严寒地区高速铁路路基施工质量控制要点分析.docx

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严寒地区高速铁路路基施工质量控制要点分析

严寒地区高速铁路路基施工质量控制要点分析

　　摘要：

随着我国高速铁路建设的发展，铁路建设技术得到了长足发展，路基的施工质量也不到了大幅度的提升，严寒地区由于特殊的天气和地质条件，路基施工要求要更加的严苛，为能保证在严寒地区的高铁路基的施工质量，就必须加强施工过程中控制工程质量的工作。

哈齐高铁全长282千米，正线路基长约107.6千米，是正线总长度的2/5，全线的路基土石方将近1919万立方米，其位处高纬度、气候寒冷，其昼短夜长，温差较大，地质也较为特殊，我们以哈高铁为例，分析高铁路基的设计和实施存在的困难，并提出控制高铁路基施工质量的解决办法，如地基的处理、还对填料、加载预压等。

　　关键词：

高速铁路；严寒地区；路基质量；施工控制；问题；方法

　　中图分类号：

R19F27文章标识码：

A文章编号：

1672-2310（2015）12-006-050

　　随着我国高速铁路的高速发展，对路基的施工质量要求也在不断的提升，由于严寒地区的天气与地质比较特殊，使得在严寒地区修筑高速铁路变得举步维艰。

因此，为能保证在严寒地区的高铁路基的施工质量，就必须加强施工过程中控制工程质量的工作。

本文通过对哈齐高速铁路在路基施工质量控制方面的分析与整理，希望能对在严寒地区修筑高速铁路工作人员带来一定的帮助，以确保施工质量得到有效的控制，进而提高严寒地区高速铁路运营的安全可靠性。

　　一、哈齐高铁概况

　　哈齐高速铁路（原哈齐客运专线）位于黑龙江的中西部，是高速铁路网中京哈客运专线“四纵四横”的重要组成部分，它不仅仅是在黑龙江省内建设的第一条高铁，也是中国在严寒地区修筑的第一条处于高纬度的高速铁路。

该工程总共投资约313亿元，2009年正式开工建设，于2015年8月17日正式投入运营。

哈齐高速铁路采用双线的设计方案，设计的运行速度为每小时250千米，全长运行时间大约90分钟。

哈齐高铁全长282千米，正线路基长约107.6千米，是正线总长度的2/5，全线的路基土石方将近1919万立方米。

　　哈齐高速铁路起始于黑龙江省中西部的哈尔滨站，途径肇东站、安达站、大庆东站、大庆西站、泰康站、红旗营东站、齐齐哈尔南站最后终止于齐齐哈尔站。

哈齐高铁沿途要经过地势较为平坦的松嫩平原的沉积区，这里虽然土质分布均匀但基底大多由不良地质或软土、回填土、盐渍土、松软土、膨胀土等特殊地质构成，地质情况复杂，不利于高铁的修筑。

　　二、高铁路基的设计和实施存在的困难

　　由于哈齐高铁的地理位置决定，其恶劣的环境因素是影响高铁修建的主要原因，另外土地也存在很多影响高铁地基修建的特殊地质、不良地质。

从而对整个高铁路基的设计和实施带来了很大的挑战。

　　1、高铁路基的设计

　　哈齐高铁地处东北、气候严寒，路基容易因周期性的冻融循环作用发生冻胀，因此需要对路基的变形方面要求更加严格，还应当对路基有着较高的设计标准。

此外，由于哈齐高铁的施工要求设计路基的方案要考虑当地的气候和的地质条件，因此对施工队的专业态度也提出了更高的要求。

哈齐高铁的路基分为三个主要部分，分别是基床、基床以下的路堤以及地基。

其中基床包括基床底层与基床表层两部分，基床底层约厚2.2米，有AB组非冻胀土和AB组土两种设计；基床以下的路堤为ABC组土；基床表层约厚0.4米，掺有5%的水泥级配碎石；基床两侧设计有宽为2.5米的防冻护道。

