高速铁路路基水泥级配碎石填筑质量控制与评价

铁路与城市高速铁路路基水泥级配碎石填筑质量控制与评价卫来贵（中国国家铁路集团有限公司工程质量监督管理局，北京 100844）摘 要：高速铁路路基水泥级配碎石填筑质量直（4）隔温和防止基床冻害。接影响高速铁路运营的平顺性和安全性。文章系1. 2 路桥隧过渡段水泥级配碎石功能统总结了高速铁路路基水泥级配碎石填筑质量控路基与桥梁过渡段、路基与隧道过渡段水泥级配碎制要点，提出水泥级配碎石压实质量应“内在密石除了具有基床表层水泥级配碎石的功能外，其最主要实、板结良好”的定性评价标准，以期对路基填的功能是实现桥梁、隧道结构物与路基结构物之间的刚筑质量控制和评价具有指导意义。度平稳过渡，以保证列车高速运行时的高平顺性和高稳关键词：高速铁路；水泥级配碎石；填筑质量；定性。控制评价1.3 水泥级配碎石结构胶凝板结特性中图分类号：U416.241级配碎石相互作用磨损产生的石粉具有胶凝板结特性，级配碎石在石粉作用下通过碾压互相咬合，形成了高速铁路路基水泥级配碎石填筑时经常出现分层具有较高力学强度和水稳性的结构。如果再掺加一定质碾压不密实、不胶凝板结的现象，碾压后呈松散或集料量比例的水泥，在水泥等胶凝板结材料的作用下，碾压离析状态，部分人员认为压实质量控制指标合格就代成型后的结构胶凝板结效果更明显、内部结构更密实、表结构质量也是合格的，对碾压成型后结构的合格状刚度更大。态并不清楚。本文从水泥级配碎石填筑压实质量过程控制、检查验收、合格评判等方面进行系统分析和研究，2 水泥级配碎石水泥掺量及压实指标对如何做好压实质量控制、快速准确评价填筑质量等提2.1 水泥级配碎石水泥掺量出建议。为满足高速铁路路基高平顺性和高稳定性要求，在1 水泥级配碎石功能与特性 路基与桥梁过渡段、路基与隧道过渡段、基层表层等重要部位常采用水泥级配碎石进行填筑，以满足路基结1.1 基床表层水泥级配碎石功能构承载力和不同结构物之间的刚度平稳过渡，减少不均（1）传递和扩散轨道荷载，减少和降低轮轨相互作匀沉降。目前,水泥级配碎石中水泥掺量主要为3%和用噪音。5% 2种类型，少量选用8%。（2）防止有砟轨道道砟与基床表面土的相互渗混。根据水泥级配碎石应具有的功能，碎石母材通常具（3）防止暴雨时地表水对路基表面的冲刷和地下水有高强度、高弹模、耐磨损和密实隔水等特点。施工现的反渗。场一般采用三级配或四级配碎石拌制而成。作者简介：卫来贵（1964—），男，提高待遇高级工程师100MODERN URBAN TRANSIT 7 / 2019 现代城市轨道交通高速铁路路基水泥级配碎石填筑质量控制与评价2.2 压实指标目前，施工质量验收标准中明确说明，水泥级配碎石压实质量采用物理指标和力学指标进行双控，物理指标为压实系数K，力学指标为地基系数K30和动态变形模量 Evd。3 质量控制3.1 施工准备3.1.1 料源选择（1）石材选择。由于级配碎石结构具有胶凝板结的性能要求，因此其石粉应由具有较好胶凝板结性能的母材提供。实践表明，石灰岩的石粉胶凝板结性能最好，因此应优先选用石灰岩，尤其是外观呈褐色或青色的石灰岩，不宜选用花岗岩、砂岩类母材。如果不得不选用花岗岩作为母材时，宜在设计掺量的基础上适当提高水泥掺量，以保证其胶凝板结效果。（2）碎石加工。碎石加工应按照工艺标准进行，按不同级配进行筛分，形成三级配或四级配碎石，不宜直接采用卵石或天然石。当采用三级配或四级配碎石时，最小的级配选取5 mm以下的颗粒（俗称石粉）起填充和胶凝板结作用。严禁采用砂或其他风化类或泥土类的细颗粒来充当石粉，不得掺入膨胀性碎石。3.1.2 拌和站建立水泥级配碎石应采用场拌方式集中自动拌制，确保计量准确、拌和均匀，不得采用路拌或人工拌和。（1）拌和站选址。拌和站位置的选择应充分考虑拌和站至施工现场的运输时间，确保在延迟时间内完成级配碎石碾压。（2）料仓配置。无论是采用三级配还是四级配，每个级配碎石拌和站均需配置1个料仓、1个水泥仓和1个储水罐。水泥仓、石粉仓必须采取防水防潮措施，防止石粉或水泥受潮或受水浸泡，无法发挥胶凝板结作用。3.1.3 配合比设计（1）碎石筛分试验。通过碎石筛分试验，确定每个碎石级配的粒径范围。（2）理论配合比设计。当采用三级配时，粒径分布分别为5 mm以下、5～16 mm、16～31.5 mm；当采用四级配时，粒径分布分别为5 mm以下、5～10 mm、10～20 mm、20～31.5 mm。各级配碎石的比例应通过试验选定，其中，5 mm以下石粉级配所占比例一般控铁路与城市制在40%～50%，不宜过低也不宜过高。若比例过低，对级配碎石结构胶凝板结作用不利；若比例过高，对级配碎石结构承载指标不利。（3）施工配合比选定。根据设计的理论配合比，选择适当场所进行现场试拌工艺试验，验证理论配合比的实施效果，进一步修正完善后形成施工配合比。