高速鐵路膨脹土路基基底處理綜合施工技術

竇和潮

(中鐵十四局集團第四工程有限公司，山東濟南　250002)

高速鐵路膨脹土路基基底處理綜合施工技術

竇和潮

(中鐵十四局集團第四工程有限公司，山東濟南250002)

摘要:以云桂鐵路項目為例，介紹了該項目施工段的地質特點，通過對不同路基基底處理工藝的分析，總結出換填配合土工格室墊層施工的膨脹路基基底處理技術，探討了土工格室施工中的注意事項，保障了路基的施工質量和施工進度。

關鍵詞:路基基底，土工格室，膨脹土

1　工程概況

新建鐵路云桂(昆明—南寧)廣西段站前工程YGZQ-3標段，位于廣西田東縣至田陽縣之間，起訖里程為DK138 + 000和DK174 +800，線路長36.35 km。標段內路基總長18.32 km，其中6.7 km為5 m～8 m高填方路基，均位于百色膨脹土集中地區，膨脹土對路基施工質量影響較大。

2　地質特點

本標段施工路基地質表層為軟土、松軟土，厚度為1 m～4 m;次表層為中度膨脹土，厚度為2 m～7 m;向下依次為強風化和弱風化的泥巖夾泥質砂巖。地下水埋深1 m～3 m，主要為第四系孔隙潛水及基巖裂隙水。

膨脹土為高液限粘土，具有吸水膨脹、失水收縮特性，體積變化較大。由于膨脹土中0.002 mm的膠體顆粒比重較大，一般20%以上，故粘性很高。膨脹土主要指標為液限和塑性指數，液限ωL＞40%，塑性指數IP＞17，大多在22～35之間，自由膨脹率65%以上。本標膨脹土的物理性能指標見表1。

表1　膨脹土的物理性能指標

膨脹土一般強度較高，壓縮性低，易被誤認為是較好地基土，但填筑后對鐵路危害較大，其變形破壞具有多次反復性，膨脹土地區的鐵路路基常常大段出現大幅度的隨季節變化的波浪變形，嚴重影響行車安全。

3　路基基底處理工藝比選

表2　路基基底處理工藝綜合對比

水泥攪拌樁施工工藝較為復雜，噴漿質量較難控制，樁體為隱蔽控制，施工質量檢查相對困難，工期要求較長，一般不采用;基底換填施工較為簡便、見效快，但只是用于低填方地段，在配合土工格柵墊層的情況下，基底承載力提升較高，但當路堤高度大于5 m時，效果甚微，無法保證路基穩定性，若采用更高強度的土工材料可進行有效的改善。

基于上述考慮，結合膨脹土遇水膨脹、失水收縮的特性，采用基底換填2 m深AB組、上層鋪設一層高強土工格室(高度10 cm，網格間距25 cm×25 cm) +鋪設0.05 m中粗砂+復合防排水板+ 0.05 m中粗砂施工工藝方法對基底進行處理。

4　基底處理施工工藝

土工格室是一種由高分子聚合物經強力焊接而成的三維網狀結構，立體網狀格室中可填充砂、石、土等材料，形成扁平蜂窩狀立體結構。

土工格室聚合物片材較厚( 1 mm以上)，并具有一定高度( 10 cm)，加上經強力焊接，能夠和格室中填料共同形成強度、剛度很大的立體板狀結構，可以承受上部結構的豎向力作用，有效保證路基穩定性。

另外，土工格室施工方便，可自由伸縮，能夠縮疊起來運輸，使用時張開，填料填充簡單，取材廣泛。土工格室力學性能指標見表3。

表3　土工格室力學性能指標

基底處理施工工序為:清表→換填→地面平整→鋪設0.05 m中粗砂→鋪設復合防排水板→鋪設0.05 m中粗砂→鋪設高強土工格室→路基填筑。基底處理施工示意圖見圖1。

