京沪高速铁路路基填筑工艺及检测方法

摘 要：京沪高速铁路是我国第一条时速350公里的新建铁路，工程技术方面国内无经验可循。通过对基床底层及以下路堤、基床表层和过渡段级配碎石、B组填料等施工工艺的总结，了解和认识了路基填筑施工工艺要求和压实效果及各种检测方法，为今后客运专线和高速铁路建设提供依据和参考。

关键词：路基填筑工艺；检测方法；技术总结

1 工程概况

京沪高速铁路DK455+465.53～DK465+332段大部分为丘陵缓坡，岩层多为裸露花岗片麻岩，局部覆盖粉质粘土。按照设计图纸，本段路基总长约4.44km，其中挖方约65.6万m，填方约29万m，B组填料均来自相应段挖方料，均为碎石类土；共计46处过渡段，含路堤与桥台、路堤与涵洞、路堤与隧道、路堤与路堑等过渡段类型。

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2 路基填筑施工工艺

路基填筑包括：基床表层、基床底层及基床以下路堤填筑，其中含过渡段填筑。基床表层厚度为40cm，采用级配碎石填筑；基床底层厚度为2.3m，采用A、B组填料或改良土填筑；基床以下路堤为A、B、C组填料或改良土填筑。路基结构型式见如下示意图。

4.31.3接触网声屏障0.4电缆槽混凝土预制块0.720.05级配碎石沥青混凝土3.013.65.03.04.31.3接触网沥青混凝土沥青混凝土声屏障0.40.050.72混凝土预制块3300排水管φ0.05m集水井A、B组填料或改良土排水管φ0.1m0.70.7排水管φ0.05mA、B、C组填料或改良土1.0防护栅栏≥2.0轨道板混凝土支承层基床表层0.47m基床底层2.3m防护栅栏≥2.01.0Ⅱ型板式双线无砟轨道路堤标准横断面图

2.1基床底层及以下路堤B组填料填筑施工工艺

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2.1.1填筑施工工艺流程

基床底层及以下路堤填筑按“三阶段、四区段、八流程”的施工工艺组织施工。

填筑施工工艺流程框图

准备阶段 施工阶段 整修验收阶段 填土区段平整区段碾压区段检测区段 施工准备基底处理网格分层填筑摊铺整平洒水晾晒碾压夯实检 填至顶层验路基整修 2.1.2施工方法

（1）施工准备阶段 1）排水沟施工

沿地界线挖出排水沟，排除原地面积水，形成临时排水系统，达到永临结合。 2）基底处理

人工配合推土机、挖掘机将原地面杂草、树根及表层软土等清理干净，并清土至设计高程，将弃土用自卸车运送至指定弃碴场；再用推土机将原地面从线路中心至两侧按4%的横坡进行整平、压路机静压，并在路基两侧挖出排水沟。

3）根据设计及《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》，清表静压之后按要求进行基底触探试验，地基应满足Ps≥1.8Mpa或 [σ] ≥0.2Mpa。

4）地面横坡大于1:5时，原地面挖台阶，台阶宽度不小于2m，台阶高度略大于铺层厚度。当基岩面上的覆盖层较薄时，先清除覆盖层再挖台阶。当覆盖层较厚且稳定时，在原地面挖台阶后填筑路堤。

5）对基底土进行晾晒或加水处理，待含水量达到试验确定的最佳含水量时，再进行填前碾压达到规定的压实度。 （2）施工阶段

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不合格 合格，填筑下层

1）网格法分层填筑

首先测出下承层标高，依据设计资料精确测放路基边线及线路中心线，采用插标杆或打桩标识：直线地段每20m钉出一个桩，曲线地段每10m一个桩。为保证路基边缘的压实度，边线应比设计线每边宽出50cm。在场地中划出5m×6m方格网，并用白灰洒出网格，人工堆设层厚控制土墩，按自卸汽车每车的方量和松铺厚度，计算每方格范围内的卸土车数，以便现场领工员指挥车辆进行按顺序倾倒填料，根据现场地形由低向高分层进行填筑。

