jìn)行：首先在取土場設(shè)置固定臺篩進(jìn)行第一道篩分；其次在車廂上加“人”字型車背篩，進(jìn)行第二道篩分。取土場固定臺篩篩孔對角線尺寸75mm和60mm，在篩網(wǎng)下設(shè)置彈簧，一方面可以加大篩分?jǐn)?shù)量，另一方面可以減少填料篩分時對篩網(wǎng)的沖擊破壞和磨損。車背篩采用“人”字型布設(shè)，在“人”字型車背篩兩端設(shè)置擋板，防止篩余廢料損傷車輛或掉入車廂內(nèi)。臺篩和車背篩均采用型鋼做骨架，鋼筋焊接成篩網(wǎng)。填料運(yùn)至現(xiàn)場攤鋪過程中，人工對長、扁狀的大粒徑礫石進(jìn)行最后剔除。

1.2 填料含水量控制

針對戈壁地區(qū)填料天然含水率低、滲透慢、水分蒸發(fā)快的特點(diǎn)，實際施工中采取了取土場燜料和填筑現(xiàn)場灑水的解決方案。

填料進(jìn)行第一道篩分后，用鏟車堆放到指定地點(diǎn)，中間挖坑儲水，燜土8～12小時后利用挖掘機(jī)就地攪拌均勻，然后裝車運(yùn)至現(xiàn)場填筑。通過對填料含水率的檢測，在氣溫15℃左右、風(fēng)力三級時，填料篩分過程中水分損耗約1.5%，填料運(yùn)輸過程中水分損耗約0.1%，填料攤鋪過程中水分損耗0.9%，水分共計損耗2.5%。所以，取土場燜料用水量按大于最佳含水率+2～3%考慮，這樣可以防止裝、運(yùn)、卸和攤鋪過程中水分蒸發(fā)后，碾壓前填料含水率無法滿足最佳含水率的現(xiàn)象出現(xiàn)。若填筑現(xiàn)場出現(xiàn)實測含水率小于最佳含水率的情況時，即可在已粗平的攤鋪層上利用灑水車進(jìn)行灑水處理。通過取土場燜料和攤鋪層表面灑水的方法，不僅滿足了碾壓時對填料最佳含水率的要求，而且解決了填料滲透慢，影響施工效率的問題。

1.3 碾壓施工工藝研究

1.3.1 壓實機(jī)械的確定

高速鐵路的路基壓實標(biāo)準(zhǔn)比普通鐵路有了明顯提高，這相應(yīng)對壓實機(jī)具也有了更高的要求。通過以往鐵路路基施工經(jīng)驗的調(diào)研分析，要滿足高速鐵路的壓實標(biāo)準(zhǔn)，壓實機(jī)械必須選擇負(fù)荷大、功率高的重型壓實機(jī)械。

根據(jù)現(xiàn)有的機(jī)械資源，采用徐工20TXSM自行式單鋼輪振動壓路機(jī)、德國寶馬格26BW-226-DH-4振動壓路機(jī)進(jìn)行工藝試驗，其性能參數(shù)分別見表1、表2。

由上表可以看出，在碾壓總遍數(shù)相同的情況下，這種由26T和20T壓路機(jī)組合碾壓的質(zhì)量比單獨(dú)一種壓路機(jī)碾壓的效果要好。

1.3.2 分層厚度控制

路基的分層壓實厚度是路基壓實的主要參數(shù)之一，它直接影響路基的壓實質(zhì)量和功效，因此，在工藝試驗中，按45cm、35cm和30cm三種的虛鋪厚度和壓實機(jī)械進(jìn)行了碾壓試驗。根據(jù)碾壓試驗檢測結(jié)果可知，當(dāng)虛鋪厚度在30cm和35cm時，只要碾壓工藝合理，所有測試點(diǎn)位的檢測指標(biāo)均滿足設(shè)計要求；當(dāng)虛鋪厚度在45cm時， 20T和26T壓路機(jī)無論采用何種碾壓工藝，多數(shù)點(diǎn)位的檢測指標(biāo)達(dá)不到設(shè)計要求。通過以上分析，得出粗礫土填料的壓實厚度按35cm控制較經(jīng)濟(jì)合理。

1.3.3 碾壓速度控制

由表5可以看出，碾壓機(jī)械在碾壓過程中的行駛速度對壓實效果有較大的影響：碾壓速度越低，碾壓效果越好，反之，速度越高，壓實效果越差。在綜合考慮碾壓機(jī)械的性能、安全性、經(jīng)濟(jì)性等各種因素的基礎(chǔ)上，實際填筑時，碾壓速度控制在2～4km/h為宜。

1.3.4 碾壓遍數(shù)確定

由表6、表7可以看出，靜壓1遍和強(qiáng)振3遍后，在碾壓總遍數(shù)相同的情況下，增加弱振和靜壓遍數(shù)的壓實效果比增加強(qiáng)振遍數(shù)的壓實效果要好，這是因為：強(qiáng)振是對深部土的壓實，而弱振是對中部土的壓實、靜壓是對表層土的壓實，采用1靜+3強(qiáng)+2弱+4靜的碾壓組合方式效果較好。

2 技術(shù)應(yīng)用效果

通過采取篩分為主、人工揀選為輔的粒徑控制措施和取土場燜料含水率大于最佳含水率2～3%及攤鋪現(xiàn)場補(bǔ)灑水的含水率控制措施，按照2～4km/h的碾壓速度，采用（26T壓路機(jī)：1靜+3強(qiáng)+2弱+ 20T壓路機(jī)：4靜）組合式碾壓進(jìn)行路基填筑施工，壓實檢測數(shù)據(jù)均能滿足設(shè)計要求；同時自開始填筑之日起，對該段路基進(jìn)行了連續(xù)沉降觀測，實際沉降沉降量和回歸數(shù)據(jù)的曲線圖1。

根據(jù)回歸曲線圖可以看出，在路基填筑期間沉降量較大；在填筑完成10天左右沉降量明顯減少；在填筑完成15天左右，路基沉降量明顯趨于穩(wěn)定，回歸曲線趨于水平。

3 結(jié)束語

經(jīng)過不斷的探索、研究和改進(jìn)，戈壁大風(fēng)地區(qū)高速鐵路路基施工技術(shù)通過多次篩分、充分燜濕等填料改進(jìn)工藝，在選取了適宜壓實機(jī)械，采用了合適的填料分層厚度、碾壓遍數(shù)等壓實措施，不僅可以提高路基填筑效率、確保路基填筑質(zhì)量，而且解決了在缺水、大風(fēng)條件下利用粗顆粒、低含水量填料作為路基填料而帶來的壓實質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、工后沉降難以控制的施工難題，對于項目的順利實施以及建成后鐵路的運(yùn)輸安全有著重要意義，可為今后類似地區(qū)的高速鐵路路基施工提供指導(dǎo)依據(jù)。