铁路基床表层及过渡段级配碎石施工质量控制纲要

铁路基床表层及过渡段
级配碎石施工质量控制要点
为确保时速200公里铁路运行的平顺性、稳定性。胶济铁路电气化工程的路基表层及过渡段采用级配碎石填料结构，以控制路基的变形，提高路基的稳定性，增强路基刚变的均匀性。为此在级配碎石填筑工程中，必须严格按照设计文件及相关规范确定的路基结构，填料标准及双控指标进行施工；应当按照填料生产工厂化、施工作业程序化、填筑方式机械化、检测试验科学化的模式，通过试验制定出完整的施工工艺（或工法）指导施工。为了进一步明确施工标准、施工工艺及施工检测中的主要问题，特制定本“要点”。
§1  填料的生产和选用
1.1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），按一定比例搅拌而成的混合料（每一种集料都有一定的筛分成分）。通过颗料间的摩擦作用、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，完成最佳级配。
1.2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。
1.2.1主要性能指标：除满足筛分要求外，仍应满足以下条件。
（1）粒径大于1.7mm的集料的洛衫矶摩耗≤5%。
（2）粒径大于1.7mm的集料的硫酸熔液侵泡损失率≤12%。
（3）粒径小于0.5mm的细集料液限≤25%，塑性指数＜6%。
（4）粘土用其它杂质含量≤0.5%（过渡段表层下为≤2%）。
1.2.辅助指标
（1）最大颗粒直径≤40mm。
（2）细长扁平颗料含量≤20%。
（3） 0.5mm以下细集料中通过0.075mm的筛分含量＜66%。
1.3集料的生产和试验。
1.3.1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。
1.3.2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。
1.3.3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。监理单位应按规定进行见证试验及平行试验。
1.4级配碎石的搅拌和储运。
1.4.1搅拌场。一般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。
1.4.2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。
1.4.3为确保材料清洁，在堆放场地要防止粘土、杂物及粉尘渗入；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，防止小颗粒渗漏。
1.4.4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。
1.4.5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响影极大，水少难以压实，水多会造成沥析。
§2  级配碎石配合比的设计与调整。
路基表层及过渡段要达到双指标控制的要求，就必须有最佳的级配配合比，具体要求如下：
2.1配合比设计应满足的条件。
2.1.1筛分结果要在级配范围之内。“暂规”[439号]给出了碎石、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。
（1）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
(2)砂砾石级配范围见表2

表2   级配砂砾石范围
级配编号 通过筛孔质量百分率（%）
 50 40 30 20 10 5 2 0.5 0.075
1 100 90~100 — 65~85 45~70 30~55 15~35 10~20 4~10
2 — 100 90~100 75~95 50~70 30~55 15~35 10~20 4~10
3 — — 100 85~100 60~80 30~50 15~30 10~20 2~8
（3）过渡段级配范围（不含表层）见表3
表3   级配碎石范围
级配编号 通过筛孔质量百分率（%）
 50 40 30 25 20 10 5 2.5 0.5 0.075
1 100 95~100 — — 60~90 — 30~65 20~50 10~30 2~10
2 — 100 95~100 — 60~90 — 30~65 20~50 10~30 2~10
3 — — 100 95~100 — 50~80 30~60 20~50 10~30 2~10

在实际工作中，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。
2.1.2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。
2.1.3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。
2.1.4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/m  n＜28%。
2.2理论配合比设计。
2.2.1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，举例说明见表4。

表4   配合比计算
材料规格 筛孔尺寸
 45 25 16 7.1 1.7 0.5 0.1 0.075
 
原材料级配 10~31.5mm 100 91.6 9.3 0.05 0 0 0 0
 10~20mm 100 100 94.3 0.7 0.1 0 0 0
 5~10mm 100 100 100 82.5 7.5 1.3 0.8 0.6
 石粉 100 100 100 99.2 78.8 38.8 19.4 15.9
各种规格碎石在混合料中的级配 10~31.5mm21% 21.0 19.2 1.95 0.01 0 0 0 0
 10~20mm17% 17.0 17.0 16.0 0.1 0.02 0 0 0
 5~10mm29% 29.0 29.0 29.0 23.9 2.2 0.4 0.2 0.2
 石粉33% 33.0 33.0 33.0 32.7 26.0 12.8 6.4 5.2
合成级配 100 98.2 80.0 57.1 28.2 13.2 6.6 5.4
规范要求级配范围 100 82~100 67~91 41~75 13~46 7~32 0~11 0~7

