表1 褥垫层碎石配制方案
方案里程段落配合比方案一C区(DK854+870～DK855+010)(10～30mm碎石)∶(5～20mm碎石)∶(小于5mm石屑粉)=32%∶38%∶30%方案二A、B区(DK854+640～DK854+870)(10～30mm碎石)∶(5～20mm碎石)=46%∶54%
李雪强
(中铁十二局集团第三工程有限公司， 太原 030024)
摘 要：京沪高速铁路褥垫层施工及质量控制，从原材料选择、褥垫层碎石的配置方案、标准参数试验、施工机械及检测设备配套、基底清理和埋设测试元件五方面进行施工准备，从工艺流程、施工方法两方面研究施工工艺及流程，通过2种褥垫层碎石的配置方案，对褥垫层碎石填料组成与压实结果进行分析，给出了路基填筑施工机具配置、施工工艺流程及过程质量控制方法，得到了路基压实质量检测指标动态变形模量Evd、孔隙率n在不同施工工艺情况下的适用性及相关对比关系。结果表明：褥垫层碎石填筑压实后的孔隙率和动态变形模量均满足《客运专线无砟轨道铁路工程施工质量验收暂行标准》要求。
关键词：京沪高速铁路； 褥垫层施工； 质量控制
京沪高速铁路凤阳试验段位于安徽省凤阳县刘府镇官沟乡席岗村，设计里程DK 854+640～DK 850+100，全长460 m。按350 km/h双线无砟轨道路基标准施工，采用CFG桩复合地基处理，分为A(DK 854+640～DK 854+730)、B(DK 854+730～DK 854+870)、C(DK 854+870～DK 855+010)、D(DK 855+010～DK 855+100)4个区；桩帽上面铺设褥垫层，基床底层及基床底层以下路堤采用A、B组填料，基床表层采用级配碎石填筑。褥垫层碎石5 380 m3，基床底层及基床以下路堤A、B组填料34 840 m3。
本文通过施工准备、施工工艺与方法、质量控制与检验、褥垫层碎石填料组成与压实标准分析4个方面的介绍，说明该试验段褥垫层施工及质量控制过程。
2.1 原材料选择
2.1.1 碎石
采用刘府镇中伍石料场生产的10～30 mm、5～20 mm碎石和小于5 mm石屑3种石灰岩集料。母岩饱和抗压强度为122 MPa，干燥抗压强度为132 MPa，软化系数为0.92，小于0.5 mm细粒石粉的液限为17.0%，塑限为12.4%，塑性指数为4.6。
2.1.2 中砂
采用蚌埠水上淮达砂场生产的洁净中砂，砂的含泥量为0.3%～0.6%。
2.1.3 土工格栅
采用双向土工格栅，土工格栅每1 m纵向抗拉强度为101.6 kN/m，每1 m横向抗拉强度为101.3 kN/m，纵向屈服伸长率为9.5%，横向屈服伸长率为9.5%。
2.2 褥垫层碎石的配制方案
为使褥垫层碎石填筑碾压达到密实状态，满足基床底层以下路堤本体孔隙率要求，选择级配良好的碎石，采用10～30 mm 、5～20 mm碎石和小于5 mm石屑3种集料，按一定的比例混合。首先进行筛分试验，再根据筛分结果进行试配。为比较碾压效果，采用了2种方案，如表1所示。
表1 褥垫层碎石配制方案
2.3 标准参数试验
按上述2种比例配制出的碎石混合料试样,进行颗粒密度和击实试验，颗粒密度作为压实质量检测指标(孔隙率计算)的标准参数，击实试验是为考察碎石混合料的可击实性，间接了解其可压实性和施工控制含水率范围。2种混合料的级配、颗粒密度和击实试验结果如表2所示。
表2 褥垫层碎石混合料主要性质指标
试验结果表明， 2号配合比配制的褥垫层碎石混合料无可击实性，1号配合比配制的碎石混合料具有一定的可击实性。混合料击实效果较好，在适宜的含水率范围即3.4%～5.1%时，易于击实，相应的干密度最大，可达2.23～2.26 g/cm3；含水率2.6%～5.8%时，干密度在2.20～2.21 g /cm3；含水率小于2.6%时，不易击实，相应干密度较小。
由击实试验确定的1号配合比配制的褥垫层碎石最佳含水率为4.3%,最大干密度为2.26 g/cm3。初步确定，1号配合比配制的碎石混合料进行碾压时，含水率宜在3.5%～5.0%范围内。
2.4 施工机械与检测设备配套
褥垫层碎石在现场卸料后推土机初平，人工配合平地机精平，重型振动压路机压实。对观测管周围1 m范围内及压路机碾压不到的地方，采用冲击夯进行夯击压实。为加快施工进度，缩短现场试验检测时间，配备2台推土机将左右2幅同步初平，1台PY180平地机精平，2台XSM220型振动压路机左右2幅同步碾压，配备灌水试验器具3套、Evd动态变形模量测试仪2套进行检测。
2.5 基底清理和埋设测试元件
在已完成的CFG桩帽顶面，人工配合小型运输车辆清除污染物及浮土；埋设完沉降管、土压力盒、位移边桩、孔隙水压计、地下水位观测井、测斜管、沉降板；整平地面，采用小型立式打夯机将其松土夯实。
3.1 工艺流程
施工工艺流程：施工准备
填料拌和底层碎石施工检查签证砂层及土工格栅施工、埋设观测元件上层碎石施工检查签证A、B组填料施工。
3.2 施工方法
3.2.1 填料拌合
采用分区施工的方法，将以上配方的各种集料按室内配合比在料场掺适量的水，使用2台ZL50装载机进行场拌，搅拌均匀后用自卸汽车运至作业面。
3.2.2 测量放线
现场采用细钢筋上绑红带配木桩定出左右边线、中线及相对应的高程挂线施工。为方便机械操作及边坡的压实，放线时两边各加宽50 cm。
3.2.3 底层碎石施工
自卸车将填料运至现场卸料，推土机进行初平，人工配合平地机精平。底层碎石松铺厚度30 cm，施工压实厚度为25 cm。受底层桩帽混凝土影响，为防止桩帽因碾压而损坏，不采用振动碾压。碾压方式为静压4遍，碾压速度控制在4 km/h以内。
