秦沈高速铁路路基基床表层级配碎石施工技术.docx
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秦沈高速铁路路基基床表层级配碎石施工技术
毕业论文（初稿）
课题名称：
秦沈高速铁路路基基床表层级配碎石施工技术
系部：
土木工程系
专业：
高速铁道技术
姓名：
高广明
学号：
201004103206
指导教师：
步文萍
目录
第一章路基基床表层
第二章级配碎石
2.1级配碎石的组成
2.2级配碎石的配比设计
2.3级配碎石的生产和试验
2.4级配碎石的拌制与运输
第三章施工工艺
3.1级配碎石的整平与摊铺
3.2级配碎石的碾压工艺
3.3级配碎石的试验，检测，现场测定
3.4级配碎石的防护
第四章注意事项
总结
致谢
参考文献
概况
随着我国高速铁路事业的快速发展，铁路设计时速的不断提高，这就对铁路路基设计，施工提出了更高的需求，铁路路堤由基床与路基本体两部分组成。
基床是列车动应力作用的有效部分，它又分为基床表层和基床底层两部分。
基床表层是轨道的直接基础，是路基最重要的部分，受到列车动荷载的剧烈作用。
所以基床表层施工的成败关系到铁路设计目标值是否实现的关键。
为确保时速200公里铁路运行的平顺性，稳定性，路基表层及过渡段设计采用了级配碎石填料结构，以控制路基的变形，提高路基的稳定性，增强路基刚度形变的均匀性。
秦沈客运专线A12，A13标段路基基床表层碎石级配的摊铺，压实施工，开展了级配碎石材质的鉴别，级配碎石配合比的选取，现场施工机械的选型，大规模摊铺压实施工工艺的优选等施工技术的研究，成功地解决了级配碎石的材质及配合比，级配碎石层的平整度及密实度，摊铺碾压检测施工工艺的可靠及高效等施工技术问题，取得了在碎石材质选择，碎石配合比确定，施工机械选型和摊铺压实工艺等方面的成功经验。
该研究成果对我们即将开始的大规模铁路建设，尤其是高标准铁路客运专线的建设具有较大的参考和指导意义。
是中国铁路全面参与市场竞争，实现客运高速化的战略选择。
在级配碎石填筑工程中，必须严格按照设计及相关规范确定的填料标准及双指标控制进行施工；应当按照填料生产工厂化，施工程序化，填筑方式机械化，检测试验科学化的模式，通过试验段制定出完整的施工工艺施工。
关键词高速铁路基床表层级配碎石
第一章路基基床表层
路基基床表层的概念优点作用
传统的普通铁路线路多为道床与土质基床直接相连的2层系统，称为土基床。
土基床要求用优质填料填筑。
虽然设计规范对基床的土质及填土密度有明确的要求，但实际上我国既有线基床病害十分严重，年复一年不断发展。
基床病害的发生主要是三个因素；基床土质不良，水的侵入和列车动荷载同时作用。
基床病害课分为翻浆冒泥，下沉，挤出和冻害四大类。
●翻浆冒泥发生于基床土质不符合要求的部分，例如黏粒含量过高的填土和泥土软岩的路堑，其表层遇水软化成泥，因列车的振动而挤人道砟空隙，使道床脏污，减小弹性。
●下沉主要因基床填筑密度和强度不够不知所致。
列车振动将道砟压入基床内，形成道砟囊或道砟袋，引起线路下沉这种现象继续发展可能导致路堤坍滑。
●挤出主要因基床强度不足而产生剪切破坏或塑性流动，常见的现象有隆起，侧沟被挤等。
●冻害发生于寒冷地区，如路基土为透水性差的细粒土，当含水量较高和基面积水，在冻结过程中，土中水重新分布和聚集形成冰块，引起不均匀的冻胀现象，冰块融化又引起不均匀下沉。
由于病害的困扰，人们对防治病害进行长期的研究和实践。
认识到基床表层的重要性，即在道床和路基之间再设置一层过渡层，称为路基保护层或垫层。
实践证明，设置保护层是提高路基的承载力，消除基床病害的根本措施。