2）摊铺平整

为保证每填层的平整度及层厚的均匀，路基边线以标杆为准，每隔15米钉摊铺层厚桩，在桩上用红油漆标出松铺厚度，以便进行厚度检查核实；中间部位厚度用土墩控制，并用钢钎测量。根据工艺试验结果，确定基床以下路堤及基床底层B组填料碎石类土填筑摊铺厚度为35cm。先用推土机沿路堤纵向由两侧向中间进行初平，再用平地机由中间向两侧纵向平整2～4遍，静压一遍后再采用水准测量指导平地机精平作业，人工配合低垫高铲，清除多余填料。

填料在摊铺过程中，容易出现大颗粒骨料集中现象，在推土机和平地机摊铺工程中，辅以以人工配合，对大颗粒骨料集中地方进行二次拌和或撒细颗粒以确保所摊铺的填料均匀填料摊铺平整，在沉降观测桩1m范围内路基采用人工填筑整平。每一层填筑形成4%的横向排水坡，按设计要求控制线路纵坡。

3）洒水或晾晒

当B组填料含水量不能满足要求时，须在路基上采用翻晒或洒水补水等措施调整填料含水量，使路堤填料含水量控制在最佳含水量的+2%之内。

4）碾压夯实

摊铺整平后，松铺厚度、平整度和含水量符合要求即开始碾压。根据工艺性试验确定的施工参数，采用20-22t振动压路机进行压实，以中线为界，半幅路基宽度进行碾压。碾压方法为：第一遍静压，然后先慢后快，由弱振至强振，达到压实遍数后用平地机刮平表面，然后采用静压的方法将路面处理平顺光滑。碾压时采取从两侧向中心的顺序，纵向进退式碾压，行与行轮迹重叠0.4m，纵向搭接长度不小于2.0m，上、下两层填筑接头错开不小于3.0m，以保证无漏压、无死角，确保碾压的均匀性。禁止横向碾压路基和在路基上随意转弯。碾压行驶速度宜控制在2-3km/h，最大速度不超过4km/h。

碾压过程中，应保护好沉降板（杆）不受机械损坏，沉降板周围1m范围内采用人工填筑压实。

3.2基床表层填筑施工工艺

3.2.1基床表层级配碎石填筑施工工艺流程框图

为保证基床表层施工质量，每一填筑区段不少于200m，并严格按“四区段、八流程”施工工艺组织施工，各区段或流程内严禁几种作业交叉进行。其施工工艺流程框图如下：

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验收基床底层区段 拌合运输区段 摊铺碾压区段 检测修整区段 测量放样检验修正基床底层拌合运输摊铺碾压夯实检验填至顶层修整养护 3.2.2施工方法

（1）根据设计精确测放的路基边线及线路中心线，打桩标示：直线地段每10m一个桩，曲线地段每5m一个桩，并在桩间挂线标示出填料分层摊铺厚度。

（2）级配碎石拌制：级配碎石拌合料在级配料拌合站集中进行拌制，拌合料需拌制均匀，采用不同粒径的碎石和石屑，按试验室的配合比成果进行拌制。

（3）级配碎石运输：汽车装料时，车要有规律的移动，使拌合料在装车时不致产生离析，车辆运输过程中用防水篷布覆盖；将级配碎石生产厂拌和好的级配碎石混合料用自卸汽车快速运输至现场，防止水分蒸发损失过多。

（4）采用摊铺机按工艺试验确定的摊铺厚度摊铺，曲线超高段将超高均匀分摊到每层上，但每层厚度不宜超过25cm，且应保证每层的最小填筑压实厚度不小于15cm。摊铺前根据测量标线调整好摊铺机左右的控制高度。

（5）摊铺时，在摊铺机后面配备人员及时消除粗细集料离析现象。对于粗集料“窝”和粗集料“带”，应添加细集料并拌和均匀；对于细集料“窝”，应添加粗集料并拌和均匀。摊铺时为保证基床表层边缘碾压密实，满足要求的压实度，其两侧应各加宽50cm摊铺。

（6）整形后，当表面尚处于湿润状态时应立即进行碾压。如表面水分蒸发较多、明显干燥失水时，应在其表面喷洒适量水分，再进行碾压。用平地机摊铺的地段，应用轮胎压路机快速碾压一遍，暴露的潜在不平整再用平地机整平和整形。加入水泥的级配碎石混合料宜在2h内使用完毕。

