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京沪高速铁路路基过度段施工工艺及变态混凝土试验（终稿）

京沪高速铁路路基过渡段施工工艺

正线全长，其中路基全长。框架箱涵353座，大中桥梁99座，隧道10座，各类过渡段近千段。确保过渡段施工质量，是京沪土建三标面临的施工技术难题。2008年8月京沪总指过渡段观摩会后，我们在学习兄弟单位经验的基础上，对过渡段施工中三个关键问题，有针对性的开展了工艺性试验。试验尚未结束，现将前段试验情况汇报如下：

GB 50165-1992古建筑木结构维护与加固技术规范(可靠性鉴定和抗震鉴定)1、过渡段基本工艺参数试验。

1.1最佳级配配合比的选定

最佳级配配合比的选定。是保证过渡段压实度的基础，对提高路基的施工质量，能起到事半功倍的效果。工程实践证明，级配碎石配合比选定应遵循以下基本原则。

最佳级配范围的选定。“验标”中对过渡段用碎石给定了三个级配范围。如下表

施工中应结合料源情况，选用其中一条，本标段多数选用了第Ⅰ组最大粒经较大的级配范围。

最佳级配曲线的选定。为了达到最大压实度，一般选定级配范围的中值，做为目标级配曲线。如下图

施工中通常通过调整0－、5－、10－、30－四种单级料所占比例，达到最佳级配的目的。

最佳单级料配合比例的选定。

在施工过程中，应根据单级配变化情况，对最佳配合比进行动态的优化调整。选定最佳级配曲线，过去通常采用图示法和计量法。耗费时间太长，计量精度太差。我们通过运筹学的配料理论，将级配碎石的配比问题通过数学模型转化为数学问题，借助计算机的Excel做为求解工具，可准确迅速的得到最佳级配。

从本例中可得最佳配比为

0－:5－:10－:30－

＝42.6:16.8:31.2:9.41

水泥Po42.5按5％计量每方用量为。

通过工程实例提供的方法,虽然可以得到各种单级料的最佳比例，但是级配曲线中值，曲率系数Cc，不均匀系数Cu与最大密度Pmax间的相互关系,尚待进一步试验确定。

1.2确定水泥稳定级配碎石的应用工艺参数。

含水量对压实密度的敏感性。

无水泥级配碎石的含水量对干密度影响很小，但加入水泥后，干密度与含水量呈上凸曲线，具有明确的最佳含水量值。

因此施工中要保水、控水、保证最佳含水量。具体工艺参数如下：

⑴环境温度时候,拌合物使用时间(从拌和到压实结束)Ts≤2H;

⑶拌合物含水量应比最佳含水量提高2%。

按验标要求过度段水泥稳定级配碎石的压实指标为,

⑵检测数据。对本试验段的实测数据分析统计如下。

通过对上述数据分析，可以看出水泥稳定级配碎石在检测中存在的问题。

⑴检测结果远远高于验标中的规定标准，个别检测值超过指标3－5倍。产生原因一是水泥用量太多，京沪总指施工细则及设计规范中规定水泥参量宜为3－5％。P.32.5水泥，设计文件规定为5％，水泥参量偏高；二是K30 、Evd、EVO检测仪器用来测量集料结构物精度较高，但用来检测水泥稳定级配碎石结构物偏差值及离散性较大。

⑵检测时间，应参照规范规定的2－4H为宜。间隔时间越长，强度增加越快，详见下表。

路桥过渡段级配碎石填筑要求和实际检测结果

从上述检测结果来看,采用掺5%水泥的级配碎石碾压后两小时的检测结果能够满足设计和规范要求；但在第二天进行检测时，由于水泥凝结后，级配碎石具有一定的强度，故地基系数K30、动态模量Evd和静态模量Ev2的检测结果远高于第一天的检测结果，经分析主要原因是：在设计规范中的水泥掺量建议为3%－5%的P.O32.5水泥，而设计图纸中要求掺5%的水泥，没有强度等级的要求，由于新的水泥国标中已取消了P.O32.5水泥，故在本项目中的级配碎石均掺用5%的P.O42.5水泥，水泥强度等级较高和水泥掺量较大，是造成地基系数K30、动态模量Evd和静态模量Ev2检测结果增大较多，相应填筑后的级配碎石的刚度较大，对平顺过渡有不利的影响。