3.2.4 砂层及土工格栅施工
在底层碎石垫层上进行第一层砂垫层施工，砂垫层采用天然中砂进行人工铺设，第一层砂垫层铺设厚度为5 cm，铺设完成后采用压路机静压2遍。
在第一层砂垫层上铺设土工格栅，土工格栅沿路基横向铺设，搭接宽度不小于50 cm，路基坡脚两侧预留3 m回折长度。
土工格栅铺设完成经监理工程师验收后，进行第二层砂垫层施工，同时埋设柔性传感器。第二层砂垫层铺设厚度为5 cm，铺设完成后采用压路机静压2遍，2次铺设砂垫层总厚度为10 cm，土工格栅不计厚度。
3.2.5 上层碎石施工
上层碎石填筑方法与底层一致，上层碎石料摊铺完成后，用振动压路机静压1遍、再弱振2遍，最后静压1遍，上层碎石压实厚度为25 cm。孔隙率n值和动态变形模量Evd值检测合格后，进入下道工序施工。
4.1 质量控制
(1)碎石垫层采用级配良好且未风化的干净砾石或碎石，其最大粒径不大于50 mm，含泥量不超过5%，且不含草根、垃圾等杂质，施工中加强防护，防止污染和破坏。
(2)碎石垫层碾压时，严禁采用强振方式碾压，防止损坏褥垫层下卧的CFG桩帽和桩头。
(3)土工格栅铺设时将其拉紧展平，用U型钉钉牢，使土工格栅受到预拉力。
(4)土工格栅铺好后，按设计要求铺回折段，并及时用砂覆盖，一定要注意让出边坡护脚墙的厚度并预留保护层。
(5)铺设土工格栅后，严禁汽车及其他重型施工机械直接行驶其上。碾压砂垫层时，严禁碾压机械在砂垫层上调头行走。
(6)施工时注意保护沉降观测设备，在沉降观测设备1 m范围内，采用小型立式打夯机分层夯实。
(7)铺设土工格栅属于隐蔽工程，施工过程中质检人员在现场监控并做好隐蔽工程检查记录，报监理签认后再进行下一道工序施工。
4.2 质量检验
(1)碎石、砂和土工格栅进场时，按规定频率抽检，对土工格栅逐批检查出厂检验单、产品合格证及材料性能报告单，其种类、规格及质量符合设计要求。
(2)采用观察、尺量的方法抽检土工格册的铺设和连接情况，沿线路纵向每100 m抽样检验5处，铺设层数、铺设方向和连接方法满足设计要求。
(3)土工格栅铺设和碎石垫层施工允许偏差、检验数量及方法符合铁建设〔2005〕160号《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》的规定。
(4)褥垫层碎石压实质量检测方法。沿线路纵向每100 m每压实层抽样检测孔隙率6个点，其中距路肩左右边线1 m处各2点，路基中部2点；检测动态变形模量取4个点，其中距路基边线2 m处左右各取1点，路基中点取2点。
(5)褥垫层碎石压实质量检测标准。褥垫层碎石填筑压实后的孔隙率检测指标，参照基床以下路堤压实标准，孔隙率n<31%；由于褥垫层碎石填筑厚度只有60 cm，其下层又为软基和CFG桩共同组成的复合地基，褥垫层碎石中间还填有10 cm厚的中砂层，不具备K30和EV2检测条件，所以，参照武广客运专线的做法，采用动态变形模量Evd≥35 MPa作为变形控制指标。
5.1 压实质量检测结果与分析
褥垫层碎石填筑压实质量检测结果如表3所示。
表3 褥垫层碎石压实质量检测数据统计
由表3检测结果分析可知：
(1)C区下层孔隙率平均值比A、B区下层平均值低5.5%，C区上层孔隙率平均值比A、B区上层平均值低6.8%，C区孔隙率最大值比标准要求值低8%～11%，A、B区孔隙率最大值比标准要求值低3%～5%。
(2)C区下层动态变形模量平均值比A、B区下层平均值高7.6 MPa，C区上层动态变形模量平均值比AB区上层平均值高9.1 MPa，C区动态变形模量最小值比标准要求值高10.5～18.6 MPa，A、B区动态变形模量最小值比标准要求值高6.6～8.6 MPa。
5.2 两种方案实施效果分析
通过对表2检测结果与2段现场承载情况分析可知，由于C区褥垫层碎石是由连续级配组成，级配合理，压实效果很好，经重车碾压后轮迹不明显，而A、B区褥垫层碎石是由间断级配组成，级配不合理，压实效果不理想，经重车碾压后轮迹明显，有的地段起槽较深。建议褥垫层碎石采用连续级配的配制方案，以便更好地进行质量控制。
(1)褥垫层碎石填筑压实后的孔隙率，可以达到《客运专线无砟轨道铁路工程施工质量验收暂行标准》基床以下路堤压实孔隙率指标n<31%的要求。
(2)褥垫层碎石填筑压实后的动态变形模量，可以达到《客运专线无砟轨道铁路工程施工质量验收暂行标准》基床底层的动态变形模量指标Evd≥35 MPa的要求。
通过2种褥垫层碎石的配置方案，对褥垫层碎石填料组成与压实结果进行分析，得出结论是连续级配组成的褥垫层碎石集料级配合理，压实效果很好，间断级配组成褥垫层碎石集料级配不合理，压实效果相对较差。建议褥垫层碎石采用连续级配的配制方案，以便更好地进行质量控制。
参考文献：
[1] 黄直久, 王勇，范廉明，等.京沪高速铁路凤阳试验段路堤填筑工艺及质量控制试验研究[J].铁道建筑，2009，48(7)：115-119． HUANG Zhijiu, WANG Yong, FAN Lianming, et al.Research on Embankment Filling Technology and Quality Control Test of Fengyang Trial Section in Beijing - Shanghai High Speed Railway [J]. Railway Construction,2009 ，48(7): 115-119.