（7）碾压时，应采用先静压，后弱振，再强振的方式，最后静压收光。碾压遍数根据试验参数确定。直线地段应由两侧路肩开始向路中心碾压，曲线地段应由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。压路机的碾压行驶速度开始采用慢速，以后几遍逐渐加快，但最大速度不超过4km/h。

（8）横向接缝处填料应翻挖并与新铺的填料混合均匀后再进行碾压，并注意调整其含水率，纵

不合格 合格，填筑下层 4

向应避免工作缝。

（9）表面修整养护。局部表面不平整，要洒水补平并补压，使其外形质量达到设计要求。已施工的基床表层禁止任何车辆通行，防止表层扰动破坏。完工后，应覆盖或洒水养护不少于7d。

3.3过渡段填筑施工工艺

为保证路基的纵向刚度均匀性变化，在轨道基础竖向刚度出现突变的路基与桥台、路基与涵洞、路基与路堑、路基与隧道等分界处均设置了相应的过渡结构。

3.3.1过渡段施工工艺流程

测量放线 施工准备 涵洞基坑浇筑 基础清理、处理 否 养护等强 软透水管埋

3.3.2施工方法 （1）路堤与桥台过渡段

检查签证 是 整 形 平地机整型 推土机摊平 试验检测 是 填料运输 分层填筑 含水量测定 晾晒或洒水翻拌 碾 压 否 过渡段施工工艺流程框图

级配碎石采用分层填筑，每层铺设厚度为35cm，压实后为30cm，即压实前是压实后的1.17倍。碾压遍数根据试验参数确定。桥台后2.0m范围外大型压路机能碾压到的部位应采用大型压路机械碾压，大型压路机碾压不到的部位及在台后2.0m范围内应采用小型振动压实设备进行压实。在锥体与

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桥台之间，自基底开始，高度至桥台顶面、基础襟边上面及四面台身与锥体、路基基础部分均设置厚度10cm空心砖隔离层，应与锥体填筑同步进行。 （2）路堤与横向结构物过渡段

过渡段级配碎石施工方法与要求同桥台过渡段施工，且每压实层路拱坡面符合设计要求，无积水现象。横向结构物两端的过渡段填筑对称进行，并与相邻路堤同步施工。 （3）路堤与路堑过渡段

过渡段填筑前，应平整地面表面，碾压密实，并应挖除路堑交界坡面的表层松土。基床以下部分顺原地面纵向挖成1：2～1：5的坡面，坡面上开挖台阶，台阶高度0.6m。其开挖部分填筑要求同路堤，并在堑堤过渡分界处路堑侧基床表层以下横向排水砂沟内设置直径为100mm软式排水管。 （4）路堑与隧道过渡段

土质、软质岩及强风化硬质岩路堑与隧道连接处，在路堑基床范围内设置过渡段，采用级配碎石掺入5%水泥厚度渐变过渡的型式。过渡段长度不小于20m，厚度从仰拱厚度渐变到基床表层厚度0.4m。过渡段基床表层以下需换填AB组土范围内，严格按静压、弱振、强振、静压收面、静压的施工顺序按网格法进行填筑。

地基处理完成检测合格后，填筑掺入5%水泥的级配碎石，施工方法、工艺与基床表层掺入水泥级配碎石填筑相同。

4 路基填筑检测方法

在路基填筑过程中，要加强标高、中线至边线的宽度、纵横坡坡度、平整度等外观质量指标的控制；压实完成后要及时进行效果检测，一是进行外观质量指标的检测，检测结果应符合铁道部颁布的《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）相关标准；二是进行试验检测。下面，将着重阐述试验检测方法。

4.1检测项目

路基压实质量应同时满足密度指标和刚度指标的规定。密度指标是指压实系数K和空隙率n两项指标，刚度指标是指地基系数K30、变形模量Ev2（Ev2/ Ev1）、动态变形模量Evd三项指标，其检测结果应符合《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）相关标准。

4.2检测方法

4.2.1地基系数K30试验

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（1）检测仪器

本试验采用仪器包括：刚性承压板、千斤顶、百分表或位移传感器、基准支架和反力装置。 （2）现场检测

1）场地测试面应进行平整，并使用毛刷扫去表面松土。当测试面处于斜坡上时，应将承载板支撑面做成水平面。

安装加载装置和测量装置 根据测试要求合理选择测点位置。

2）平整试验场地：应注意保持试验主体的原始状态，特别要避免松动大颗粒的碎石或石块；将承载板放置于测试地面上，应使承载板与地面良好接触，必要时可铺设一薄层干燥砂（2～3mm）。安装时不得对测点表面进行压实。