地基大多使用CFG桩加固处理，其中桩间距1.6米，桩长24米，桩径0.4米，上桩桩径0.5米。

此外在冻胀范围内，填料的细颗粒含量不得大于5%，压实后不得大于7%，其渗透系数也不得大于5×10-5m/s。

　　2、路基质量的实施

　　由于哈齐高铁位处高纬度、气候寒冷，其昼短夜长，温差较大从而大大加大了对路基的质量控制，其主要存在问题如下：

　　第一、土体复杂性，在哈齐高铁修建过程中，许多地带存在着软土、回填土和盐渍土等特殊地质，为路基的实施带来了很大的影响，导致实际实施和理论设计存在着较大的差异；

　　第二、有效工期短，由于施工地处于高纬度地区，昼短夜长、温差较大且气候寒冷，导致每日的有效工期短、大大加大了对质量的控制；

　　第三、在较高的技术设计标准下，由于路基的刚度小，从而很难控制路基的沉降、变形。

　　三、控制高铁路基施工质量的解决办法

　　在严寒地区进行高速铁路的路基施工工作可谓难上加难，其施工之后的沉降是很难把握的。

这里通过对以下几个方面的分析研究，针对如何做好路基施工质量的控制工作，提出了有效的解决方案，以实现工程整体质量的进一步提升，避免后期的使用存在安全性隐患。

　　1、基底的处理

　　哈齐高铁沿线对基地的处理有影响的岩土主要为膨胀岩、软土、盐渍土、松软土等。

针对沿线土质的特殊性，对路基的加固处理方式主要为水泥粉煤灰碎石桩法，即CFG。

在进行CFG桩施工时，可从以下几点进行控制：

①在施工开始前，必须要对各项工艺参数进行核对，钻孔使用长螺旋钻孔法，并应提前做好不少于2根的成桩工艺性实验。

②当钻机就位，就应当控制好钻杆的垂直度和位置，其垂直度偏差不能超过1%。

③混合料的配置需根据设计的标准配制，其坍落度应控制在16-20cm的范围内。

④运输混凝土的时间不应过长，否则会影响使用质量，应尽可能把时间控制在35分钟之内，并做好防冻措施。

⑤高纬度地区，昼短夜长应当对施工的时间进行适当控制，最好在每天早上九点到下午两点之间施工，并在白天浇筑。

⑥由于天气寒冷，应当对CFG桩头进行防冻保护。

⑦成桩后需在28天左右进行桩体的质量检验，一般使用的是复合地基承载力试验、钻孔取芯、开挖取芯等方法。

⑧施工时，桩顶应高于设计约50cm。

　　2、控制填料

　　由于是在高纬度的严寒之地施工，而路基的冻胀变形是导致高铁无法正常运营的重要因素之一，因此对填料的选择就必须更严格些。

应当选择含水量高、细颗粒含量少且合适的类别进行填料。

其注意事项主要由：

第一、提前在路基施工前，选取多处土场，按照设计标准进行填料土工试验，从而通过对比选择出最好的取土地；第二、严格检验进场填料，对不合格的填料禁止进入。

此外应当对不同的填料进行隔离堆放，为避免颗粒离析，应当在用装载机储存填料过程中应当防止堆出现自然坡角，进行分层堆放；第三、为使路基建筑施工填料的含水率保持最佳，应当在填料进场之后，就对其进行含水率的检测，通过与试验数据对比，确定运输含水率和闷料后的含水率的损失情况，以便及时补充水分；第四、试验时应当尽可能的减少0.05-0.002之间的颗粒，从而对压实后的路基进行细粒检测时，可以使有害冻胀范围内的细粒含量不超过5%，此外，在进行细粒检测时，必须使用水洗法测定。

　　3、填筑的厚度及碾压次数的控制

　　路基填筑之前需要对路基进行工艺性试验，且要求使用的试验段长度应当超过100m。

此外，还需根据不同压实机的功能条件，对填料的填筑的厚度与碾压次数提前做好预判。

对于普通的路基填料，其压实的厚度基床以下应为40cm、基床底层应为35cm，而对于细粒填料与砂类填料，它们每一层的压实厚度都应小于30cm，且最小分层厚度应大于10cm。

而级配碎石最合适的压实厚度一般在15cm-30cm之间。

　　4、压实度的控制

　　第一、确保填料的含水量适宜。

如果填料的含水量过高，在路基压实过程中应适当进行风干处理，从而其达到含水量标准后才可进行碾压。

在路基的压实处理时，应确保施工的过程连续作业，以避免水分含量由于雨淋或暴晒等因素发生变化，影响路基的压实度。

　　第二、路基填筑的压路机械应选用重型振动压路机，对于过渡段的压实操作，应与冲击夯、小型振动压路机配合起来进行压实。

对于大面积的路基填筑，应在填筑前选取具有代表性的地段进行填料工艺试验，对碾压遍数、碾压含水量、碾压机械、摊铺厚度等技术参数进行统计，并计算压实系数K、地基系数K30等，是其满足设计要求，以确定施工的工艺参数均满足预设标准后，再进行路基填筑工作。

