季节性冻土地区客运专线路基基床结构优化

王珣，时伟

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100123）

1 概述

哈大铁路客运专线沈阳至哈尔滨段，位于东北中部平原重度季节冻土区，正线全长473.206 km，路基长103.92 km，占正线长度的21%。原设计路基基床厚度3.0 m，基床表层由0.3 m厚无砟轨道混凝土支承层和0.4 m厚级配碎石层构成；混凝土支承层以外的路基表面设沥青混凝土防排水层，厚度8 cm；基床底层厚度2.3 m，由上到下为0.2 m砂及土工材料隔断层，0.8 m厚AB组填料防冻胀层，1.3 m基床底层填筑层，填料为改良土或AB组填料。

在路基基床填筑过程中，发现若采用原设计的基床结构，表层级配碎石难以达到压实标准，而且在无砟轨道、路基接触网基础、电缆沟槽施工完成后，原设计的沥青混凝土防水层施工难度很大，大型摊铺机械及大型碾压设备难以施工，采用人工摊铺及碾压，难以达到质量标准，因此需要对路基基床结构进行优化，以达到要求。本文就对该线路路基基床表层级配碎石结构的优化方案进行研究，针对原方案中的不足提出优化方案，并通过现场试验检验优化方案的效果。

2 工程地质

选定DK609+430～DK609+630为试验段。该段的地质情况从上到下依次为：黏质黄土：呈层状分布于二级阶地地表，厚0.5～5 m，土质较均匀，硬塑；中砂：呈层状分布于黏质黄土层下部，厚0.5～6.4 m，砂质较均匀，中密为主，局部密实，潮湿～饱和；粗砂：呈透镜状分布，厚0.6～4.5 m，砂质较均匀，主要成分为石英、长石、云母等，密实，潮湿～饱和；泥岩夹砂岩：泥岩为主，夹有薄层砂岩，以黏土矿物为主，成岩较差，风化产物为土状，全风化～强风化，厚10～16 m。其中，黏质黄土具冻胀性，泥岩具弱膨胀性。地下水水位3.3～7 m，主要为第四系孔隙潜水，随季节性降水而涨落，季节最大冻深148 cm。

3 基床结构填筑试验

3.1 填筑方案

施工中，由于原设计方案不能满足标准，所以及时选取试验段，采用两种方案对级配碎石层进行填筑试验。A方案是采用10 cm厚中粗砂垫层，中间铺设1层两布一膜，上方填50 cm级配碎石；B方案是在基床底层顶面直接铺设两布一膜，上覆5 cm中粗砂，再铺设15 cm厚的AB组填料，AB组填料上再填筑40 cm厚级配碎石。

3.2 试验结果

碾压完成后，表层级配碎石检测的试验数据见表1。

表1 级配碎石填筑试验结果（分层厚度0.2 m）

由表1可以看出：方案A，级配碎石除孔隙率满足要求外，其它检测指标均不合格；方案B，除Ev2/Ev1不满足要求，其余指标合格。因此，填筑试验方案A和B均不能完全满足要求，需要进行优化，且方案B要优于方案A。

4 基床结构优化

4.1 优化方案

针对上述两个方案的比较，选择对方案B进行优化。将B方案中15 cm的A、B填料改为级配碎石换填，并在DK620+650～DK620+750里程段开展现场填筑试验研究。

4.2 填筑施工工艺

填筑压实按照横向全宽、纵向水平分层填筑施工[1]。

作业区段划分：验收基床底层区段、搅拌运输区段、摊铺碾压区段、检测修正区段。从隔断层顶面开始填筑级配碎石。

采用重型光轮振动压路机进行碾压，使其达到规定压实度，且表面须平整，各项指标符合设计要求。经过反复比选，确定出路基填筑施工技术控制参数见表2。

表2 优化方案填筑施工技术参数

4.3 检测数据

根据优化方案填筑后，路基试验段的试验结果见表3。

由表3可以看出，在对方案B进行优化后，即采用基床底层顶面直接铺设两布一膜，上覆5 cm中粗砂，再铺设55 cm厚级配碎石的路基基床结构，各项检测指标均达到验标要求，可在该工程中推广采用。

表3 优化后级配碎石填筑试验结果

4.4 基床防水层优化

路基基床原设计8 cm厚防水层，使用材料为沥青混凝土。而且在防水层施工之前，无砟轨道、路基接触网基础、电缆沟槽均已施工完成。按照原设计方案，路基防水层应使用沥青混凝土摊铺设备施工，沿线路纵向，分为3个窄条的摊铺区域使机械难以操作，采用人工摊铺及碾压，难以达到质量标准。

为了便于施工，同时保证防水层施工质量，防止地表水下渗造成冻害。采用C25纤维混凝土作为防水层材料，与桥面防水采用同种材料，由于掺加了合成纤维材料，可以减少由于温差和收缩产生的裂缝[2]。易于操作，质量也可以保证。两个方案的比较见表4。

表4 基床防水层比较

5 结论

1）基床结构的设置必须使各结构层满足验标和相关规范的要求，减薄砂垫层的层厚，将A、B填料改为级配碎石可有效解决上覆级配碎石压实指标不合格问题。

2）沥青混凝土防水层施工难度很大，大型摊铺机械及大型碾压设备难以施工，采用人工摊铺及碾压，难以达到质量标准。纤维混凝土防水层能有效解决这一问题，掺加纤维材料能减少由于温差及收缩产生的裂缝，可保证服役时间。

[1]窦红波.浅谈季节性冻土路基隔离层的设置[J].四川建筑，2006，26（3）：61-62.

[2]司剑锋.季节性冻土地区保温护道的设置原则[J].铁道标准设计，2008（2）：26-28.