3）放置承压板：利用承载板上水准泡或水平尺来调整承载板水平。将反力装置承载部位安置于承载板上方，并加以制动。承载板外侧边缘与反力装置支撑点之间的距离不得小于1m。将千斤顶放在承载板的中心位置，使千斤顶保持垂直，用加长杆和调节丝杆使千斤顶顶端球铰座与反力装置承载部位紧贴，组装时应保持千斤顶垂直不出现倾斜。

4）安置测桥。测桥支撑座应设置在距离荷载板外侧边缘及反力装置支撑点1m以外，测表的安放必须相互对称，并且应与荷载板中心保持等距离。

5）加载试验预先加0.01MPa荷载约30s，稳定后卸除荷载，读取百分表读数作为下沉量的初始读数或将百分表调零。以0.04MPa的增量逐级加载，每增加一级荷载，当1min的沉降量不大于该级荷载产生的沉降量的1%时，读取荷载强度和下沉量读数，然后增加下一级荷载。当总下沉量超过规定的基准值（1.25mm）,或荷载强度超过估计的现场实际最大接触压力，或达到地基的屈服点，试验即可终止。

6）试验点下的下挖工作：当试验过程出现异常时（如荷载板严重倾斜，荷载板过度下沉），应将试验点下挖相当于荷载板直径的深度，重新进行试验。如遇到石块，或不太密实或含水很多或含水很少的土时，均应在试验记录中注明。 （3）资料处理

根据试验结果绘制荷载强度与下沉量关系曲线，并按照相关公式计算出地基系数。

（4）误差校正：由被测土体表面状态影响，所出现的随机误差可通过作图或K30ADTUST程序进行校正。

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4.2.2静态变形模量Ev2试验 （1）检测仪器

变形模量Ev2测试仪器应包括承载板、反力装置、加载装置、荷载量测装置及沉降量测装置。辅助工具包括：铁锹、钢板尺、毛刷、刮铲、水平尺、干燥中砂等。 （2）现场检测

场地测试面应进行平整，并使用毛刷扫去表面松土。当测试面处于斜坡上时，应将荷载板支撑面做成水平面。

测试仪器安置应符合下列要求：

1）将承载板放置于测试点上，使承载板与地面完全接触，必要时可铺设一薄层干燥砂2～3mm或石膏腻子。同时利用承载板上水准泡或水准仪来调整承载板水平。当用石膏腻子做垫层时，应在承载板底面上抹一层油膜，然后将承载板安放在石膏层上，左右转动承载板并轻轻击打顶面。使其与地面完全接触，被挤出的石膏应在凝固前清除，直至石膏凝固以后方可进行测试。

2）将反力装置承载部位安置于承载板上方，并加以制动。承载板外侧边缘与反力装置支撑点之间的距离不得小于0.75m。

3）将千斤顶放在承载板的中心位置，使千斤顶保持垂直。用加长杆和调节丝杆使千斤顶顶端球铰座与反力装置承载部位紧贴。

4）安置测桥时应将沉降量测装置的触点自由地放入承载板上测量孔的中心位置，沉降量测表必须与测试面垂直。测桥支承座与反力装置支撑点的距离不得小于1.25m。

5）试验过程中测桥和反力装置不得晃动。 6）沉降量测装置应有遮阳挡风设施。

预加载时，应预先加0.01MPa荷载约30s，待稳定后卸除荷载，将沉降量测表读数调零。 加载与卸载应符合下列要求：

1）变形模量Ev2试验第一次加载应分为6级，并以大致相等的荷载增量（0.08MPa）逐级加载，达到最大荷载为0.5 MPa或沉降量达到5mm时所对应的应力后，再进行卸载。

2）承载板卸载应按最大荷载的50%、25%、0三级进行。

3）卸载后，按照第一次加载的操作步骤，并保持与第一次加载时各级相同的荷载进行第二次加载，直至第一次所加最大荷载的倒数第二级。

4）每级加载或卸载过程必须在1min内完成。

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5）加载或卸载时，每级荷载的保持时间为2min，在该过程中荷载应保持恒定。

