路基過渡段填筑工藝性試驗(yàn)研究

付德利

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司 天津 300229）

1 工程概況

在成貴鐵路工程項(xiàng)目中，中鐵十八局集團(tuán)有限公司路基施工合計(jì)22段，共約4.7 km，全部在云貴高原區(qū)黔西縣境內(nèi)，屬高原溶蝕、剝蝕丘陵地貌，上面覆蓋層厚，局部陡坎處見基巖出露，地表植被不發(fā)育，緩坡地帶為旱地，谷底平坦開闊。部分路基地段位于巖溶塌陷區(qū)，需進(jìn)行巖溶地基加固處理。

2 路基試驗(yàn)主要內(nèi)容

填筑工藝試驗(yàn)的主要內(nèi)容有：確定路基過渡段填筑施工合理的資源配置，機(jī)械組合使用配置，通過室內(nèi)土工試驗(yàn)和現(xiàn)場對(duì)每層碾壓后的地基系數(shù)K30、動(dòng)態(tài)變形模量、壓實(shí)系數(shù)k的測設(shè)采集及分析，找到該種填料的最優(yōu)含水量、最佳碾壓組合及遍數(shù)、最合理的攤鋪厚度。過渡段填筑工藝試驗(yàn)段選在DK443+414.7～DK443+765.6路基DK443+745.5～DK443+765.6段，長20.1 m，為橋頭過渡段，填方高度平均2.5 m，路基基床填筑級(jí)配碎石摻3%水泥約680 m3；基床表層填筑級(jí)配碎石摻5%水泥約110 m3。試驗(yàn)段下伏基巖為斷層角礫巖、白云巖、泥質(zhì)白云巖、泥巖強(qiáng)風(fēng)化層、弱風(fēng)化層，基底巖溶中等發(fā)育，需進(jìn)行巖溶地基加固處理。所選該施工地段有路基的代表性，能夠代表路基施工段的工程特征。

3 路基過渡段填筑試驗(yàn)流程

3.1 過渡段填料選擇及控制

根據(jù)前期現(xiàn)場踏勘、監(jiān)理見證取樣及監(jiān)理見證試驗(yàn)結(jié)果，本試驗(yàn)段級(jí)配碎石摻水泥填料來源為黔西縣何家大坡級(jí)配碎石拌合站，通過試驗(yàn)檢測分析符合級(jí)配碎石填料要求，級(jí)配碎石拌合站已通過驗(yàn)收，滿足成貴鐵路基床表層及過渡段填筑要求。

3.2 基底處理及臺(tái)背回填

基底按線路中心向兩側(cè)設(shè)置4%橫向人字形排水坡，采用推土機(jī)進(jìn)行整平，路基基底原地面平整后，用小型夯機(jī)碾壓密實(shí)，并進(jìn)行基底地基檢測與相關(guān)壓實(shí)度試驗(yàn)，滿足K30≥60 MPa/m?；A(chǔ)表面的坑、洞等采用級(jí)配碎石摻3%水泥或砼進(jìn)行回填并碾壓密實(shí)?；A(chǔ)軟弱區(qū)域換填50～80 cm填料，碾壓密實(shí)以達(dá)到填筑區(qū)地基處理要求。填筑試驗(yàn)開工前在試驗(yàn)區(qū)兩側(cè)挖0.5×0.5 m臨時(shí)排水溝與當(dāng)?shù)赜谰门潘到y(tǒng)相連以減少雨水對(duì)填筑試驗(yàn)影響。臺(tái)背基坑回填按宋家寨大橋設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行級(jí)配碎石摻水泥回填，施工前在臺(tái)背劃線控制分層厚度，松鋪厚度按不大于20 cm控制，采用夯機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，夯實(shí)遍數(shù)5遍，填料含水率為最佳含水率6.6%(±1%)，碎石填筑滿足Evd≥30 MPa。

3.3 過渡段填筑試驗(yàn)施工步驟

（1）過渡段虛鋪厚度控制。采用方格網(wǎng)法與掛線法相結(jié)合的方式。因采用此法所得到的并非是真正的虛鋪厚度，而是半壓實(shí)的攤鋪厚度，故采用掛線法設(shè)置的“虛鋪”厚度比預(yù)定的小。因此，這兩種方法結(jié)合起來使用，以達(dá)到最佳效果。