　　第三、路基填筑时应考虑边坡的压实质量，在路基的两侧各加宽40cm。

　　第四、路基的填筑施工必须严格做好监管工作，不能忽视施工质量的记录，并确保各个阶段的施工都有确定的工艺参数标准。

　　5、堆载预压的控制

　　完成路基的施工之后，为能有效的加快地基的沉降速度，适当的缩短不必要的地基施工工期，有必要在路堤地段的基层顶面适当的堆载预压土方，以便有效的减少路堤施工完成之后的沉降。

针对如何做好堆载预压的控制，这里做了如下分析。

　　第一、为控制好堆载预压土的稳定性和加载重量，必须根据设计要求的高度、容重、宽度等标准来堆载预压土。

　　第二、预压时间不能过短，一般需要六个月以上的时间。

卸载时间应该以沉降观测的资料为依据，推算出准确的卸载时间，以避免路基沉降变形的趋势发生波动。

　　第三、确保路基基床不会受到填筑预压土的污染，也要防止卸载施工时污染到基床。

因此，在路基施工前，有必要做好隔离工作，例如在路基的基床底层铺上一层短纤非织造土工布，以防路基基床受到污染。

　　第四、做好沉降变形观测设备的保护工作，防止堆载预压与卸载的施工过程对其造成损坏，当发现观测设备出现故障时，应当及时反馈。

　　6、沉降监测的控制

　　由于路基的变形控制要求十分严格，因此在设计沉降动态监测系统前，需进行动态的沉降观测与系统性分析，还必须做好综合性评估，使得动态监测系统的设计更规范化。

在施工期间，要及时验证施工手段的合理性，科学的调整施工措施，以保证地基变形处理符合规定的控制要求。

此外，为能够确保工后沉降的控制精度在规定的范围内，还应根据所掌握的资料推算出地基的沉降量，以及确切的铺轨时间。

下面从保护沉降观测点、观测的基本要求、数据可靠性以及沉降观测时间这几个方面展开分析。

　　第一、沉降观测的的保护。

沉降观测点是获取观测数据的重要来源，如果观测点发生诸如PVC内套管灌砂、磨损、激烈碰撞等损害，都会影响到观测数据的可靠性，进而导致路基沉降变化的相关数据不具代表性。

因此，不论是路基施工还是轨道铺设都应加强对观测点的保护，确保沉降预判的准确性。

　　第二、观测的要求。

观测人员应掌握基本专业知识，并且拥有负责的工作态度，能严格的按照测量规范进行观测。

熟练使用观测仪器，确保观测频次与仪器的精读等级符合设计要求，对观测数据要定期整理，做好周期性小结的工作。

　　第三、数据的真实性。

应安排不少于三组的观测小组参与观测工作，将不同观测小组的观测数据进行对比分析，确保观测数据真实可靠。

　　第四、沉降观测时间。

路基填筑或预压施工的工作完成之后，应进行至少半年的沉降观测工作。

当所搜集的观测数据不满足预期要求时，应适当的延长观测时间。

当路基工后沉降的评估不符合设计标准时，不仅要采取沉降加速处理，还应增加观测时间，以确保观测数据的完整性。

　　结束语

　　哈齐高速铁路是高速铁路网中京哈客运专线“四纵四横”的重要组成部分，它不仅仅是在黑龙江省内建设的第一条高铁，也是中国在严寒地区修筑的第一条处于高纬度的高速铁路。

其路基的施工质量与后期高速铁路投入运营的安全性问题密切相关，因此必须得到高度的重视。

本文从实际出发，认真总结并分析路基施工过程中的路基设计，及哈齐高铁位处高纬度、气候寒冷，其昼短夜长，温差较大从而大大加大了对路基的质量控制存在的问题等重要方面，不仅考虑到了地基的处理，还对填料、加载预压等方面进行分析，从而使施工过程中能更好的控制沉降、减少后期的运营维修、提高路基质量。

希望本文的一些方法措施能够对高速铁路的路基质量起到积极作用，并能够对相关的工作人员起到参考作用。

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