浅谈客运专线铁路路基压实质量控制

简介：路基的压实，目的在于提高其强度和稳定性，降低路基的透水性和减少因填料密实度原因而造成的路基本体沉降变形，从而保证路面具有足够的抵抗列车荷载作用的力学强度和稳定性，提高路基和无砟轨道的使用年限。因此，路基压实质量是保证路基填筑施工质量的基础和前提。本文通过在沪杭铁路客运专线嘉善南站站场及区间路基填筑的施工，分析、总结路基填筑施工压实质量控制的要素和施工控制重点。

关键词：客运专线路基压实 质量控制

路基工程的基本定义及其特点：

路基【subgrade】指的是按照路线位置和一定技术要求修筑的作为路面基础的带状构造物，由填筑或开挖而形成的直接支承轨道的结构，也叫做线路下部结构。铁路轨道的基础。为使路线平顺，在自然地面低于路基设计标高处要填筑成路堤，在自然地面高于路基设计标高处要开挖成路堑。路基必须具有足够的强度和稳定性，即在其本身静力作用和列车运行中动、静态荷载组合的情况下地基不应发生过大沉陷；在车辆动力作用下不应发生过大的弹性和塑性变形；路基边坡应能长期稳定而不坍滑。路基是一种线形结构物，具有路线长、与大自然接触面广的特点，其稳定性，在很大程度上由当地自然条件所决定。路基工程的特点是：工艺较简单，工程数量大，耗费劳力多，涉及面较广，耗资亦较多。路基施工改变了沿线原有自然状态，挖填借弃土石方涉及当地生态平衡、水土保持和农田水利。土石方相对集中或条件比较复杂的路段，路基工程往往是施工期限的关键之一。

为了保证线路质量并防止灾害，必须研究路基强度和稳定性的基本规律，针对路基设计、施工和养护等各个环节制定科学的技术标准、技术规范和工艺要求。此外，为此目的既需要土力学、岩体力学和工程地质学等有关的学科理论，又必须有从事铁路工程的实践工作中所总结得到的专业技术和专业理论。

路基的作用是在路基面上直接铺设轨道结构。因此，路基是轨道的基础，它既承受轨道结构的重量，即静荷载，又同时承受列车行驶时通过轨道传播而来的动荷载（参见路基荷载）。路基同轨道一起共同构成的这种线路结构是一种相对松散连结的结构形式，抵抗动荷载的能力弱。建造路基的材料，不论填或挖，主要是土石类散体材料，所以路基是一种土工结构。因而路基经常受到地质、水、降雨、气候、地震等自我条件变化的侵袭和破坏，抵抗能力差。因此，路基应具有足够的坚固性、稳定性和耐久性。对于高速铁路，路基还应有合理的刚度，以保障列车高速行驶中的平稳性和舒适性。

路基填筑施工的基本程序：

根据《客运专线铁路路基工程施工质量验收标准》【铁建设2005（160）号文】和《客运专线铁路路基工程施工技术指南》【TZ-212-2005】等文件和规范的要求，路基工程按照其主体结构的不同部位基本可划分为基床以下路堤、基床底层、基床表层、过渡段等四部分，根据路基主体结构划分的不同，路基各部分的填筑厚度、填筑技术指标、压实技术要求、填料的物理力学性能等方面均不相同。路基填筑施工的基本程序为“三阶段、四区段、八流程”。

三阶段为：准备阶段、施工阶段、整平验收阶段；四区段为：填筑区段、平整区段、碾压区段、检测区段；八流程为：施工准备、基底处理、分层填筑、摊铺平整、撒水或晾晒、碾压、检验、整修验收。其相互之间的关系见图一（基床底层及以下填筑压实施工工艺流程图）：

三、影响压实效果的主要因素：

通过在嘉善南站站场及区间的路基填筑施工，对于路基填筑施工过程中，通过对现场施工过程中的压密系数和指标的检测，通过分析、总结，认为影响路基填筑压实效果的因素主要有以下几个方面：

1．含水量的影响。

含水量是影响压实效果的决定因素，在最佳含水量时土处于硬塑状态，较易获得最佳压实效果。压实到最大密实度的土体，水稳定性最好。反之，若含水率较低，则压实后的土体不易板结，相对比较松散，孔隙率较大、稳定性较差；含水率较高，压实后的土体由于受到挤压，含水率达到饱和状态，土体会出现反弹现象，则形成空隙率较小，而承载力较低、稳定性较差沉陷较大的现象。经过现场的试验和检测证明，普通的渗水性填料最佳含水率一般情况下为4%左右，直观的判断方法为：手握成团，落地就散。