6）试验中若施加了比预定荷载大的荷载时，应保持该荷载，并将其记录在试验记录表格中，加以注明。

当试验过程中出现承载板严重倾斜，以至水准泡上的气泡不能与圆圈标志重合或承载板过度下沉及量测数据出现异常等情况时，应查明原因，另选点进行试验，并在试验记录表中注明。 （3）资料处理：根据试验结果绘制应力-沉降量曲线，应力-沉降量曲线上应用箭头标明受力方向。

4.2.3动态变形模量Evd试验 （1）检测仪器

动态变形模量测试仪器由加载装置、荷载板和沉陷测定仪三部分组成。 （2）现场检测 测试前的准备工作

1）测试面必须用工具或者通过荷载板的转动、推移来整平。如果还达不到要求的平整度，那么也可用少量的细砂或中砂补平。

2）必须检查导向杆的垂直度和测试面的倾斜度不大于50。 3）必须严格检查仪器标明的落距。 测试步骤

1）将荷载板轻轻放置在准备好的测试面上，安装上导向杆并保持其垂直。

2）将落锤提升至脱钩装置的临界点位置，然后让落锤自由落下，在阻尼装置上产生冲击力后再将弹回的落锤抓住。

3）以上述2）的方式首先进行一次冲击（即预冲击），目的是消除在结果上可能产生的塑性变形的影响，并可使荷载板下得到精确的平整面。

4）按2）的方式进行三次测试冲击。测试时可通过脚踩固定来避免荷载板的移动和跳跃。 5）测试时，应记录每个测点的工程名称、检测部位、检测时间、土的种类、含水率以及相关的参数。

测试结果按平板压力公式Evd=22.5/S计算。 4.2.4孔隙率n

孔隙率检测有两种方法：灌水法试验和灌砂法试验。

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（1）灌水法 检测仪器

本试验采用仪器设备包括：储水筒、台秤、塑料薄膜袋（由聚氯乙烯薄膜制成）、水准尺、钢卷尺、铁锹、盛土容器等。

现场检测

1）将选定试验坑位置处的地面铲平，其面积略大于试验坑直径150mm，按试坑直径划出坑口轮廓线，在轮廓线内下挖至要求深度200mm处，边挖边将挖出的土放入盛土容器内，称土的质量，然后取代表性土样测定含水率。

2）试坑挖好后，将大于试坑容积的塑料薄膜袋沿坑底、坑壁紧密相贴，到地面后翻开袋口，袋口周围用重物压牢固定。

3）记录储水筒内初始水位高度，打开储水筒的注水管，让水缓缓流入坑内塑料薄膜内。当袋内水面上升到接近坑口地面时将水流调小，待水面与坑口地面齐平时立即关闭注水管，持续3～5min，记录储水筒内水位的高度。如袋内出现水面下降时，应另取塑料薄膜重做试验。

（2）灌沙法 检测仪器

本试验采用仪器设备包括：密度测定器（包括容砂瓶、灌砂漏斗和底盘）、天平、土样筛、标准砂、小铁锹、小铁铲、盛土容器等。

现场检测

1）称土的质量，然后取代表性土样测定含水率，方法同灌水法1）。 2)向容砂瓶内灌满标准砂，关阀门，称灌满标准砂的密度测定器的总质量。

3)将密度测定器倒置于挖好的坑口上，打开阀门，使密度测定器内的标准砂流入坑内，当密度测定器内标准砂停止流动时关闭阀门。称密度测定器和剩余标准砂的质量，并计算灌满试坑所用标准砂的质量。

计算方法 n1=（1-

d）×100% s式中：n1：用颗粒密度计算求得的孔隙率；

d:土的干密度（g/cm3）

；

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s:土的毛体积密度（g/cm3）

。

5 结束语

通过对京沪高速铁路路基填筑施工和检测，总结了高速铁路路基施工中的诸多施工工艺技术要点和检测方法，可为我局进一步拓展铁路建设市场提供一些宝贵的经验。

参考文献：

铁道部颁布《客运专线铁路路基工程施工技术指南》（TZ212-2005）；

铁道部颁布《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）； 铁道部颁布《铁路路基施工规范》（TB10202-2002）；

铁道部颁布《客运专线铁路工程施工质量验收标准应用指南》 薛吉岗 主编 铁道部颁布《铁路工程土工试验方法》（TBJ102-96）；

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