3.1.4 工艺试验（1）工艺参数的确定。在级配碎石材质、拌和站建设、施工配合比选定及施工机械等相关工作准备就绪后，应选择一段路基开展路基填筑工艺试验，确定各项工艺参数，形成工艺总结报告，按程序经批准后进行大面积填筑施工。（2）延迟时间的确定。水泥级配碎石压实指标室内试验通常是在拌和后1 h内完成，考虑到拌和站至施工现场的运输时间以及现场的施工准备时间，现场施工一般在拌和后3～5 h完成。由于加水后的拌和料具有随时间变化而性能有所不同的特点，因此在进行路基填筑工艺试验时，应进行延迟试验，确定延迟时间，以确保现场碾压成型在延迟时间内完成。鉴于国内水泥的初凝时间大多在3～5 h，原有的相关规范要求水泥级配碎石碾压宜在4 h内完成，该时限是根据施工经验确定的一个大概时间。为了提高延迟时间确定的科学性和准确性，在2018版10751-2018《高速铁路路基工程施工质量验收标准》中已明确要求通过工艺试验确定碾压成型延迟时间，不再按4 h控制。3.2 施工过程控制3.2.1 拌制严格按级配碎石施工配合比进行拌制，拌制过程中及时检测碎石级配、水泥含量和含水率，准确记录加入石粉或水泥后与水开始搅拌的时间，为现场控制碾压时间提供依据，避免出现超过延迟时间碾压的现象。3.2.2 运输级配碎石拌和检验合格后应尽快运输至施工现场，运输过程中应采取措施防止水分损失或遭雨水浸泡，确保在延迟时间内完成碾压。3.2.3 摊铺碾压严格按工艺总结报告的工艺参数进行摊铺碾压，并确保在延迟时间内完成碾压。3.2.4 覆盖保水养护级配碎石每层碾压完成并检验合格后，方可进行上 现代城市轨道交通 7 / 2019 MODERN URBAN TRANSIT101铁路与城市高速铁路路基水泥级配碎石填筑质量控制与评价层填筑。层间填筑间隔期间要及时覆盖保水养护，最顶采用量测方式对过渡段填筑长度、宽度及坡度是否符合层完成后要覆盖保水养护至少7天。设计要求进行检查；采用侧面挖机破检或路基中间钻4 成型检查与分析芯的方式，检查压实质量是否“内在密实、板结良好”，同时核查分层填筑厚度是否符合工艺试验总结要求。现场破检发现，水泥级配碎石的压实效果、胶凝（2）基层表层检查时，采用量测方式对铺设的里程板结效果、强度与水泥改良土类似，水泥改良土中力学范围及宽度是否符合设计要求进行检查；采用侧面挖机指标K30、Ev2不起主控作用，因此采用无侧限抗压强破检或路基中间钻芯方式，检查压实质量是否“内在密度对板结效果进行评价更直观、更符合实际。旧版TB 实、板结良好”，同时核查分层填筑厚度是否符合工艺10751-2010《高速铁路路基工程施工质量验收标准》中试验总结要求。明确指出，水泥级配碎石压实质量检测指标为压实系4.2 内在质量检查数K、地基系数K30、动态变形模量Evd，这3个质量采用锤击、挖机或钻芯方式进行破检，目测水泥级控制指标比较容易达到，尤其掺加水泥的级配碎石更容配碎石破检剖面外观情况，评判内在质量，从级配均匀易达到。水泥级配碎石碾压成型后不仅以上3个质量检性、碾压密实性和胶凝板结整体性3个方面观察破检面测指标要满足要求，同时要保证路基填筑结构物达到特性。“内在密实、板结良好”的要求，因此，在2018版TB （1）合格图样。水泥级配碎石压实成型后合格特10751-2018《高速铁路路基工程施工质量验收标准》中，征是表面呈现微微“泛浆”现象；到达养护龄期后，表对水泥改良土、水泥级配碎石的压实质量评价均增加了面坚硬、密实、平整。采用镐锹、挖机破检时，几乎“内在密实、板结良好”定性质量表述，为通过破检目无法开挖，十分坚硬，破检或钻芯后，断面混合料级配测快速评判水泥级配碎石压实质量提供了依据。均匀、内在密实、板结良好，类似素混凝土结构，见对高速铁路路基级配碎石压实质量进行检查时，不图1～图4。仅应关注压实质量指标，同时应注重采用破检或钻芯手段对级配碎石碾压质量进行检查。级配碎石压实系数 K、地基系数K30和动态变形模量Evd等指标容易“失真”，压实板结效果的检测对于评判路基压实质量具有重要意义。因此，图1 碾压成型表面“泛浆”图2 镐锹破检坚硬除了在施工过程中严格进行过程控制外，还需要增加成型后的质量检查，尤其采用挖机破检或钻芯检查十分必要。高速铁路路基成型板结效果的检查主要包括以下方面。4.1 铺设范围检查图3 切割机破检内在密实、胶凝板结良好图4 钻芯取样成型完整、内在密实（1）过渡段检查时，102MODERN URBAN TRANSIT 7 / 2019 现代城市轨道交通高速铁路路基水泥级配碎石填筑质量控制与评价铁路与城市 （2）不合格图样。