铁路路基基床底层包芯土填筑施工技术

铁路路基基床底层包芯土填筑施工技术

向和平

中铁五局集团第一工程有限责任公司

摘要：近几年,随着新疆地方经济的迅猛发展,以及新疆被确定为“丝绸之路”经济带的核心区,新疆南疆地区作为中国通达中亚、西亚地区的必经之路和咽喉要地,迎来难得的发展契机。和若铁路是推动“丝绸之路经济带”战略通道建设，连接中亚、南亚邻国与我国内陆地区间客货交流的重要运输通道，也是维护和巩固脱贫攻坚成果、填补区域路网空白、促进沿线地区国土资源开发的重要交通基础设施，为客货并重的区域路网干线。

关键词：基床表层、包芯土、风积沙

1、概述

新建和田至若羌铁路，简称和若铁路，是一条连接新疆南部和田地区与巴州的普速铁路，线路沿昆仑山北麓和塔克拉玛干沙漠南缘自东向西延伸，是南通往内地又一便捷通道的重要组成部，与格库铁路、南疆铁路共同构成“南疆环线”。线路从格库铁路若羌站接轨，经若羌、且末、37团、38团、民丰、于田、225团、策勒、洛浦、和田等7个县市及3个团场，终点接入喀和铁路和田站。和若铁路为国铁级、单线铁路，按照客货共线、内燃（预留电化)标准建设，设计速度120公里/小时，线路平面预留发展条件，限制坡度6%。牵引质量4000吨。线路全长825.476公里，桥梁总长95.898公里，桥梁占全线比例11.6%。运营初期全线新开车站20处，其中设瓦石峡、且未、金山（位于37团）、南屯（位于38团）、民丰、于田、玉泉镇（位于225团）、策勒、洛浦9座客运车站；改建车站两处（两端接轨站）。可研批复总投资221.5亿元.2018年12月20日开工建设，2022年6月16日开通运营。

建设意义：和若铁路通车后形成南疆环线，提高了铁路网的灵活性，南疆地区与我国内陆运输距离较既有铁路通道缩短1000余公里，也是内地通往中西亚和南亚国际通道的重要组成部分，对完善路网结构具有重要意义；结束且末、民丰、于田、策勒、洛浦，37团、38团、225团等"五县三团”不通火车的历史改善沿线县市、团场居民出行条件；有利于加快沿线县市、团场经济发展，促进沿线矿产资源开发，带动和促进沿线特色旅游业的发展和旅游资源的开发，促进产业资本和企业入驻当地，带动当地经济社会的发展，促进就业，造福于民：建成了近300公里的绿色长廊，风沙防护工程不仅仅为铁路的安全运营提供防护屏障，也为沿线县，团提供了坚强的绿色屏障，同时也有助于改善沿线的区域微环境，对于恢复生态、保护环境都将发挥积极的作用。

2、施工特点

同层填筑采用不同的填料，不同的压实检测指标。两种不同填料上料的先后顺序，控制各种填料填筑范围符合设计要求。根据风积沙填筑的特点及卵砾石土填筑的特点，控制好两种填料的松铺厚度在同一填层面上，在两种填料最佳含水率的可控范围内，机械碾压的顺序及各种填料不同的碾压遍数，满足不同检测的压实标准。

3、适用范围

本工法为基床底层采用包芯土填筑，即基床中间部分采用沙漠风积沙，两侧两米范围内采用B2组以上的填料，此工法可快速、安全、环保、有效的一种施工工法，使用于沙漠地区B2组及以上填料缺乏，运输线路较长，自然条件恶劣，典型的大陆干旱性气候区，气候干旱，多风少雨，解决了不同性质填料填筑施工的难题。

工法以新建和田至若羌铁路S4标基床底层包芯土填筑为例，工点位于新疆维吾尔自治区南部和田地区和巴音郭楞蒙古自治州境内。地处塔里木盆地南缘冲、洪积平原区,该区域海拔1260~1280m,地形平坦、开阔,地势南高北低、西高东低,地表植被较发育,地表土质以砂类土为主。自然条件恶劣，环水保要求高，环境敏感，水土保持要求高。路基填筑用水量大，B组填料取土运输较远。基床底层填筑采用包芯土填筑方法大大减少了B组填料的取土量，合理利用就近的风积沙填筑，在施工过程中，填料运输成本大幅降低，同时也减少了取水量，文明环保大幅提升，取得了良好的施工效果。

4、工艺流程及操作要点

4.1 工艺流程

铁路路基基床底层包芯土填筑施工工艺流程，见图4.1。

图4.1  铁路路基基床底层包芯土填筑施工工艺流程

4.2 操作要点

4.2.1 施工准备

(1)开工前组织技术人员认真熟悉图纸，学习设计文件、相关的技术规范以及实施性施工组织设计，掌握设计意图。技术人员向各班组和操作人员进行技术安全交底。对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后，持证上岗。

