高速鐵路膨脹土路基基底處理綜合施工技術(shù)

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(shù)

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(zhì)特點，通過對不同路基基底處理工藝的分析，總結(jié)出換填配合土工格室墊層施工的膨脹路基基底處理技術(shù)，探討了土工格室施工中的注意事項，保障了路基的施工質(zhì)量和施工進度。

關(guān)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(biāo)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(biāo)段內(nèi)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(qū)，膨脹土對路基施工質(zhì)量影響較大。

2　地質(zhì)特點

本標(biāo)段施工路基地質(zhì)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(fēng)化和弱風(fēng)化的泥巖夾泥質(zhì)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(biāo)為液限和塑性指數(shù)，液限ωL＞40%，塑性指數(shù)IP＞17，大多在22～35之間，自由膨脹率65%以上。本標(biāo)膨脹土的物理性能指標(biāo)見表1。

表1　膨脹土的物理性能指標(biāo)

膨脹土一般強度較高，壓縮性低，易被誤認(rèn)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(fù)性，膨脹土地區(qū)的鐵路路基常常大段出現(xiàn)大幅度的隨季節(jié)變化的波浪變形，嚴(yán)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(fù)雜，噴漿質(zhì)量較難控制，樁體為隱蔽控制，施工質(zhì)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(dāng)路堤高度大于5 m時，效果甚微，無法保證路基穩(wěn)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(jié)合膨脹土遇水膨脹、失水收縮的特性，采用基底換填2 m深A(yù)B組、上層鋪設(shè)一層高強土工格室(高度10 cm，網(wǎng)格間距25 cm×25 cm) +鋪設(shè)0.05 m中粗砂+復(fù)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(jīng)強力焊接而成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，立體網(wǎng)狀格室中可填充砂、石、土等材料，形成扁平蜂窩狀立體結(jié)構(gòu)。

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(jīng)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(jié)構(gòu)，可以承受上部結(jié)構(gòu)的豎向力作用，有效保證路基穩(wěn)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(xué)性能指標(biāo)見表3。

表3　土工格室力學(xué)性能指標(biāo)

基底處理施工工序為:清表→換填→地面平整→鋪設(shè)0.05 m中粗砂→鋪設(shè)復(fù)合防排水板→鋪設(shè)0.05 m中粗砂→鋪設(shè)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(biāo)段路基填筑高度大、膨脹土特殊土質(zhì)、工期要求緊、環(huán)境制約等多種因素影響，需認(rèn)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(yīng)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(shù)K≥0.92。

4.2地面平整、鋪設(shè)中粗砂和復(fù)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(shè)0.05 m中粗砂，保證鋪設(shè)均勻，然后鋪設(shè)一層復(fù)合防排水板。復(fù)合防排水板由一層兩布一膜土工布+高導(dǎo)水率塑料網(wǎng)芯+一層土工布構(gòu)成，幅寬2.5 m。復(fù)合防排水板施工前應(yīng)做好臨時排水系統(tǒng)及路堤坡腳處的C25混凝土封閉。鋪設(shè)時土工膜一面朝上，按橫斷面方向順序鋪設(shè)，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(yīng)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(fēng)現(xiàn)場要用砂袋或輪胎等合適材料進行覆蓋。復(fù)合防排水板鋪設(shè)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(fù)合防排水板鋪設(shè)完成后，立即進行C20無砂混凝土基礎(chǔ)施工，然后人工在復(fù)合防排水板上鋪設(shè)0.05 m中粗砂，施工時要保證鋪設(shè)均勻且不能損壞復(fù)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(tài)，觀察是否有松弛感。2)打設(shè)固定楔子:按照設(shè)計要求和土工格室的鉚距長度為500 mm，在土工格室鋪設(shè)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(shù)量(見圖3)。3)掛設(shè)土工格室:將土工格室按照橫鋪的方式掛設(shè)在先期打設(shè)的楔子上，要求鋪設(shè)時保持水平，長度、寬度按設(shè)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(guī)定尺寸，張拉結(jié)束后用U型釘或楔子固定，準(zhǔn)備填土。6)填土:先檢查格室有無破損，無破損，土工格室鋪設(shè)2 d內(nèi)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(fù)至需鋪設(shè)的設(shè)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?xí)r，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(shè)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(jié)語

在本標(biāo)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(jié)合土工格室的施工工藝，總結(jié)出一套符合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)的換填配合土工格室墊層施工的綜合施工技術(shù)，有效的保障了路基的施工質(zhì)量和施工進度，為后續(xù)類似的路基施工提供了經(jīng)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(biāo)識碼:A