铁路褥垫层施工施工浅谈

辛明辉、刘雪松、王文永、吕世鲲、唐海波

中建铁路投资建设集团有限公司、广西柳梧铁路有限公司 北京中铁诚业工程建设监理有限公司    

摘要：褥垫层技术是铁路复合地基施工的关键技术，对复合地基具备较好的处理效果，基于褥垫层技术对复合地基的影响，研究了铁路复合垫层技术的具体运用要点，包含褥垫层工程材料、工程机械设备和施工条件、褥垫层施工技术和运用关键点。本文从螺杆桩复核地基处理的工艺原理，工艺流程，主要工程材料的要求，人员及机具设备要求和质量要求等多方面阐述了螺杆桩褥垫层施工，为铁路螺杆桩地基处理褥垫层施工质量提升具有指导意义。

关键词：道路；复合型地基；褥垫层技术；运用要点

1、前言

褥垫层技术是螺杆桩复合地基的一个核心技术，复合地基的许多特性都与褥垫层有关。褥垫层的主要作用是保证桩、土共同承担荷载；调整桩、土荷载分担比；减少基础底面的应力集中；调整桩、土水平荷载的分担；大幅提高复合地基承载力。

螺杆桩复合地基是由螺杆桩、桩间土、褥垫层三部分组成，它具有施工速度快、工期短、质量容易控制及工程造价低廉等特点，目前在铁路地基处理中已经得到广泛应用，在螺杆桩地基处理中也得到推广应用。

2、工艺原理

褥垫层主要指的是在铁路复合型地基中，由适度薄厚的散体颗粒物原材料构成的基础与桩间的结构层。在铁路复合型地基处理中，褥垫层是关键技术之一，其主要功能表现在下述一些层面：一方面使桩和土壤层共同承担载荷，在道路工程施工环节中，假如路基工程不具备褥垫层，则路基与桩直接接触，产生比较大的垂直载荷，桩在长期性垂直载荷下，会使桩发生相应程度上的沉降，载荷力向软土壤层转移，在长期作用下，桩承担的垂直载荷能力将再次降低，软土壤层承担的载荷能力将持续提升。针对复合型地基，假如地基承担越来越多的垂直荷载，则桩与桩间土会造成相应的形变，在设定相应壁厚的褥垫层时，桩会往上插入，褥垫层充分发挥填补作用，在桩间的土壤层填补调节下，使桩与土壤层共同承担垂直荷载。另一方面，褥垫层的铺砌可以调节桩与土壤层间的应力比，因为桩自身具备较大的模量，也有很大的桩土内应力，在褥垫层的作用下，可以调节桩与桩间土的应力比，充分运用桩自身的作用，伴随着褥垫层厚度的提升，桩与土壤层间的内应力持续降低，直到达到一定数值，桩与桩间土的承载力都可以得到充分运用，提高桩与桩间土的整体性，提升复合地基承载力，进而提升项目的整体质量。此外，褥垫层可以改进路基工程底端的应力状态，在具体作业流程中，桩自身属于刚性，在这样的情况下，桩基础应力，在相应的程度上会毁坏地基，褥垫层铺装，可以改进路基工程底端的应力状态，降低桩对路基工程的应力，保证路基工程的整体稳定度。

螺杆桩桩顶褥垫层共分三层，底层碎石垫层+土工格栅+顶层碎石垫层。底层碎石垫层20cm，土工格栅铺设于第一层碎石垫层上，在铺10cm的碎石，将土工格栅端头折返至第二层顶，深入垫层2m，后铺设第三层20cm碎石垫层。

褥垫层施工采用纵向分区段逐层铺设施工方法。纵向分段长度根据现场实际情况而定，为方便施工，一般以150～200m分为一区段。两区段之间纵向每层按要求搭接处理。各区段可按照平行流水作业组织施工。