（2）现场测量人员进行主线中桩的测设及边桩的放样，并进行标识。准确无误后方可进行下道工序。

（3）施工机械进场，并按照规范与设计要求，对机械设备和人员进行检查和报备。

（4）基床以下路堤填筑完成后监理工程师验收合格，方可对基床底层填筑进行施工。

4.2.2 测量放线

准确测设路基每20m的中桩、边桩及基床两侧包边土填筑及基床内部填筑分界位置；为保证路基边缘压实度，路基两侧各加宽50cm，用水准仪测出该层填筑厚度控制桩的标高。

图4.2  测量放样，确定两种填料填筑范围

4.2.3 上料填筑

采用挖掘机挖装，自卸汽车运输，按照松铺33cm厚度及单车容量分网格控制卸土量。首先填筑包芯土（风积沙），确保包边土填筑的有效宽度，包芯土填筑边缘挂施工线采用人工修整,再进行填筑两侧2m宽包边范围B2组填料（粗圆砾土）。

图4.3  包芯土（风积沙）填筑，边缘修整，复测填筑厚度

4.2.4 摊铺整平

填料填筑完成后采用推土机粗平、平地机精平、人工配合修补。保证填料的平整度及同层厚的均匀度。填筑时需形成4%的人字形横坡，路拱要明显。

图4.4  平地机精平

4.2.5 洒水

当填筑C2组风积沙及细沙时，碾压前检测填料摊铺平整后含水率，然后根据差值进行补水，用平地机及人工配合打4m*10m方格进行放水，闷至1~2小时让水完全自然渗透后用平地机刮平再进行碾压，含水率应控制11.3%~16.1%之间，洒水量通过在洒水车安装计量装置严格控制洒水量；当两侧填筑卵砾石时，含水率控制在4.0%~5.7%之间，当含水率低于4.0%时，填料较为松散，且碾压不密实，施工质量不符合设计及规范要求。含水率满足要求后再用平地机整体平整精平一次，确保碾压路面平整。

图4.5  洒水

4.2.6 机械碾压

压实机械采用22T单钢轮振动压路机，先碾压两侧包边土再碾压内部包芯土，工序流程：基床两侧包边B2组及以上填料填筑静压1遍稳料（速度1.2km/h）→弱振1遍（速度2km/h~2.5km/h）→强振3遍（速度2km/h~2.5km/h）→ 静压收面（速度1.2km/h）；基床内部C2组及以下风积沙填筑静压1遍稳料（速度1.2km/h）→ 弱振4遍（速度2km/h~2.5km/h）→静压收面（速度1.2km/h）。

压路机在碾压过程中，领工员必须对现场机械操作员交底，禁止在已完成或正在碾压的路段上“调头”或“急刹车”；停车时应先减振，再使压路机自然停振，以保证碾压完成路基表面不受破坏。

图4.6  压路机先碾压两侧包边土

4.2.7 试验检测

基床底层的压实标准采用压实系数 K 和地基系数 K30 作为控制指标。如检测不符合要求进行含水率检测，查找是否是碾压时间过长或其它原因导致填筑面填料含水流失过快，可把检测点填筑面填料刮出3~5cm后进行检测，必要时再进行补洒水一次进行碾压，直到检测合格才进入下一层填筑。

图4.7  试验检测

5.2.8 边坡修整

路基边坡采用机械配合人工刷坡，刷坡时采取挂线法控制边坡坡率和平整度，路基每填筑3层修整边坡1次，填筑完成后再统一修整边坡。

图5.9  边坡修整

6、材料要求

表6.1 基床内部C组及以下风积沙填料

表6.1两侧包边B2组填料（粗圆砾土）

注：B2组填料（粗圆砾土）粒径不大于200mm。

7、质量控制

本工法应执行的主要技术标准及验收规范：《铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10414-2018）、《客货共线铁路路基工程施工技术规程》（Q/CR 9651-2017）、《铁路路基工程施工安全技术规程》（TB10302-2020），具体做法如下。

7.1 质量控制标准

表7.1  基床底层压实标准

表7.2  基床底层施工各项允许偏差、检验数量及检验方法

7.2 质量控制措施

（1）建立质量责任制。本段经理部设专职质检工程师、工区设专职质检员，班组设兼职质检员，明确各级责任。开工前报监理工程师备案。分项施工的现场应实行标示牌管理，写明作业内容和质量要求，要认真执行三检制度，即：自检、互检、工序交接检验制度，根据合同的规定切实做好隐蔽工程的检察工作。

（2）对现场施工人员加强质量教育，强化质量意识，开工前技术交底，进行应知应会教育，执行规范，严格操作规程。

（3）建立质量奖罚制度。对质量事故进行严肃处理，坚持“四不放过”原则。

（4）路基填筑施工前对设计取土场及利用的填料进行核对、确认，并在施工中对进场填料进行复查和试验，确保填料种类、质量符合设计要求。

（5）填筑施工时选取有代表性的填料进行摊铺压实工艺试验，确定填料含水量、摊铺厚度、碾压机械、碾压遍数等施工工艺参数，经检验地基系数K30、压实系数K均满足设计要求后，确定施工工艺参数，再进行大面积路基填筑。路基填筑施工严格按工艺试验确定的参数施工，严格过程监控和质量检验、记录。

