铁路填石路堤施工质量控制技术研究

166总501期2019年第15期（5月下）0　引言随着我国经济的快速发展，铁路建设网逐渐得到完善，越来越多的铁路建设延伸到山岭重丘区。而在山区铁路的建设中，填石路堤以能够充分应用当地材料、承载能力强等特点成为铁路路堤的主要形式之一[1]，但同时由于填石料的工程特性，填石路堤经济合理的施工技术和质量控制方法是目前学者一直研究的关键问题，目前虽有大量的填石路堤施工质量控制技术，但未有系统成熟的施工工艺和现场施工质量检测方法，而且不同工程存在不同的施工环境，为全面研究铁路填石路堤施工质量控制技术。本文结合实际工程，通过深入研究填石料的工程特性、压实特性和路堤沉降变形特性，系统研究路堤摊铺、碾压技术和参数以及施工质量检测方法，来完善铁路填石路堤施工质量控制技术。1　填石路堤压实理论基础1.1　填石料的工程特性铁路填石路堤填石料基本上是由不具备黏聚力的岩石材料组成的粒状性材料，材料中大粒径石料较多，仅存在微量的细颗粒，所形成路堤强度主要依靠颗粒间咬合力和摩擦力，颗粒之间的黏结力几乎为零，具有较高的抗剪强度，填料不均匀系数较差，存在较大的空隙，透水性能良好，但同时由于大粒径石料的作用，在一定程度上不易被压实，且在大吨位压路机的作用下易出现材料破碎的现象[2]。1.2　填石料压实特性填石料的压实过程为通过外力压实能量在表面作用，将填石料颗粒之间存在的松散状态转化为紧密接触的状态，从而使相邻颗粒密实地咬合在一起，达到路堤成为稳固结构体系的目的。为使铁路填石路堤压实施工得到充分的保证，目前填石路堤常用到的压实方式为静力压实、振动压实和冲击压实。其中，静力压实主要通过压实机械自身的重力对路堤形成滚筒压力，从而达到压实路堤的目的。振动压实是在压路机碾压轮上安装振动器，通过碾压轮的振动强迫带动路堤填料的振动，从而降低填料之间的摩擦力，使颗粒在振动力的作用下发生位移，重新排列紧密地接触在一起，达到提高路堤压实质量的目的。冲击压实是利用重物从一定高度自由下落，通过下落的冲击力对路堤进行压实。该方法与振动压实的不同之处在于：将高振动频率、低振幅的碾压方式转化为低振动频率、高振幅。1.3　填石路堤沉降变形特征在铁路填石路堤中，填石料的沉降变形主要由三部分组成，第一部分为路堤压缩变形的主要组成部分，在荷载的作用下路堤填料会克服颗粒之间的摩擦力，发生位移重新排列组合[3]，使颗粒处于一个稳固的位置，同时路堤之间空隙逐渐变小，使填筑体逐渐达到一个密实的状态。第二部分是由于填石集料的棱角性，在荷载的作用下，不同形状的集料会出现破碎的现象，新形成的细集料会填充填筑体颗粒之间的空隙内，从而使路堤体积逐渐减小。第三部分为填石料在外力作用下会发生弹性变形，从而引起填筑体体积的减小和石料颗粒之间的剪切变形。2　工程概况该铁路试验路地处山区，试验段全长3km，起讫桩号为K16+300—K19+300，里程范围内地势较为平坦，路堤高程变化在8.1～11.2m范围内，联络线全线按照单线电气化Ⅰ级干线标准建设，设计时速为120km/h。填石料来源主要为灰岩、白云岩弱风化，属于Ⅳ级坚岩。3　工程实践3.1　原材料（1）填料来源。填料来源为当地开山爆破石料，按石料粒径尺寸由小到大依次命名为填料1、填料2和填料3，其不同填料分布图和控制标准如表1所示。收稿日期：2019-01-15作者简介：王欢（1985—），男，硕士，工程师，主要研究方向为铁路工程。