水泥级配碎石压实成型后不合数、无侧限抗压强度指标与碾压表面的“痕迹”有关，格特征是镐锹或挖机开挖比较容易，开挖后呈松散状如果压实系数、无侧限抗压强度达标了，其表面应该密态，不密实、不板结，级配不均匀，存在集料窝、明显实，且不应该出现明显痕迹；反之，如果分层表面还存松散等现象，见图5～图8。在明显的碾压痕迹，则说明分层碾压还不密实、不达4.3 不合格原因分析标，压实质量指标不一定达标。因此，在进行质量控制造成级配碎石不密实、不板结的原因有以下方面：时，不仅要依据规范标准中明确的量化指标进行检查，①级配碎石母材选择不当，尤其5 mm以下级配石粉胶更要了解工程质量合格所隐含的特征要求，通过破检或凝板结作用较弱；②碎石级配不良，搅拌不均匀，存在目测对施工质量进行评判，提高工作效率。对存在较“集料窝”现象；③水泥掺量不足，无法达到级配碎石大争议的问题，则需要借助检测仪器对相关指标进行复之间的胶凝板结作用要求；④含水率不足，覆盖洒水养测，以进一步核实。护不到位，胶凝板结效果不良；⑤碾压成型时间超过延（2）正确处理级配碎石压实指标与破检钻芯外观质迟时间，造成二次碾压破坏。量之间的关系。路基工程填料中，水泥改良土、A组填5 思考与建议料、级配碎石、水泥级配碎石是4种最好的填料，其力学性能指标是依次增强的。进行质量控制时需要对规范5.1 检验与质量间的关系要求的级配良好、内在密实、板结良好等定性质量概念（1）正确处理实测实量数据与破检目测外观质量有全面了解，如果一味强调“试验检测数据”，可能会的关系。在现行规范标准中，工程质量评价标准包括实出现误判、漏判，甚至出现放行不合格现象，留下质量测实量检测指标和外观质量2个方面，两者互相印证补隐患。充，缺一不可。在路基施工规程中，对水泥改良土碾压5.2 建议质量就有“水泥改良土碾压后压实层面应平整，不应有（1）尽管2018版TB 10751-2018《高速铁路路基工明显轮迹”的外观质量定性要求，说明改良土的压实系程施工质量验收标准》中对水泥级配碎石压实质量增加了“内在密实、板结良好”的定性评价，比2010版TB 10751-2010《高速铁路路基工程施工质量验收标准》评价更加全面，但是仍存在完善空间，例如，是否可以比照水泥改良土增加钻芯芯样的无图5 破检后明显松散、无凝结状态图6 破检后不密实、不板结，整体性不良侧限抗压强度指标，比照高速公路路基水稳层增加钻芯芯样的弯沉值质量指标等，采用钻芯取样的方式，通过芯样的完整性和抗压强度来评价水泥级配碎石的压实质量，这比压实系数K、地基系数K30、动态变形模量Evd等评价指标更直观明了。图7 路基表面集料窝 图8 破检后集料离散（2）增加水泥级配碎 现代城市轨道交通 7 / 2019 MODERN URBAN TRANSIT103铁路与城市石芯样完整性指标。该指标主要是保证水泥级配碎石压实后必须达到内在密实、板结良好，通过钻芯芯样完整性来评价水泥级配碎石压实后的内在密实性能和板结效果。（3）增加水泥级配碎石芯样抗压强度指标。该指标主要是保证水泥级配碎石压实后必须达到规定的刚度或强度。可比照路基水泥改良土“无侧限抗压强度”的要求，增加“芯样抗压强度”，也可比照高速公路水泥稳定层的指标，增加“钻芯抗压强度”或“弯沉抗折强度”进行质量控制。参考文献[1] 国家铁路局.TB 10001-2016 高速铁路路基设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2017.[2] 中国铁路总公司.Q/CR 9602-2015 高速铁路路基工程施工技术规程[S].北京：中国铁道出版社，2015.[3] 中华人民共和国铁道部. 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This paper systematically summarizes the key points of quality control of cement graded crashed stone filling in high-speed railway subgrade, and puts forward the qualitative evaluation criterion that the compaction quality of cement graded crashed stone should be “intrinsically and well-compacted”, with a view to guiding the quality control and evaluation of subgrade fiKeywords: lling.crashed stone, fihigh-speed railway, cement graded lling quality, control evaluation