我国重载铁路大秦线的道床有一层底碴，其作用同保护层的作用是相同的。
秦沈客运专线采用了级配碎石填筑基床表层60cm，其作用也是起到了保护作用。
路基基床表层系指路肩施工工程至其下0.6m范围，是动应力数值大且变化剧烈的部分，是轨道的直接基础，是路基上部受到列车动力作用影响较大的一层，是路基最重要的组成部分。
其作用主要是：
1、增强线路强度，使路基更加坚固、稳定，并具有一定的刚度：
使列车通过时的弹性变形控制在一定范围；2、扩散作用到基床面上的动应力，使其不超出基床土的允许动应力；3、防止道砟压入基床进入道砟层；4、级配碎石的透水性小，孔隙率小，能防止水侵入致使基床土软化及防止基床土发生翻浆冒泥等基床病害；5、防冻等特殊要求。
因此基床表层施工的好坏直接影响路基的使用寿命，是施工的重点和难点。
第二章级配碎石
2.1级配碎石的组成
级配碎石的组成。
路基表层级配碎石一般是指选用3-4种碎石集料（如10-31.5m、10-20mm、5-10mm石粉等），按一下比例搅拌而成的混合料（每一种集料都有一的筛分成分），通过颗粒间磨擦作用
a）级配碎石的组成。
路基表层级配碎石一般是指选用3-4种碎石集料（如10-31.5m、10-20mm、5-10mm石粉等），按一下比例搅拌而成的混合料（每一种集料都有一的筛分成分），通过颗料间磨擦作用、嵌锁作用和粘结作用），经过碾压达到压实板结的目的。
也有使用未经筛分分级的“通料”，在筛分分析后掺入，补充所缺集料成分，完成最初级配。
b）级配碎石集料的标准。
其材料粒径、级配及品质应符合铁路碎石道床底碴“（TB/T2897）”的有关要求。
主要性能指标：
除满足筛分要求外，仍应满足以下条件。
粒径大于1.7mm的集料的摩耗≤5%。
粒径大于1.7mm的集料硫酸熔液侵泡损失率≤12%。
粒径小于0.5mm的细集料液限≤25%，塑性指数<6%。
粘土用其它杂质含量≤0.5%（过渡段表层下为≤2%）。
辅助指标
最大颗粒直径≤40mm。
细长扁平颗料含量≤20%。
0.5mm以下细集料中通过0.075mm的筛分含量<66%
2.2级配碎石的生产和试验
集料的生产和试验
a）生产石料的轧制机械，应优先选用环锤式轧石机，因为锷板式轧石机，生产的碎石针，叶状较多，级配不稳定。
b）石厂应按TB/T2897标准规定，进行型式试验和生产检验，特别是对集料的筛分和粘土团含量指标应按周检测。
c）施工单位对进厂料按每2000m3抽样检查一次颗粒级配、颗粒密度、粘土团及其它杂质含量。
另外在施工中要加强对集料质料及级配情况进行目测检查，并记入工程日志。
2.3级配碎石的拌制与运输
搅拌场。
a）采用稳定土厂拌设备（如YCBW-300型），装载机配合上料，电脑程控计量，对实际用料，配比应打印出相应记录备查。
对厂拌计量设备要经计量局核准，并有专人操作维修，日常应按旬对计量仪器进行校核。
b）在生产厂、搅拌场、搅拌设备料斗内，集料储备应分类存放、相互隔开。
其中石屑应现用现备，防止因多备造成下雨水化板结失去胶粘力。
c）为确保材料清洁，在堆放场地要防止粘土、杂物及粉尖渗入；装料时要防止将泥土铲入；装车前车内要进行清扫，车厢应严密，防止小颗料渗漏。
d）搅拌的混合料要现拌现用，严禁存放。
施工中拌合能力、运输能力、摊铺能力要相互匹配、相互衔接。
e）拌合中要根据配比要求，结合天气、运输等条件，认真掌握好含水量，这对级配碎石的质量影响极大，水少难以压实，水多会造成漓析。
2.4级配碎石的配合比设计
路基表层及过滤段要达到双指标控制的要求，必须有最佳的级配配合比，具体要求如下：
a）配合比设计应满足的条件