铁路填石路堤施工质量控制技术研究王欢（中交一公局集团有限公司，北京100024）摘要：为研究铁路填石路堤施工质量控制技术，结合实际工程，通过对填石料工程特性、压实特性和沉降变形特性的深入研究，从路堤摊铺、碾压工艺和参数以及现场施工质量控制方法等方面进行优化，以提出系统的铁路填石路堤施工质量控制技术，并结合动态变形模量和地基系数评价路基压实质量。关键词：铁路；填石路堤；施工质量；控制技术中图分类号：U215文献标识码：B167TRANSPOWORLD交通世界表1不同分组填料及技术指标填料类型填料1填料2填料3规范要求的对比料最大粒径（mm）9014019070级配控制不均匀系数10～15粗颗粒含量粒径为最大粒径2/3以上粗颗粒含量一般超过70%（2）填料制备。在开山爆破完成后，将爆破后的石料运至试验路段的石料厂进行筛分，本实验路将石料分为0～100mm，100～150mm，150～200mm和200mm以上范围，然后将不同粒径范围的集料分开堆放，并测取不同粒径范围石料的不均匀系数和粗集料相对含量，以备试验路路堤填筑的使用。3.2　现场碾压质量控制（1）碾压参数的确定。本试验路的碾压试验方案为：首先选择不同粒径的石料进行分层填筑，每层的填筑高度根据试验路铺筑测试确定，综合现场各项因素和对以往类似工程调研，各层的虚铺厚度确定为48cm、59cm、56cm和46cm，其中松铺系数确定为1.21。在每层铺筑完成后，即进行振动压实，控制碾压速度在2～4km/h范围内，且每碾压完一次进行一次沉降检测，当相邻两次的沉降观测值相差不超过前一次的1%时，即认为该层石料的压实度合格。同时检测每层的平整度、渗水系数等指标，待均满足规范要求后，方可进行下一层的铺筑。根据摊铺厚度不同的前四层路堤检测数据确定出最佳摊铺厚度，并应用于第五、六层石料的填筑，但改变路堤的碾压遍数，以得出最优的振动碾压遍数。第七层在应用前得到最优数据的基础上，改变路堤的碾压机械，选用12t的振动式压路机，最后根据压实度和经济确定路堤的最优摊铺厚度、碾压遍数和碾压机械，以供实际施工路段的使用。（2）路堤施工工艺。首先将爆破后的石料运至试验路附近石料厂进行筛分，待石料检测数据满足要求，根据试验路得到的数据进行分层摊铺。摊铺过程中采用渐进式摊铺，且应由现场技术人员进行指导，摊铺完成后使用平地机进行整平，对存在摊铺不均匀或大粒径石料凸出的区域，及时进行填充或剔除处理。然后进行碾压工作，初压采用静态碾压，复压采用振动碾压，终压同样采用静态压实，碾压过程中遵循由两侧向中间、先低后高的原则，且平行碾压重叠1/4轮宽或40～50cm轮宽，当碾压路堤边缘部分时，应适当降低压路机的振动幅度和频率。碾压整个过程应做到连续均匀、不间断且全面。4　填石路堤施工质量控制方法及检测铁路填石路堤施工质量控制的研究除了对路堤的摊铺厚度、碾压遍数和碾压机械进行控制之外，主要是确定填石路堤压实质量等指标的检测，根据现有质量检测指标，主要分为物理检测指标和力学检测指标。4.1　动态变形模量动态变形模量是通过落锤以一定的作用力作用于路堤，由荷载平板试验测得的。该动态变形模量能够真实模拟列车在高速运行中产生的动荷载对路堤产生的影响，是控制铁路填石路堤施工质量的重要指标，分别测定每层各种填料的动态变形模量，具体数据如表2所示。表2　动态变形模量检测数据记录表层厚填料种类48cm59cm56cm46cm填料168.371.195.882.3填料271.570.661.280.1填料388.197.290.571.8按照规范要求和以往工程实践经验，当填石路堤动态变形模量不小于50MPa时，则路堤压实质量合格。由表2数据可知，不同层路堤的动态变形模量均大于50MPa，且远远大于规定值，说明该填石路堤质量已经达到规范的压实效果。