2．土质的影响。

不同类型土的压实性能是不一样的，就填土压实而言，最适宜的是砂砾土、砂土和砂性土，这些土易压实，有足够的稳定性，沉陷小。最难压实的是粘土，在潮湿状态下这种土不稳定，最佳含水量比其它土类大，而最大干密度却较小，但经压实的粘土仍具有良好的不透水性。经试验表明，在同一压实功能作用下，含粗粒越多的土，其最大干密度越大，而最佳含水量越小，即随着粗粒土增多，其击实曲线的峰点越向左上方移动。在路基填筑施工过程中，应根据不同地段的不同土类，分别确定其最大干容重和最佳含水量。以达到最好的压实效果。

3．压实功能和压实设备选型的影响。

同一类土，其最佳含水量随压实功能的加大而减小，而最大干容重则随压实功能的加大而增大。当土偏干时，增加压实功能对提高干容重影响较大，偏湿时则收效甚微。另外，当压实功能加大到一定程度后，对最佳含水量的减小和最大干容重的提高都不明显了。这就是说，单纯用增大压实功能来提高土的密实度未必合算，压实功能过大还会破坏土体本身的稳定结构。故同一类填料，其压实指标同碾压设备的选型也有非常重要的关系，选用的压实设备压实功能较强则容易破坏土体的稳定，选用的压实设备其压实功能较弱则容易出现压实遍数虽然较多，但仍然达不到压实效果的现象，故选用合适的压实设备，对于路基填筑的压实质量也具有非常重要的作用。

4、摊铺、平整厚度的影响。

众所周知，路基填筑施工的摊铺、平整的厚度对于路基的压实质量也具有非常重要的意义。摊铺、平整厚度越大，其压实效果相对则越差。针对摊铺的不同厚度和不同部位的压实后的土体进行的密实度检测，发现在合理的摊铺层厚范围内，15~50cm之间，相同的压实方式和遍数，压实效果变化的规律相似。反之，摊铺层厚较小，或摊铺、平整层厚较大，则在相同的压实方式和次数的情况下，压实的质量变化规律不同。若层厚较小，在较少的碾压遍数后，可较快的达到压实指标，若继续碾压则压实指标增长较慢，再继续碾压则会出现土体的稳定性破坏的现象，如路基填料反弹或松散的现象。

5、碾压遍数的影响。

路基填筑过程中，对于不同的填筑土类型和填筑的厚度，使用相同的压实设备，达到最佳压实效果的碾压遍数不同，这需要根据现场的试验段施工进行总结和分析。通过嘉善南站现场施工情况的总结和分析，填筑过程中对同种土料进行碾压，压实效果的基本规律是前期增长较快，后期增长较慢，且越来越慢，最后出现土体破坏的现象。所以碾压遍数越多不能说明压实质量越高，经济、合理的压实遍数要结合现场的土工试验进对比、分析来确定。

6、压实方式的影响：通过现场的压实和检测，并对检测的情况进行分析，发现压实方式（强振、弱振）不同，压实的指标也不同。强振对于路基填筑过程中压实层底部的压实功能和效果较好，弱振对于路基填筑过程中压实层顶部的压实功能和效果较好。在压实过程中，由于填筑摊铺厚度的不同，压实过程中激振力的向下的传递、分散和损失，相对于填筑层的上部结构来说，下部结构的压实效果次于上部，故在压实作业过程中，强振的遍数要多于弱振的遍数。才能达到同一填筑层压实质量均衡的效果。

客运专线铁路路基施工的质量要求与普速铁路的质量标准不可同日而语，对于路基本体的沉降和基底沉降的要求非常之之高。所以无砟轨道路基填筑施工的目的同样就是通过机械设备对路基填料的夯压、振动，使其极度密实，从而达到提高填料的密实度、降低透水性、减少因冻融而引起的不均匀沉降和变形，减少填料的压缩变形等目标。

通过对沪杭铁路客运专线嘉善南站站场及区间路基的施工，我们在通过试验，和对试验结果的分析，对分析情况的总结，认为控制路基填筑施工质量的影响因素主要有以下几点：含水率的影响、土质的影响、压实功能的影响、摊铺平整厚度的影响、碾压遍数的影响和压实方式的影响。

注：文章内的图表及公式请到PDF格式下查看