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。
2.2.2室内试验。为了验证理论配合比的正确性，应按照《铁路工程土工试验规范》（TB10102）进行四项试验。
（1）颗粒密度试验，求出颗粒密度Ps，以计算空隙率。
（2）颗粒分析试验，制定级配范围。
（3）界限含水率试验，判定液限ωL。
（4）重击试验确定最佳含水量wopt及最大干密度Pmax。级配碎石含水量一般可选取一个合适的含水量范围（如：5-7%）为宜。
2.3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。
2.3.1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因素。
2.3.2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部调整（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。
§3  施工工艺技术要点
3.1填筑前的准备
3.1.1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。
3.1.2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。
3.1.3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。
3.1.4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，避免水从结合部渗入路基，台背填土应防地表水渗入，并按设计做好防排水设施。
3.2路基表层的填筑要求。
3.2.1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。
路基表层施工工艺流程图





 图1  路基表层施工工艺流程图
3.2.2.摊铺工艺。
（1）基床表层下层可用地平机（如PY-160C型），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（如DEMAG140型）摊铺，摊铺长度100m-200m为宜。
（2）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。
（3）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，并对个别低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。
3.2.3碾压工艺
（1）碾压设备一般选用自行式振动压路机（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。
（2）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；横向衔接处塔接长度不小于2m；用冲击夯对靠护肩0-3处补压夯实。
（3）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。
3.2.4养生及保护
（1）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。
（2）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。
（3）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过渡段的填筑要点
要确保路基刚度的均匀性，控制好路基帮宽和过渡段施工质量十分重要，对于过渡段的填筑质量，上部按路基表层标准同步施工，其下部应严格按照以下要求施工。
3.3.1基本工艺流程及技术要点
（1）过渡段的长度L。按下式确定
L=2h+A
  H—路堤高度   m。
  A—常数取3-5m。
横向结构物顶面距地面高度小于1m且不足路堤1/2时，一般可不设过渡段。具体工程按设计施工。
（2）表层以下用级配碎石填筑，压实标准K30≥150MPa/m，N＜28%；级配配比，可按过渡段标准单独设计，也可选用基床表层配比，台背等不易碾压的2m范围内应渗3-5%的水泥。
（3）桥台和横向结构物混凝土（或砌体）强度达到设计标准，盖板涵盖上盖板后，级配碎石填筑工作才能对称进行。
（4）过渡段施工工艺流程详见图2。






 
图2  过渡段级配碎石填筑工艺流程
3.3.2碾压工艺要点
（1）桥台横向结构物背后2m处及横向结构物顶部填料不足1m处，不能使用重型碾压设备压实。
（2）不具备大型机械施工条件下，应选用手扶振动压路机（如YZS-068型）和手扶冲击夯（如TV80NK型）等小型机械进行夯实，这样即可达到压实标准又不影响桥涵稳定。
（3）过渡段施工填料含水量相对较小，一般控制在4-5%，虚铺厚度为25cm，夯实程序一般为：手扶振动压路机2遍，手扶冲击夯4遍，手扶振动压路机2遍。具体程序及压实遍数，以试验工艺参数为准。
3.3.3过渡段的施工安排：要坚持统筹兼顾、质量为本的原则。
（1）过渡段级配碎石与路基填筑接茬处，应做重点搭接碾压，并力争同层同步施工。
（2）过渡段两侧粘土包裹层及锥坡填土与过渡段三者应采用“平起法”同步施工。
§4  级配碎石工程的试验，检测和现场测量
4.1室内试验工作应严格按照《铁路土工试验规范》（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克锤下沉深度为10mm时，所对应的含水率。即10mm液限。
4.2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号）执行。
（1）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。
（2）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。
（3）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，级部碎石密度应使用颗粒密度（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。
4.3现场测量：级配碎石路面完成后，应严格进行测量工作。
（1）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，监理测1个断面。
（2）按“新验标”测量路基断面各种尺寸，见表4。
表4  基床表层顶面中线高程、路肩高程、中线至路肩
边缘距离、宽度、横坡允许偏差及检验方法
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（左、右各3点） 水准仪测理
3 中线至路肩边缘距离 ±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/水准测量
（3）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。