筛分结果要在级配范围之内。
“暂规”给出的碎石、砂砾石，及过渡段（不含表层）三种级配范围这是配合比设计要满足的必要条件。
碎石级配范围应满足《铁路碎石道床底碴》（TB/T2897）的规定，见表1
表1级配碎石的级配范围
方孔筛边长mm
0.075
0.1
0.5
1.7
7.1
16
25
45
过筛质量非分率%
0~7
0~11
7~32
13~46
41~75
67~91
82~100
100
施工最有效的判定方法是配比的筛分结果，应达到或接近规范要求的级配中值，为最佳配比，特别是在0.075mm、0.5mm、1mm、16mm几个点上要力求达到中值。
为保证筛分曲线圆滑，容易击实，配比筛分结果应满足颗粒不均匀系数Cu=≥5及曲率系数Cu==1~3
为防止道碴及下部土层颗粒嵌入基床表层，基床表层与上部道碴与下部填土之间的颗粒级配均应满足太沙基的反滤准则，即D15<4d85。
如不能满足反滤准则，基床表层可采用颗粒级配不同的双层结构，或在基床底层表面铺设土工合成材料。
应满足路基的双指标控制要求。
经重击击实后，路基表层地基系数K30≥190Mpa/m孔隙率n<18%；过渡段（不含表层）K30≥150Mpa/mn<28%。
b）理论配合比设计
设计方法。
配比设计通常使用三种方法，第一种：
计算法，对几种集料分别筛分后，设计出几种配比方案，经过计算选用符合规范级配要求的配比。
第二种试配法。
根据规范要求，利用选定的集料，按照“优选法”的原则，反复比选试验，直至满足规范各项要求。
第三种补缺法。
对未筛分的“通料”进行筛分，其结果（或上述二种计算方法试配的结果），与规范中级部范围的中值进行比较，调整、掺入、补充所缺的集料，反复试算、试验以求得最佳配比。
这是一种非常简便、实用、有效的设计调整方法。
c）实际配合比的调整及确定
根据理论配合比，做工程试验段，通过实践对配比进行调整，以确定实用的最佳配比及工艺参数。
调整含水量。
级配碎石填筑中可能有多次补水过程（搅拌、摊铺碾压、养护），应根据天气等现实条件及实际经验，反复试验确定。
施工过程中的含水量是保证级配碎石路面质量极为重要的困素。
调整颗粒集料含量。
在理论配比计算中常常大颗粒偏高，易于离析，造成路面观感差，空隙率高，粗细颗粒应根据实际情况做局调整（一般是增加细颗粒，减少大颗粒含量）。
调整后的配比，除做工程检测外，关键指标仍需通过试验进行判定。
第三章施工工艺
3.1级配碎石的填筑与摊铺
a）填筑前的准备
做好前道工序的验收工作。
基床表层填筑前应对基床底层的路基系数K30空隙率N，及路基标高、中线、纵横坡平整度等项指标组织工序间的验收，并恢复中、边线及相应的控制桩。
认真做好级配碎石的试验段，试验段长度一般为100M至200M，条件可能力争多做对比试验，通过填筑压实试验与质量检测试验，确定填筑工艺参数，制定“施工工艺”，送监理审查后，报建设指挥部备案，然后再大面积进行施工。
根据设计要求，填筑路基施工时，应与干砌片石护肩，接触网基础，电缆沟槽（必须放在路肩上的）同步施工，监理单位要从中做好协调工作。
在路基表层，达渡段及基坑回填等施工中，应及时做好纵横向排水，避免水比结合部渗入路基，台背填土应防地表水渗入，并按设计做好防排水设施。
b）路基表层的填筑要求
工艺流程。
路基表层一般分二层施工，上层厚25cm，下层厚35cm。
施工顺序一般按“四区段”“八流程”进行，详见图1。
c）摊铺工艺
基床表层下层可用地平机，配合T140型推土机进行施工，上层施工场地具备条件的应采用摊铺机摊铺，摊铺长度100m-200m为宜。
用地平机摊铺时应以“方格网”，并结合“挂线法”控制虚铺厚度。