4.2　地基系数地基系数是反映路堤强度和变形的一种指标，可以直观地表征路堤的刚度和承载能力，从而评价路堤的压实质量，本实验路段采用直径为300mm、600mm的两种承载板测定地基系数，其数值是荷载强度和下沉量基准值的比值，并以K30和K60表示，具体检测数据如表3所示。表3　地基系数实测数据汇总表填料种类层数填料1填料2填料3K30K60K30K60K30K601195103219762588321889623988271913256125188722469042511282499620177526613816861300108625611833111024579730414323186245101由表3数据可知，地基系数K30均满足《铁路工程土工试验规程》（TB10102—2010）规定的不小于130MPa/m的要求，而且地基系数K60数据均正常，说明该试验路路堤的刚度和承载能力满足要求。5　结语铁路填石路堤施工质量控制技术可有效弥补填石料不易压实且承载力不足的特点，为以后山区填石路堤的施工提供借鉴意见。本文结合实际工程，对填石路堤摊铺、碾压施工参数和工艺以及现场施工质量控制方法的研究，提出一套成熟的施工质量控制技术。结果表明：该铁路填石路堤施工质量控制技术的应用，可有效提高路堤压实质168总501期2019年第15期（5月下）量，保证路堤承载能力。参考文献：[1]东进.铁路填石路堤施工质量控制技术研究[D].成都：西南交通大学，2013.[2]赵峰.铁路填石路堤的沉降与稳定性分析[D].成都：西南交通大学，2013.[3]郑密密，樊敏.铁路填石路基现场填筑试验研究[J].黑龙江交通科技，2014，37（9）：86-88.（编辑：赵艳）4.3将各组团线网整合，形成全市有轨电车线网按照以上方法分别规划张店、临淄、周村、淄川、博山、桓台内部的有轨电车线网，再将相邻组团的线路进行合理衔接，形成淄博市总体的有轨电车线网方案。共规划270.8km的有轨电车线路，由17条通道组成。这样就形成层次分明，内外衔接的全市有轨电车线网布局。组团内部独立成网，相当于国内其他城市在某一新功能区或新区的有轨电车网，但通过骨干线将各组团的网络进行衔接，实现线网的互联互通。4.4有轨电车运营组织方案有轨电车线网规划不同于地铁，应同步考虑其运营组织的多样性及灵活性，体现其“公交化”的运行理念，多路有轨电车共轨或共通道运行，同一通道布置多条线路，以充分发挥网络规模效益。对于起骨干作用的通道，为保证快速准时，组织不多于2条运营线路，并做好跨站运营的规划；对内部局域线路通道，为发挥网络效益，组织2～3条运营线路（局部条件好的路段可组织4条）。5结语国内目前有城市已运营有轨电车，多个城市正在开展前期研究，现代有轨电车在国内的应用前景十分广泛。本文结合淄博市现代有轨电车线网规划，探索了适合长距离、分散化组团城市的有轨电车规划方法，以期为有轨电车实现跨组团发展提供借鉴意义。参考文献：[1]卫超，顾保南.欧洲现代有轨电车的发展及其启示[J].城市轨道交通研究，2008（1）：11-14[2]戴子文，陈振武，谭国威.有轨电车线网编制方法探讨[J].都市快轨交通，2014，27（2）：100-103[3]深圳市城市交通规划设计研究中心有限公司.深圳市交通出行幸福指数构建方法及应用研究[R].深圳：深圳市城市交通规划设计研究中心有限公司，2018.[4]深圳市城市交通规划设计研究中心有限公司.淄博市现代有轨电车线网规划[R].深圳：深圳市城市交通规划设计研究中心有限公司，2014.（编辑：赵艳）（上接第165页）