8、安全措施

（1）施工区域应设警示标志，严禁非工作人员出入。 

（2）施工中应对机械设备进行定期检查、养护、维修。

（3）路基填料在运输中，制订合理的作业程序和机械车辆行走路线，现场设专人指挥、调度，车辆严禁在走行中卸土，卸土下方不得有工作人员。

（4）车辆严禁在行走中卸土，卸土下方不得有作业人员。

（5）在高边坡、陡坡、高坎上作业时，必须设专人指挥、防护。

（6）运输车辆卸料影响范围内不得站人，卸料时防止挂断电线或伤及人员。卸料后厢斗及时复位，必须先落斗，再起步。

9、环保措施

认真贯彻各级政府相关水土保护、环境保护的方针、政策和法令。生活及工程污水不得污染水源和耕地,工地垃圾要及时运往指定地点集中处理。对施工粉尘的防护采取道路洒水等方法处理。项目部已精心选择便道线路，便道已修整完毕，便道两侧设立界桩，防止车辆随意驶出便道，以保护当地的生态环境。定期组织环保检查，主动联系环保机构，汇报环保工作。减少噪音对环境的影响：转运反力架等所需车辆减速慢行，减少扬尘，严禁随意鸣笛。加强施工机械管理，经常养护便道，加强施工机械、车辆和司机人员的管理，做到遵章行车，安全礼让，不开带病车；对扬尘地段，采用洒水车经常洒水，减少扬尘。固体废弃物统一收集，可回收利用的回收处理，不可回收的集中至弃渣场统一处理。

10、效益分析

（1 ）沙漠地区B2组及以上填料缺乏，填料运输较远，在保证基床填筑质量的前提下，采用包芯土路基施工，即基床中间部分采用沙漠风积沙，两侧两米范围内采用B2组以上的填料，该工法通过合理控制上料顺序、含水率及碾压工艺，在保证施工质量的同时，提高了施工效率，节约了填料的运输施工成本，同时也节约了施工时间，解决了不同性质填料填筑施工的难题。

（2）根据风积沙填筑的特点及卵砾石土填筑的特点，控制好两种填料的松铺厚度在同一填层面上，在两种填料最佳含水率的可控范围内，机械碾压的顺序及各种填料不同的碾压遍数，满足不同检测的压实标准。

（3） 项目全管段基床底层填筑220.79万m³，利用包芯土（风积沙）填筑56万m³，每方平均减少65公里的运输线路，按每公里0.56元/m³考虑，即节约运输费用2035.4万元。

表10.1  铁路路基基床底层包芯土填筑施工工法成本减少表

（4）沿线都设置了风积沙取土场，取土后恢复相对简单，而基床以下路堤设计就要求采用C组及以上填料填筑，与包芯土风积沙填料相同，可减少取土场的数量。

（5）减少B组填料的取土量及运输安全风险，降低运输成本，采用包芯土填筑工法，利用就近取土场的风积沙填筑，确保了施工质量，提高了施工进度，缩短工期，具有良好的经济效益。

11、应用实例

新建和田至若羌铁路S4标位于新疆维吾尔自治区南部和田地区和巴音郭楞蒙古自治州境内，标段起止里程为DK294+000～DK419+900，正线长127.89km；主要包括区间路基约122.04km、站场路基4.55km,路基占比98.8％。路基基床底层采用包芯土填筑工法施工里程为DK296+000~DK364+000，68km，项目管段内B组填料2处，一处位于且末县施工里程为DKDK266+000左侧26km，另一处位于38团施工里程为DK407+000左侧15km。B组填料运输距离长，运输安全风险较大，固采用路基床底层采用了包芯土填筑施工工法。

通过技术研究攻关，对沙漠地区B2组及以上填料缺乏，填料运输较远，在保证基床填筑质量的前提下，采用包芯土路基施工，即基床中间部分采用沙漠风积沙，两侧两米范围内采用B2组以上的填料，该工法通过合理控制上料顺序、含水率及碾压工艺，在保证施工质量的同时，提高了施工效率，节约了填料的运输施工成本，同时也节约了施工时间，解决了不同性质填料填筑施工的难题。该工法施工于2019年8月10日开始，2020年7月15日完成，确保了减少B组填料的取土量及运输安全风险，降低运输成本，为和若线的提前通车打下来坚实的基础。

由于该工法安全可靠，确保了施工质量，提高了施工进度，缩短工期，具有良好的经济效益，值得在环保要求高、填料资源匮乏，填料运输路途遥远，工期要求紧的施工中大力推广。同时该工法在实施过程中，措施得当，未发生安全事故，提高了施工进度，得到了建设、监理等单位的赞赏，取得了良好的社会效益。

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