⑶中德过渡段压实指标及水泥参量的对比。我们过渡段要检测K30、Ev2、Evd，而在德国过渡段的压实标准只有一个。

Dpr≥0.98。因此有些问题应进一步探讨：一、对水泥稳定级配碎石和对散粒集料结构物相同的检测方法是否恰当；二、是否要检测K30、EV2、Evd、n这么多项目,这样重复检测意义不大，且会大大降低施工效率。三、对Po42.5水泥掺量德国为3.6％，我们是否可在3－5％由工艺试验确定。

1.3确定过渡段碾压工艺参数。

⑵德国压实工艺，基本上是先强振后弱振，低速运行（2－）的原则，与我们现行工艺有较大区别，是否可行有待今后试验验证。

⑴本工艺试验段的做法是用网格法（约为×）布料；标厚桩控制摊铺厚度；人工辅助均料补强，摊铺厚度大区、小区，并在碾压中保证搭接尺寸。

⑵今后施工中值得探讨的是摊铺厚度与碾压设备相匹配问题，摊铺厚度应通过工艺试验确定，不应机械执行。因为碾压设备的压实功不同，其影响深度也不同，像宝马26T压路机最大影响深度H可达到，19T压路机可达1～，小型压路机H＝0.3－。科学合理的控制摊铺厚度，对保证压实质量，提高施工效率，减少检测点，有重要的现实意义，有待今后专题试验验证。

2．过渡段结构界面施工工艺

高速铁路路基过渡段是散粒集料与混凝土工艺同组合成的土工构筑物。分区多，界面多，材料类型多，施工中首先应按照规范要求把各个分区的质量指标控制好，更要把各个界面之间的衔接工艺做好。其次要把各个分区，各个界面的工序科学的安排好，防止相互干扰，相互损坏，把它作为一个系统工程去组织施工，这样才能保证整体构筑物的稳定性和耐久性。为此，我们把界面问题单独提出来，作为一个关键工程去试验、去研究、去探索。特别在采用纵连式Ⅱ型无砟轨道板后，增加了端刺、摩擦板，这就更加加大了过渡段界面的施工难度，为此必须精心组织、精心施工。

2.2过渡段的结构构成

根据衔接的结构类型不同，过渡段分为：路桥过渡段、路涵过渡段、路隧过渡段、路堤与路堑过渡段等类型。过渡段的结构构成如下：

路堤与桥台过渡段结构图

路涵过渡段结构图（一）：涵顶覆土高度h≥

路涵过渡段结构图（二）：涵顶覆土高度≤h≤

路堤路堑过渡段结构图（一）：硬质岩石路堑

路堤路堑过渡段结构图（二）：易风化或土质路堑

在上述过渡段中，路桥过渡段最为复杂；与其相连接的结构包括：原地面、桥台回填基坑、填筑路堤、桥台排水系统、台后C20混凝土块、桥台锥坡、包边土。

⑴原地面：路堤基底原地面平整后，用振动碾压设备碾压密实，并使K30≥60Mpa/m。

⑵桥台回填基坑：岩面以下回填C20混凝土，岩面以上回填级配碎石。

⑶填筑路堤：根据所在结构部位不同，应达到该层路堤压实检验指标。

⑷桥台排水系统：由无砂混凝土渗水板、无砂混凝土渗水基础、软式透水管、C20混凝土基础四部分组成。

⑺包边土：顶宽，内坡1：1，外坡1：1.5；各层压实指标与同层路堤压实标准相同。

2.3各结构部分检测指标

⑴级配碎石：用于一般路基基床表层，级配范围满足表内要求；针片状含量≤20%；软质、易碎质含量≤10%；黏土、有机物≤2%。

⑵级配碎石掺5%水泥：用于台后过渡段及基床表层。

⑶C20砼块：符合《铁路客运混凝土补充验收标准》。

⑷无砂混凝土：粗集料粒径5~，石灰比（重量比）1：6，水灰比（重量比）0.42，水泥用量/m。水泥采用PO32.5级普通硅酸盐水泥。

⑴桥台基坑回填，路堤填筑高度H≥，基底原地面整平碾压后K30≥60Mpa/m。

⑴相邻填层使用同种类型颗粒条件的填料时，其粒径应符合D15/d85≤4（两层渗水土间）或D15≤（非渗水土与渗水间）的要求。否则，两层之间应铺设隔离层作用的土工合成材料。