（2）攤鋪平整。填筑區(qū)段完成一層卸料后，先用推土機(jī)將成堆的填料大致攤鋪整平，平整時(shí)用推土機(jī)對(duì)路肩進(jìn)行初步壓實(shí)，避免壓路機(jī)碾壓壓到路肩時(shí)發(fā)生滑坡現(xiàn)象，不斷檢查施工高程，且每層填筑時(shí)均須形成4%的人字形橫坡。推土機(jī)初平后，由平地機(jī)進(jìn)一步整平到規(guī)定的虛鋪層厚，做到攤鋪面縱向和橫向平順均勻，以保證壓路機(jī)壓輪表面能基本均勻接觸地面進(jìn)行碾壓，達(dá)到理想的壓實(shí)效果。

（3）碾壓。碾壓時(shí)填料的含水率控制在最佳含水率5.6%（±1%以內(nèi)）范圍內(nèi)。按先兩側(cè)后中間，先靜壓后弱振再強(qiáng)振的操作程序進(jìn)行碾壓。各區(qū)段交接處，應(yīng)互相重疊壓實(shí)，縱向搭接長度不應(yīng)小于2 m，沿線路縱向行與行之間壓實(shí)重疊不應(yīng)小于40cm，上下兩層填筑接頭應(yīng)錯(cuò)開不小于3 m，以保證無死角、無漏壓，確保碾壓的均勻性。

3.4 過渡段攤鋪、碾壓工藝試驗(yàn)

本試驗(yàn)過渡段填料虛鋪厚度采用17～36 cm進(jìn)行工藝試驗(yàn)，臺(tái)背壓路機(jī)碾壓部位無法采用氣夯機(jī)夯實(shí)，其它部位采用壓路機(jī)碾壓。夯機(jī)夯實(shí)時(shí)，虛鋪厚度按不大于20 cm進(jìn)行，先夯實(shí)4遍，進(jìn)行壓實(shí)試驗(yàn)，以后按+1遍進(jìn)行夯實(shí)；壓路機(jī)行進(jìn)速度初始2遍為1.5～1.7 km/h，以后采用2～2.5 km/h。碾壓時(shí)，采用先靜壓、再弱振、后強(qiáng)振的方式。擬先靜壓1遍，弱振2遍，強(qiáng)振3遍再靜壓1遍，作為一次組合碾壓，以后按+強(qiáng)振1遍作為一次組合碾壓。每一次組合碾壓后按規(guī)范要求進(jìn)行取樣測試。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，確定合理的松鋪厚度和碾壓遍數(shù)。①松鋪17～36 cm，采用碾壓流程：靜壓1遍→弱振2遍→強(qiáng)振3遍→靜壓1遍，共7遍。②在7遍碾壓結(jié)束后，檢測地基系數(shù)K30、壓實(shí)系數(shù)K、動(dòng)態(tài)變形模量Evd，詳細(xì)記錄各種檢測數(shù)據(jù)。③在7遍碾壓基礎(chǔ)上，再強(qiáng)振1遍，達(dá)到8遍要求，并檢測地基系數(shù)K30、壓實(shí)系數(shù)K、動(dòng)態(tài)變形模量Evd，做好記錄。④采用灌砂法挖坑和高程測量的方法測量各區(qū)段平均壓實(shí)厚度。按8遍進(jìn)行試驗(yàn)，從級(jí)配碎石攪拌完成至碾壓檢測合格，總時(shí)間為3～3.5 h，其中運(yùn)輸時(shí)間約0.5 h，攤鋪、碾壓試驗(yàn)時(shí)間2～3 h。