[2] 李宁,韩煊.褥垫层对复合地基承载机理的影响[J].土木工程学报,2001,34(2): 68-73． LI Ning, HAN Xuan. Influence on Bearing Mechanism of Composite Foundation by Cushion [J]. China Civil Engineering Journal, 2001 ,34(2): 68-73.
[3] 雷颖占,郝晓.关于CFG桩褥垫层厚度设计的分析[J].四川建筑科学研究,2007,33(4)：151-153． LEI Yingzhan, HAO Xiao. Analysis on Design of Cushion Thickness of CFG Pile [J]. Building Science Research of Sichuan, 2007,33(4): 151-153.
[4] 王凤池，朱浮声，王述红，等.复合地基的褥垫层设计[J].东北大学学报:自然科学版,2004,25(3)：287-290． WANG Fengchi, ZHU Fusheng, WANG Shuhong, et al. Design of Cushion of Composite Foundation[J]. Journal of Northeastern University:Natural Science,2004，25(3): 287-290.
[5] 李晓岑,姚文宏.褥垫层在CFG桩复合地基中机理的探讨[J].四川建筑,2002,22(3): 65-67. LI Xiaocen, YAO Wenhong. Discussion on Mechanism of Cushion in Composite Foundation of CFG Pile [J]. Sichuan Architecture, 2002,22(3): 65-67.
Construction and Quality Control of Cushion on the Beijing-Shanghai High-speed Railway
LI Xueqiang
(The 3rd Engineering Co., Ltd. of China Railway 12th Bureau Group，Taiyuan 030024, China)
Abstract：Construction and quality control of cushion on the Beijing-Shanghai high-speed railway is presented in this paper. Construction preparation is carried out from 5 aspects, namely, raw material selection, configuration proposal of cushion gravel, testing of standard parameters, construction machinery matching with testing equipment, foundation cleaning and inbuilt test element. Construction technology and process are studied from technology process and construction methods. Furthermore, gravel filling component and compaction result of cushion are analyzed through 2 kinds of configuration proposals of cushion gravel to acquire the construction equipment configuration of subgrade filling, construction technology and process, process quality control method. Besides, dynamic deformation modulusEvd of quality inspection index of subgrade compaction, as well as applicability and the contrast relations of porosity n under different conditions of construction technology are obtained. The result shows that both porosity and dynamic deformation modulus after compaction of cushion gravel filling meet the requirement of Tentative Standard of Quality Acceptance of Ballastless Track Engineering of PDL.
Key words：Beijing-Shanghai High Speed Railway; Cushion Construction; Quality Control
收稿日期：2014-04-16
作者简介：李雪强(1980-)，男,工程师。
文章编号：1674—8247(2014)05—0070—04
中图分类号：U215.14
文献标志码：B