高路基填筑施工是铁路工程建设过程中需重点考虑的因素之一, 也是对路基质量进行有效控制的重要内容。以肯尼亚内罗毕至马拉巴标轨铁路一期项目为例, 分析在路堤填筑中运用到的施工技术。

内马铁路一标里程为DK2+000～DK38+000, 标段全长36km, 起点在内罗毕南站接轨, 标段终点位于DK38+000。本段路基属热带草原气候区和热带季风区, 气候比较温和。地质底层至上而下依次为粉质黏土、片麻岩, 地震动峰值加速度为0.05g, 路基长度为19.9km, 路基施工总体上挖填不平衡, 填方大于挖方, 借土量较大。路堑开挖110万m³, 路基填筑方量240万m³, 其中可利用70万m³。

通过集约化、标准化、信息化、专业化、精益化、属地化工作手段, 结合内马铁路当地的实际运行情况设计精确的开通速度。同时, 在建设过程中要求有效控制差异沉降、工后沉降及可能出现的结构变形等因素, 实现设计无隐患、主体工程零缺陷、材料设备无隐患。

在做好相应施工准备的前提下进行测量放样, 清理场地并开挖堑顶排水沟, 采用机械刷坡, 直至循环至路基面, 完成后进行有效的路床检测;在检测合格后, 一部分进行改良加固处理, 另一部分进行路基整修, 之后进行二次检测;检测不合格返回至路基整修, 检测合格后路堑成型, 此部分工序完成。

该标段实际选择浅孔爆破法, 台阶高3～4m, 由风动凿岩机钻孔, 炮孔方向大致与台阶壁面垂直或平行。

基床以下路基填筑:基床以下路堤填筑填料种类为C料, 虚铺35cm, 26t压路机静压1遍、振动碾压3遍、最后弱振1遍收面;施工最佳含水率为17%。施工过程中采用30cm的标准贯入量, 结合设计要求, 使落锤处于自由下落状态, 并在这一过程中记录每贯10cm中的锤击数量及达到30cm贯入状态时需要的锤击数量。使用钻探设备将其钻至此次研究土层以上0.3m处, 之后开展连续贯入作业, 在达到15cm击数超过50击的状态下试验结束。

采用重型振动压路机进行碾压, 碾压行驶速度宜为4km/h。在充分完成精平作业后, 对具体的施工效果进行有效检测与分析, 要求施工效果达到规定下的平整度及填筑层标高。在压实作业中, 先压实边坡两侧, 后压实中间位置;先用静压压实方式, 再用弱振压实方式, 取得压实效果后再进行强振压实处理。压实过程中可有效结合多种作业方式进行操作。表1为路堤填料及压实标准, 表2为基床以下路堤顶面外形尺寸允许偏差。

在路堤填筑完成后, 清除边坡多余填土, 有效修整边坡, 使之符合工程图纸中路基宽度要求。

在工程建设中充分检测路基的压实度、高程、平整度、下承层中线及各个角度选用的几何尺寸等, 与施工操作规范进行严格对比, 在合格状态下开展下一步路基填筑作业。结合使用的机械数量及机械操作能力设置相应区段的施工长度, 为基床以下路堤的施工提供指导。该项目施工采取200m以上的区段长度, 已填筑完成的基床底层交下道工序施工。基床底层路基填筑材料为B组填料, 虚铺35cm, 采用26t压路机静压1遍、振动碾压4遍、最后弱振1遍收面, 施工时最佳含水率为17%。

基床表层填筑材料全部采用A组填料, 基床表层施工工艺流程如图1所示。

基床底层几何尺寸进行检查, 要求符合工程实施需要, 并对储料设备及储料场进行充分检验, 保证基床表层能按正常速度进行填筑作业。

土工合成材料施工工序包括测量、放样、地面排水及铺设复合土工膜等。在施工前应检查原地面是否存在浮土与植物根系等, 对其进行充分清理;按照设计图要求进行平整、夯压作业, 使用永久性排水设施进行路基两侧地面的排水工作;按规定有序开展各个工序。以铺设复合土工膜的高程作为参考标准设计填筑高度, 在符合填筑面各个指标的情况下测量放线, 将复合土工膜铺设在图纸设计规定的位置上。

过渡段路基是桥台与路基、路堤与路堑等过渡的路基地段。由于结构物与路基的刚度沉降不同, 因此过渡段的作用非常重要, 过渡段可最大限度地减少路基与结构物间的沉降差, 减缓线路结构的变形。过渡段填筑施工不当会直接影响路基整体质量。采用强度高的碎石掺入5%水泥进行填筑, 可减少沉降差。过渡段是路基施工的薄弱环节, 作业面相对狭小, 施工中应加强质量控制。

坡面防护的主要形式有:浆砌片石人字形骨架带C20混凝土预制块截水槽防护、全坡面浆砌片石防护和植草防护。浆砌片石砌筑过程中根据实际情况采用挤浆法进行分层、分段。

排水沟采用预制梯形侧沟和浆砌侧沟;预制梯形侧沟适用于土质及全风化岩质地层路砌筑堑地段;浆砌侧沟用于强风化以上岩质地段。对路面做好充分临时排水作业后再进行基坑开挖, 在施工过程中应有效避免水土流失现象;选择合适的时间进行侧沟施工作业, 充分考虑到施工过程中可能产生的一些不良影响, 包括由于地下水的浸入而可能出现的基坑边坡失稳或坍塌现象, 采取有效的预防处理措施。

沟身砌筑前应检查基坑底部尺寸、深度、边坡坡度及基底稳定性;拌制砂浆的水泥、水、砂应符合有关标准的规定。

水泥砂浆强度等级、石料强度及相关施工材料均应符合设计要求, 符合现行《铁路混凝土施工质量验收标准》, 由于路基填土压实度不足导致下沉量过大, 造成不均匀变形, 破坏路基面的排水条件, 因此, 为保证路基的压实度, 使其满足刚度、强度等工程指标, 在路基施工中要采取科学的压实检测方法。

现有压实检测方法有环刀法、核子仪密度法等, 主要检测压实系数。地基系数的检测主要采用载荷试验法, 通过该方法得出路基动应力与动应变比, 从而反映出路基实际应力情况, 可更有效地对填土施工进行质量控制。

路基施工工艺复杂, 施工中受不同环境条件的制约, 要注意加强施工管理, 提高路基路面的耐久性。铁路路基填筑工程是施工中的关键环节, 需要使用大量劳动力和工程材料, 大方量集中地段还会对工期造成影响, 因此施工中应做好土石方合理调配, 保证施工质量, 提高经济效益。