⑵基床表层以下过渡段两侧、相邻路基及椎体填土与过渡段碎石间应符合D15＜4d85的要求。

2.4原地面界面的处理

双线一字形桥台（图号：叁桥通（2008））施工图纸附注中要注：桥台基坑应以混凝土回填或以碎石分层填筑并用小型平板震动机压实，因大多数桥台基础坐落于岩石层面之上，整体稳定，不易透水且不易产生沉降，过渡段填料为掺水泥级配碎石是处于级配碎石散料与砼之间的一种填料，当中水泥化学反应终止后，过渡段填料整体稳定，不易透水且不易产生沉降，如基坑如前述采用级配碎石填筑，则会在基底岩石层与掺水泥级配碎石层间产生透水及沉降的薄弱层，因此基坑回填（包括横向结构物基坑）均已采用砼回填。

此处为试验检测非常容易忽视的部位，但同时又处于较为重要的部位，一定要对基进行严格的检测。处部位要进行静力触探检测，其值应满足处于本体的基底达到1.2MPa，处于基床的基底应达到1.8MPa的要求，还应进行地基系数K30检测，其值应满足大于110 MPa/m的要求。

2.5过渡段填料与包边土界面的处理

为保证过渡段填料填料边缘的压实效果，应将包边土与过渡段填料同层填筑，同层碾压，包边土同样采用与路基填筑所使用的填料，达到与路基填料同性，使其良好的衔接，过渡段填料与包边土填料的松铺厚度按各自的工艺性试验确定，使两种填料最终压实厚度相同。

填筑时均先铺设过渡段填料，现铺设包边土，最后同时碾压。这里应注意的是第1层过渡段填料应通层填筑，填筑厚度约为。

过渡段填筑与包边土施工整体效果如下图

2.6过渡段填料与相邻路基填筑界面的处理

过渡段填料与路基填筑界面的处理与过渡段填料与包边土界面的处理方式类似，同层填筑，同层碾压，将过渡段填料四周形成侧面限界及约束，较好的达到碾压效果。

2.7过渡段碾压大区与小区界面的处理

结构物附近一定区域内的过渡段填料，为了防止大型机械设备的碾压振动影响，应采用小型机械夯实，因此将其分为大区及小区，为了避免大区采用大型机械设备碾压时对小区已压实填层的影响，应先进行大区填筑碾压施工，再进行小区填筑碾压施工，小区施工时采用薄层填筑，小型机械碾压。

2.8过渡段填料与桥台接触界面的处理

⑴桥台四周环保型防水涂料涂刷：双线一字形桥台（叁桥通（2008）4302A）图纸设计说明书中要求桥台四周填料下、基础顶面以上及四周涂刷两遍环保型防水涂料。本示范段施工采用乳化沥青防水涂料涂刷，用滚刷涂刷两遍，局部不均匀处采用小板刷补刷。

⑵透水管处理：为防止细颗粒渗入软式透水管，堵塞排水通道，软式透水管在铺设前，先采用400g无纺布包裹处理，扎丝绑扎牢固，起到反滤作用，反滤土工布应通长包裹，保证排水通道畅通。

⑶无砂混凝土板预制：无砂混凝土板预制分块以方便转运及施工方便为宜，由于无砂混凝土骨料间隙没有小料填充，骨料接触面积较小，强度较低，因此要考虑提前预制，并加强养护，防止在转运进行中造成破坏。

⑷桥台台后无砂混凝土板及软式透水管施工：

双线一字形桥台图纸（图号：叁桥通（2008）4302A）中要求桥台与过渡段接触处铺设10 cm空心砖隔离层，但路基通用图过渡段施工图纸中要求桥台背墙需铺设无砂混凝土板，底部铺设软式透水管。因无砂混凝土板即可以起到透水作用，又可以起到隔离作用，因此采用铺设10cm厚的无砂混凝土板的方式施工。无砂混凝土板随着每层填筑施工铺设，铺设至顶部时，高度按实际尺寸调整。软式透水管施工时，注意要布置于无砂混凝土板底部，由线路中线横向两侧形成2～4%的坡度，有利于排水，软式透水管横向布置，最终将两侧端头引至路基排水沟侧壁中部，将桥台背墙处渗水引至排水沟中排出。为了保证软式排水管能够按设计要求向路基两侧形成坡度，在施工前先采用砂浆进行底座施工，一方面是为了调整透水管铺设的4%的坡度，另方面是将桥台基坑回填混凝土面以下铺设的空心砖进行隔水处理，之后再采用无砂混凝土将透水管包裹，采用无砂混凝土包裹主要是起到保护透水管在填料施工中不变形，并起到无砂混凝土板施工作业底部找平层的作用。