用摊铺机时，采用“挂线法”控制虚铺厚度。
虚铺厚度基床表层一般上层为28-30cm，下一层为39-41cm。
机械摊铺平整后，要派足够的人力辅助整治，这是一个重要环节，人工观察，并对个别抵凹或离析处人工找平，除去较大的颗粒，另外拌和换料处理，补平用料应试探选用小粒径碎石及石粉现场拌合为宜，不宜用大骨料。
3.2级配碎石的碾压工艺
碾压设备一般选用自行式振动路机（如SD15C型、YZ18型）。
一般应遵循先轻后重、先慢后快的原则，如先静压2遍使大面平整，人工修整找平，然后重振2-3遍，轻振1-2遍最后静压1-2遍收光，具体程序及遍数，应由现场碾压试验确定，不能照搬照套，既要防止碾压遍数不足，又要密切注意振动对表层的破坏作用，防止出现过剩压实。
摊铺后要立即碾压，以防止水分丢失。
直线段由两侧向中间碾压；曲线段由内侧向外侧碾压；碾压时纵向重叠不小于0.4m；横向衔接处搭接长度不小于2m；用冲击夯对靠护肩0-3处补压夯实。
碾压中控制好含水量，是能否压实的关键，一般控制在5-7%最易达到碾压标准。
机械碾压后，要人工补平凹坑，修补纵横衔接部位及路基两侧边缘，这是十分重要的一个环节。
养生及保护
对碾压成型的极配碎石层，由于石粉的水化粘结作用，有一定的板结过程，一般1天的强度可达60%左右，3天可达70%左右，7天可达85%左右，因此养护期应以7天为宜。
养护期内一要禁止跑车扰动；二要保持含水量，按时喷雾洒水；三要防止大雨冲淋，细粒渗漏。
具体养护方法可通过试验段试验确定，如用草帘子、塑料布等进行覆盖养护。
养护期后要做好成品保护工作，应严格限制车辆、控制车速、规定路线。
其中对路肩的保护尤为重要。
3.3级配碎石的试验，检测，现场测量
a）室内试验工作应严格按照《铁路土工试验规定》（TB/T10102-2004）规定进行，级配料按2000m3为一个批量进行常规试验。
同时要对颗粒小于5mm的细粒料的液塑限实行有效控制。
因为液限塑性指数超标，说明粘性颗粒偏多，水稳性不好。
另外液限指标是指采用液，塑联合测定法，使用76克锤十沉深度为10mm时，所对应的含水率。
即10mm液限。
b）现场检测工作要严格按铁建设（2004）08号《新建时速200公里客货共线铁路工程施工质量验收质量验收暂行标准》“补充规定”（8吨）执行。
分层填筑厚度，沿线纵向每100m施工单位抽检5个断面，监理抽检1个断面。
K30在面层每100m抽检4个点（中间2个，左右距路基边2m各1个），若用Evd检测应按10102规范给定的适用厚度及四个系数进行换算，也有个别情况不能满足其相关性，故使用中应做对比试验核正，监理对K30要全部见证检查。
空隙率N在每压实层检测6个点（距路基边1m处左、右各2节，路基中部2个）。
对K30，N的检测，监理应平行检测10%，每个检验批不少于2个点，见证检验20%，在孔隙率N的计算中，级部碎石密度使用颗粒密度（不能用毛体积密度），现场干密度应按照《铁路土工试验规程》（10102号）规定使用灌水法测定。
（4）过渡段的检测按铁建设[2004]08号2.6项规定办理。
c）现场测量：
级配碎石路面完成后，应严格进行测量工作。
测量基床表层的厚度及宽度。
沿线路纵向每100m施工单位抽测5个断面，监量测1个断面。
按“新验标”测量路基断面各种尺寸，按下表执行。
序号
项目
允许偏差
施工单位检验数量
检验方法
1
中线高程
±20mm
每100m等间距检查3点
水准仪测量
2
路肩高程
±20mm
每100m等间距检查6点
水准仪测量
3
中线至路肩
±30mm
每100m等间距检查3个断面
尺量
4
宽度
不小于设计值