4 試驗(yàn)段成果總結(jié)分析

4.1 攤鋪厚度、最佳含水率及碾壓遍數(shù)的確定

第一層填筑試驗(yàn)攤鋪厚度為19 cm，初始確定夯實(shí)遍數(shù)為：4遍，填料平均含水率6.8%，通過試驗(yàn)檢測發(fā)現(xiàn)地基系數(shù)K30、壓實(shí)系數(shù)K、動(dòng)態(tài)變形模量Evd全部達(dá)標(biāo)，增加1遍共計(jì)夯實(shí)5遍，后檢測地基系數(shù)K30、壓實(shí)系數(shù)K、動(dòng)態(tài)變形模量Evd均滿足設(shè)計(jì)要求。第五層填筑試驗(yàn)攤鋪厚度為18 cm，初始確定夯實(shí)遍數(shù)為：4遍，填料平均含水率7.1%，通過試驗(yàn)檢測發(fā)現(xiàn)地基系數(shù)K30、壓實(shí)系數(shù)K、動(dòng)態(tài)變形模量Evd不能全部達(dá)標(biāo)，增加1遍共計(jì)夯實(shí)5遍，后檢測地基系數(shù)K30、壓實(shí)系數(shù)K、動(dòng)態(tài)變形模量Evd均滿足設(shè)計(jì)要求。第十層填筑試驗(yàn)攤鋪厚度為34 cm，初始確定碾壓遍數(shù)組合為：靜1+弱2+強(qiáng)3+靜1 共7遍，壓路機(jī)初始2遍碾壓速度1.5～1.7 km/h，以后采用2～2.5 km/h，含水率填料平均含水率6.3%，通過試驗(yàn)檢測發(fā)現(xiàn)地基系數(shù)K30、壓實(shí)系數(shù)K、動(dòng)態(tài)變形模量Evd全部達(dá)標(biāo)，增加1次強(qiáng)振“靜1+弱2+強(qiáng)4+靜1 共8遍”，后檢測地基系數(shù)K30、壓實(shí)系數(shù)K、動(dòng)態(tài)變形模量Evd均滿足設(shè)計(jì)要求。第十二層填筑試驗(yàn)攤鋪厚度為33 cm，初始確定碾壓遍數(shù)組合為：靜1+弱2+強(qiáng)3+靜1 共7遍，壓路機(jī)初始2遍碾壓速度1.5～1.7 km/h，以后采用2～2.5 km/h，含水率填料平均含水率6.1%，通過試驗(yàn)檢測發(fā)現(xiàn)地基系數(shù)K30、壓實(shí)系數(shù)K、動(dòng)態(tài)變形模量Evd不能全部達(dá)標(biāo)，增加1次強(qiáng)振“靜1+弱2+強(qiáng)4+靜1 共8遍”，后檢測地基系數(shù)K30、壓實(shí)系數(shù)K、動(dòng)態(tài)變形模量Evd均滿足設(shè)計(jì)要求。

摻水泥的級(jí)配碎石工藝性試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，摻3%水泥的級(jí)配碎石無論做Evd、或是K30，如碾壓結(jié)束后超過4 h再做試驗(yàn)其指標(biāo)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過驗(yàn)標(biāo)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值，特別是K30，由于沉降量不足1mm，無法讀出數(shù)據(jù)。采用每半小時(shí)對(duì)碾壓后的級(jí)配碎石進(jìn)行Evd試驗(yàn)檢測，經(jīng)多次試驗(yàn)證明，碾壓結(jié)束0.5～1.5 h所做出的Evd值即可滿足驗(yàn)標(biāo)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，其它指標(biāo)也能滿足驗(yàn)標(biāo)及設(shè)計(jì)要求。碾壓過后1.5～4 h為水泥強(qiáng)度上升期，在此期間級(jí)配碎石強(qiáng)度迅速上升；超過4 h，摻水泥的級(jí)配碎石會(huì)因?yàn)樗嗄Y(jié)，強(qiáng)度很高，失去了試驗(yàn)意義。從級(jí)配碎石攪拌完成至碾壓檢測合格，總時(shí)間為3～3.5 h，其中運(yùn)輸時(shí)間約0.5 h，攤鋪、碾壓時(shí)間2～2.5 h，試驗(yàn)檢測0.5 h，即碾壓完成后0.5 h進(jìn)行檢測。

4.2 綜合四次試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

（1）臺(tái)背采用氣夯機(jī)時(shí)。攤鋪厚度為17～19 cm，松鋪系數(shù)1.17～1.42，平均松鋪系數(shù)1.35，夯實(shí)5遍，填料最佳含水率6.6%（±1%）的施工參數(shù)最為理想，壓實(shí)效果最好。

（2）采用壓路機(jī)時(shí)。攤鋪厚度為32～36 cm，松鋪系數(shù)1.13～1.26，平均攤鋪系數(shù)1.15，壓路機(jī)行進(jìn)速度初始2遍碾壓速度1.5～1.7 km/h，以后采用2～2.3 km/h，碾壓遍數(shù)組合為：靜1+弱2+強(qiáng)4+靜1共8遍，填料最佳含水率6.6%（±1%）的施工參數(shù)最為理想，壓實(shí)效果最好，施工最為經(jīng)濟(jì)，可做為路基填筑的指導(dǎo)參數(shù)。級(jí)配碎石摻水泥從攪拌至碾壓試驗(yàn)完成時(shí)間按不大于4 h控制，試驗(yàn)檢測時(shí)間為級(jí)配碎石碾壓完成后0.5～1 h內(nèi)完成最佳。