⑸桥台两侧无砂混凝土板及软式透水管施工：

双线一字形桥台图纸（图号：叁桥通（2008）4302A）中要求，桥台两侧均需铺设10cm厚空心砖做为隔离层，桥台两侧空心砖与台后空心砖设计理念相同，要求既起到隔离作用，同时又起渗水作用，因此桥台两侧同样采用无砂混凝土板铺设，起到隔离及透水作用。

依据设计文件，桥台两侧无软式透水管设置，但在对桥台两侧无砂混凝土板施工前，考虑到无砂混凝土板透水性很强，桥台积水沿两侧无砂混凝土板渗到桥台基础后，如不设排水设施，积水无法外流，将会对桥台结构造成不利影响，因此在桥台两侧无砂混凝土施工前，首先采用砂浆进行软式透水管底座施工，形成一定的坡度，之上同样设置外包无纺布的软式透水管，桥台两侧铺设的透水管与台背横向透水管采用T型连接，另一侧进行封堵处理。之后周边采用无砂混凝土包封，这样连同台背横向软式透水管，共同形成了排水体系。

台后排水体系形式见：路桥过渡段排水体系示意图（一）、（二）。

路桥过渡段排水体系示意图（一）

路桥过渡段排水体系示意图（二）

2.9路堤与横向结构物界面处理

本次以路堤与框架箱涵过渡段界面处理为例

⑴除框架箱涵防水层处理外，其它界面处理与路桥过渡段类似，这里不再加以阐述。

⑵框架箱涵防水层界面处理：

① 基层处理剂的涂刷：下图为框架箱涵主体框架处基层处理剂的涂刷，涂刷前要求砼基层干燥，平整清洁，牢固坚实，无尖锐角。

② 防水卷材的贴铺：防水卷材为使其与外侧的C40细石纤维砼有较好的贴结，采用了表面覆以细砂的防水卷材，自上而下采用喷灯热熔铺贴，并及时采用橡胶锤满铺轻轻敲击，使防水卷材较好的贴合。

③ 纤维砼保护层的施工：

纤维砼保护层结构层较薄，难于施工，因此主要对两种方式进行了探索性的试验，第一种即为常用的支立模板分层浇筑保护层，采用钢筋捣固密实，施工期较长，费工费料。第二种方式为在防水卷材外侧刷水泥浆处理，然后自上由下将纤维砼分层抹于水泥浆层外，此种方法省工省料，但表面处理不平顺，并应注意加强养护。

另外还有一种做法，用强度大于75号的砖砌筑，用M7.5的水泥砂浆沟缝，代替纤维砼保护层，如下图。

3．碾压盲区的压实工艺

在路基及过渡段填筑碾压过程中，总有一些角落用传统的大型压路机不能进行碾压，K30、Ev2等需要反力架的检测指标无法进行检测，我们把这些区域叫做“盲区”。只有把这些薄弱区域压实好、处理好，才能全面的保证路基工程质量，保证“零沉降”，保证高效运营的高平顺性、高舒适性、高稳定性。