4.1清表、換填

換填前將地表雜物、樹根清理干凈，然后進行基坑開挖，開挖完成后對尺寸、基底承載力進行檢驗，合格后進行填筑AB組填料。

鑒于本標段路基填筑高度大、膨脹土特殊土質、工期要求緊、環境制約等多種因素影響，需認真研究確定基底處理工藝，以便對處理膨脹土問題有很好的適應性。

路基基底處理常見的幾種主要工藝:基底換填、土工格柵加碎石墊層、水泥攪拌樁等。工藝對比見表2。

圖1　基底處理施工示意圖

壓實采用25 t壓路機靜壓1次，弱振1次，強振3次，靜壓1次的方法，壓實合格滿足K30≥150 MPa/m，壓實系數K≥0.92。

4.2地面平整、鋪設中粗砂和復合防排水板

基底換填完成后，對頂面進行平整，檢查平整度不大于15 mm，人工鋪設0.05 m中粗砂，保證鋪設均勻，然后鋪設一層復合防排水板。復合防排水板由一層兩布一膜土工布+高導水率塑料網芯+一層土工布構成，幅寬2.5 m。復合防排水板施工前應做好臨時排水系統及路堤坡腳處的C25混凝土封閉。鋪設時土工膜一面朝上，按橫斷面方向順序鋪設，并進行必要的搭接，一般接頭處搭接30 cm，兩幅間搭接50 cm。應順基坑或坡面的下坡方向搭接，以避免隆起，相鄰幅間每間隔1.5 m用膠帶進行固定。如果有風現場要用砂袋或輪胎等合適材料進行覆蓋。復合防排水板鋪設至C25混凝土封閉頂坡腳位置。搭接方法見圖2。

圖2　搭接方法

復合防排水板鋪設完成后，立即進行C20無砂混凝土基礎施工，然后人工在復合防排水板上鋪設0.05 m中粗砂，施工時要保證鋪設均勻且不能損壞復合防排水板。

4.3土工格室施工

1)土工格室檢查:土工格室進場后進行張拉檢查，使格室處于張力狀態，觀察是否有松弛感。2)打設固定楔子:按照設計要求和土工格室的鉚距長度為500 mm，在土工格室鋪設始端，將竹楔或木楔打入路基(通常起始點每件10個)，要求楔子露出部分不高于格室高度，視土工格室面積可加密中間錨固楔子數量(見圖3)。3)掛設土工格室:將土工格室按照橫鋪的方式掛設在先期打設的楔子上，要求鋪設時保持水平，長度、寬度按設計要求布置。4)土工格室之間連接:土工格室未張拉前，采用綁扎方式連接土工格室。5)土工格室張拉:采用人工或機具對土工格室張拉，至規定尺寸，張拉結束后用U型釘或楔子固定，準備填土。6)填土:先檢查格室有無破損，無破損，土工格室鋪設2 d內進行填土。沿張拉方向從格室的始端進行填土，填至剩余三層土工格室，連接其他土工格室再填土，重復至需鋪設的設計長度。7)注意每次張拉，縱向土工格室連接不宜超過三張，否則容易造成張拉困難及布置不精確問題;填土時，保證土工格室位于同一平面，可借用加重楔子固定格室。

圖3　竹、木楔與格室連接器

4.4土工格室施工注意事項

1)格室與格室之間保證連接完全、成片，以形成一個整體。2)土工格室必須采用黑色包皮包裝進行運輸、儲蓄堆放，必須避免陽光暴曬，遠離高溫源。3)土工格室鋪設時，使長幅順線路橫斷面方向，要求受力方向接頭處強度充足，避免造成整幅強度降低。4)填土厚度小于60 cm時，施工機械不得在上面行走，采用人工小型機械夯實。5)施工過程中要保證土工格室不破損，否則更換后再施工。

5　結語

在本標段中膨脹土路基基底處理施工過程中，通過對中膨脹泥巖的特性分析，結合土工格室的施工工藝，總結出一套符合當地地質的換填配合土工格室墊層施工的綜合施工技術，有效的保障了路基的施工質量和施工進度，為后續類似的路基施工提供了經驗和借鑒。

參考文獻:

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The comprehensive construction technology of high-speed rail expansive soil sub-grade base process

Dou Hechao
( The Fourth Engineering Limited Company，China Railway 14th Bureau Group，Jinan 250002，China)

Abstract:Taking the Kunming-Nanning rail project as an example，this paper introduced the geological characteristics of the project construction period，through the analysis on different sub-grade base process，summed up the expansive sub-grade base treatment technology of changing coordinated the geo-grid cell cushion construction，discussed the matters needing attention in geo-grid cell construction，guaranteed the construction quality and construction schedule of sub-grade.

Key words:sub-grade base，geo-grid cell，expansive soil

作者簡介:竇和潮(1982-)，男，工程師

收稿日期:2015-11-25

文章編號:1009-6825( 2016) 04-0140-02

中圖分類號:U213.1

文獻標識碼:A