每100m等间距检查3个断面
尺量
5
横坡
±0.5%
每100m等间距检查5个断面
坡度尺量/
按“新验标”进行路基面检查。
其中包括中线、路肩的位置；站后工程、管、线、桩柱预埋构件不侵界；路拱平顺，肩线平直、肩棱整齐、曲线圆顺、线形美观，路面平顺等。
3.4级配碎石的防护
◆对碾压成型的级配碎石层，由于石粉的水化粘结作用，有一定的板结过程，一般一天的强度可达60%左右，三天的强度可达70%左右，七天可达85%左右，因此养护期以七天为宜。
◆封道禁止任何车辆通行，洒水保湿养护（洒水2d-3d）充分使其板结；成型后的级配碎石局部表面不平处，人工整平并补压，使其外形质量达到设计要求。
◆防止大雨冲淋，细粒参漏；具体养护方法可通过试验段试验确定，如用草帘子，塑料布等进行覆盖保护。
第四章注意事项
1）级配碎石全部展开前，必须做试验段，确定虚铺厚度，碾压遍数，施工含水量，检测工艺和机械配置等技术参数，然后再全面展开施工。
2）级配碎石的施工含水量是控制能否碾压密实的关键。
施工碾压的含水量在最佳含水量±1%范围内时，最易打到压实标准，由于考虑运输和施工过程中的损失，厂拌制时含水量提高1%-2%左右。
3）由于级配碎石在运输过程中会发生离析，故级配碎石运输距离控制在10km为佳。
4）级配碎石的摊铺，找平，碾压三道工序区段不宜拉的过长，三道工序并控制在100m范围内为宜。
5）为使下承层不受破坏，同时保证基床表层施工质量，阴雨天不宜组织基配碎石的铺筑施工。
施工中应随填随压，严禁过度作业。
铺筑过程中，气温过高时，摊铺完的应及时进行静压封面，
避免水分散失；施工中如遇到降雨时，对已经上到路基上的集料立即摊铺和静压，切记雨后进行摊铺作业，以避免路基泥土污染基配碎石。
6）机械施工完后，难免有局部凹坑和集料窝，应用人工进行处理。
补坑时，不能掺2-4cm碎石，只能用0.5-1cm，0.5-2cm碎石和石粉按适当比例拌合后，由人工铁锹抛洒铺平，然后用压路机压实，处理集料窝时，应用铁耙子把集料耙出来，然后用0.5-1cm碎石和石粉按适当比例拌制后，由人工抛洒铺平，再用压路机压实，无论补坑和处理集料窝，在补压之前应喷洒适当的水。
7）级配碎石碾压完成后即时检测，往往孔隙率能够达到指标要求，而地基系数k值达不到指标值。
这是由于级配碎石随其内含水量的蒸发而存在一个板结的过程，并且地基系数k值随着板结而增长，所以，检测应在3d后进行，这样测得的k值比较准确。
8）级配碎石基床表层上层铺筑完成，经检测合格后，除相连工序外，禁止任何机动车辆使入，防止表面板结破坏。
9）级配碎石应控制针片状含量这一指标。
10）级配碎石的级配曲线应圆滑，平顺。
级配碎石的质量检测和方法
检测标准
1.路面宽度。
不小于设计宽度。
2.路面标高。
+2—3cm。
3.路基横坡；±0.5%。
4.路面平整度。
2m水平尺检测不大于2cm。
5.压实度标准。
孔隙率小于15%，地基系数k大于190MPa。
检测方法
（1）验收和细则要求。
采用灌砂法，核子密度仪法，k荷载仪法三种手段对级配碎石的压实密度进行检测盒复测，并应满足《秦沈客运专线路基实施细则》要求的频率。
（2）按照《秦沈客运专线路基实施细则》要求频率，采用全站仪、水平仪、30cm钢尺和2cm水平尺对成型后的路基基床表层的宽度、标横坡度、平整度进行检测。
（3）检测结果。
自检一次合格率达95%，抽检一次合格率达100%，并一次通过铁科研路基的评估。
（4）
总结
2012年11月，我开始了我的毕业论文工作，时至今日，论文基本完成。
从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。