3.2盲区的内容及处理方案

3.2.1盲区的内容：

⑴大型碾压机具无法进行正常安全碾压的地方，集中表现在以下几个方面：

①靠近桥台2m以内的范围

②靠近箱涵1m以内范围

③箱涵顶面填土厚度小于1m以内范围

④沉降管周围0.5m半径以内范围

⑵无法进行常规试验检测的地方，集中表现在以下几个方面：

①距离桥涵构造物0.2m以内范围

②路肩距边线0.2m以内范围

③箱涵构造物拐角内侧约0.4m×0.4m以内范围

④沉降管周围0.2m半径以内范围

3.2.2盲区的压实方案

目前有三种可供选择方案：

即现有优质的级配碎石填料，采用合适的小型压路机在最优含水量的情况下，精心碾压。

方案二、变态混凝土方案；

借鉴中国水电碾压混凝土与变态混凝土的成熟经验，用变态浆液加振动棒的方法，代替大型机械碾压的压实功能。

方案三、变态级配碎石方案；

即在级配碎石成型后，挖坑灌注水泥浆，然后用振动棒振捣的方法代替大型压路机碾压。

3.2.3盲区压实指标的检测方案

⑴盲区现场内就地检测Evd值。

⑵采用留试块或钻芯取样的方法检测K值及抗压强度值。

3.3方案一、传统压实方案

小型夯实机技术参数对比表

⑵小型夯机工作效率对比数据统计表

⑶可操作性、安全性对比分析

3.3.1压实检测对比数据分析

分别对三种夯机各层压实指标进行检测。每侧、每层检验孔隙率、地基系数、动态变形模量、二次变形模量各2点。检测结果见下表。

从上述5个方面的对比分析，得出以下结论：

3.4方案二、变态混凝土方案

为了提高路基填筑质量，解决盲区施工、检测中存在的难题，我们引用了在水工大坝使用的碾压混凝土与变态混凝土，现将试验初步情况简述如下：

3.4.1碾压混凝土：

实际上是一种通过碾压成型的感应性混凝土，在二级配、三级配的级配碎石中，加入少量的胶凝材料和外加剂，拌合摊铺碾压成型；对拌合料采用维勃稠度仪检测Vc值（大坝混凝土Vc=12S、路基混凝土Vc=35~45S）、强度指标、轴心抗压强度P值（大坝在C15左右、路基取C5~C10之间）

3.4.2变态混凝土：

在碾压混凝土不变碾压的区域，可以在混凝土摊铺的区域，可以在混凝土摊铺后，挖坑灌注变态水泥浆液，用振捣棒振捣，使干硬性混凝土变为常态混凝土，大大提高了填料的密实性和强度，且可以立模板浇筑，便于成型。

通过对变态浆液配比试验、变态级配碎石性能试验、替代级配碎石碾压混凝土配合比试验和变态混凝土试验的性能对比，确定适合现场施工的碾压混凝土配合比和变态级配碎石，经现场试验验证后，得到京沪高速铁路桥涵过渡段零沉降施工的工艺技术。

通过对变态浆液配合比、变态级配碎石性能配合比、替代级配碎石碾压混凝土配合比、变态混凝土的对比试验，结果说明混凝土3d、7d强度和弹性模量具有一定的强度和适应变形的能力。对于提高速铁路路基和墩台、涵洞连接区的结构局部变形有很大帮助，但在施工工艺难度较大，投入的人力、物力比较大，而且要占用混凝土拌合设备进行拌合、运输，所以不经济。

3.5方案三、变态级配碎石方案

为了满足柔性路基向刚的桥台、涵洞的过渡，需要有低弹模或弹模可控变化的调整。同时为了解变态级配碎石中水泥含量、掺加浆液的水胶比对其强度和抗压弹模的影响，了解高速铁路过渡段碾压混凝土的基本强度和抗压弹模特性，本次试验安排如下：

3.5.1级配碎石的颗粒级配的确定

采用水工混凝土组合级配振实密度的试验方法，结合高速铁路“过渡段用碎石级配范围”进行级配碎石颗粒级配的确定。

3.5.2变态浆液和变态级配碎石试验

采用P.O42.5水泥和曲阜电厂原灰各50%DB34／T 2924-2017 山洪灾害防治fei工程措施运行维护规程，浆液水胶比分别为1.00、0.80、和0.60，掺和不掺外加剂分别进行试验。

根据第1项试验确定的级配碎石，掺入5%的P.O42.5水泥，拌匀后加5%（加浆量根据变态级配碎石坍落度达到3~5cm确定）的不同水胶比的变态浆液，拌和均匀后测试坍落度和含气量，进行混凝土强度和弹模试件的成型和试验，试验龄期为3天、7天和28天。

通过前期的室内试验，基本达到了级配碎石和碾压混凝土低强度和低弹模要求，准备进行适当的现场试验，以了解低变形模量下的地基系数K30、动态模量Evd和静态模量Ev2检测结果变化情况，为进一步应用打下基础。

级配碎石掺入5%的水泥做过室内试验，可达到变态混凝土的试验效果，下一步进行室外试验。级配碎石掺入5%水泥将来比变态混凝土优点为投入设备、人力少、便于施工，能有效的加快施工进度，并达到质量要求。

文化中心施工组织设计.doc4.碾压混凝土与变态混凝土应用研究(见附件).

由于时间短促，各项试验尚未结束，仓促成文，仅供参考，不当之处，请批评指正。