历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。
回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。
11月初，在与导师的交流讨论中我的题目定了下来，是：
秦沈高速铁路路基基床表层级配碎石施工技术。
当选题报告，开题报告定下来的时候，我当时便立刻着手资料的收集工作中，当时面对浩瀚的书海真是有些茫然，不知如何下手。
我将这一困难告诉了师姐，在师姐细心的指导下，终于使我对自己现在的工作方向和方法有了掌握。
在搜集资料的过程中，我认真准备了一个笔记本。
我在学校图书馆，打工图书馆搜集资料，还在网上查找各类相关资料，将这些宝贵的资料全部记在笔记本上，尽量使我的资料完整、精确、数量多，这有利于论文的撰写。
然后我将收集到的资料仔细整理分类。
1月初，资料已经查找完毕了，我开始着手论文的大纲。
在大纲排版过程中遇到困难我就及时和同学互相交流。
在大家的帮助下，困难一个一个解决掉，大纲就完成了。
之后，交给指导老师审批。
审批完后，按照大纲开始论文的详细叙述。
过年后当我终于完成了所有打字、绘图、排版、校对的任务后整个人都很累，但同时看着电脑荧屏上的毕业设计稿件我的心里是甜的，我觉得这一切都值了。
这次毕业论文的制作过程是我的一次再学习，再提高的过程。
在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识。
我不会忘记这难忘的几个月的时间。
毕业论文的制作给了我难忘的回忆。
在我徜徉书海查找资料的日子里，面对无数书本的罗列，最难忘的是每次找到资料时的激动和兴奋；为了论文我曾赶稿到深夜，但看着亲手打出的一字一句，心里满满的只有喜悦毫无疲惫。
这段旅程看似荆棘密布，实则蕴藏着无尽的宝藏。
我从资料的收集中，掌握了很多路基基床表层施工的知识，让我对我所学过的知识有所巩固和提高，并且让我对当今铁路运输的最新发展技术有所了解。
在整个过程中，我学到了新知识，增长了见识。
在今后的日子里，我仍然要不断地充实自己，争取在所学领域有所作为。
脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。
我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。
致谢
在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。
在此更要感谢我的导师和专业老师，是你们的细心指导和关怀，使我能够顺利的完成毕业论文。
在我的学业和论文的研究工作中无不倾注着老师们辛勤的汗水和心血。
老师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受启迪。
从尊敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。
在此我要向我的导师致以最衷心的感谢和深深的敬意。
参考文献
1）吴信然等著2005年《秦沈客运专线施工技术》
2）《铁路路基施工技术安全规程》（TBJ402-87）
3）梁晓军高速铁路路基基床表层工艺试验方法（2005第四期）
4）时速200里高速铁路路基基床施工技术
5）张东青路基基床表层级配碎石施工技术中铁三局六公司山西晋中
6）高速铁路路基基床表层级配碎石施工技术铁路工程论文网
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