每一区段褥垫层施工顺序：0.2m厚碎石→双向土工格栅→0.1m厚碎石→0.2m厚碎石。

3、工艺流程及操作要点

铺设底层碎石垫层前应平整桩基施工完成的地面，清理出余土，碾压密实，桩帽土模成型并完成桩帽施工；螺杆桩和桩间土应按要求检测合格。螺杆桩一般应作桩身强度检测、小应变桩身完整性检测、单桩承载力检测、复合地基承载力及变形模量检测；桩间土一般应作压实度检测。

采用自卸式汽车运输填料，小型推土机摊铺，平地机平整，压路机碾压。

底层碎石垫层采用小型料斗车布料，人工摊铺或小型推土机向前推铺，整段推铺完成后，用平地机精平，达到要求的松铺厚度后，用压路机进行碾压，碾压遍数根据现场试验检测确定，孔隙率和压实度达到规定指标。

底层碎石垫层禁止采用大型装载机上料，避免挤压桩间土造成螺杆桩断桩。

顶层碎石宜采用分层填筑压实施工，碾压时，各区段交接处互相重叠压实，纵向搭接长度不得小于2m，纵向行与行之间的轮迹重叠不小于40cm，上下两层填筑接头应错开不小于3m。每层的压实厚度不宜超过30cm，最小压实厚度不应小于10cm。

土工格栅在铺设时，幅与幅之间纵向连接采用搭接法，其搭接宽度为30cm。土工格栅采用塑料扣绑扎的连接措施，确保连接强度不低于设计允许强度。

铺设多层土工合成材料时，其上、下层接缝交替错开，错开距离不小于0.5m。

铺设土工合成材料前整平下承层，填料不得有刺破土工织物的尖石，树根等物，铺设时绷紧、拉直，紧贴下承层，不得褶皱和破坏。

土工格栅铺设按设计要求进行回折处理。

严禁碾压机械直接在土工格栅表面上进行碾压。

3.1搭接段施工

每区段各施工层间呈台阶状预留一定长度，便于与下一区段同层材料搭接。预留长度一般不小于2m。

控制好搭接段每层标高，保证两区段每层在同一高度搭接，搭接不能错层。

搭接段碎石垫层、砂垫层铺平碾压、土工格栅搭接应重点控制，并设置检测点，确保搭接段各项检测指标满足要求。

4、主要工程材料要求

4.1、碎石

碎石垫层采用未风化的干净砾石或碎石，按5～31.5mm连续级配碎石考虑，不含草根、垃圾等杂质，含泥量不大于5%，可加入一定量的细颗粒。

检测数量：同一产地、品种、规格连续进场3000m3为一检验批，当不足3000 m3时也按一批计，监理见证检验20%。

4.2、土工格栅

土工格栅材料要求：最大拉应变10%对应的抗拉强度不小于120KN/m；节点处强度不应小于格栅经、纬向强度，且在受力情况下不产生滑移或撕裂；-45摄氏度低温下冻融循环200次抗拉强度不小于设计标准值。

土工格栅主要技术指标应符合设计要求，材料进场时应进行现场验收，查验每批产品出厂合格证、性能报告单，并按规定进行抽样检验。

检测数量：同一厂家、品种、批号的材料，每10000m2为一批，不足10000m2也按一批计，每批抽样检验1组，监理见证检验20%。

5、主要设备、机具要求

褥垫层施工用到的主要机械有自卸汽车、小型料斗车、小型推土机、压路机、平地机、小货车等。

6、劳动力要求

除机械设备操作手外，另外需配备6～8人，主要工作：人工摊铺土工格栅，搭接土工格栅；人工配合上料；人工配合平整、碾压等。

7、质量把控指标要求

碎石、砂砾石垫层施工的各项允许偏差、检验数量及检验方法如下表规定：

表9-1主要控制项目表

序号	检验项目	允许偏差	施工单位检验数量	检验方法
1	材料	符合设计要求	每批抽样检验1组	现场抽样检验、观察
2	铺设位置	符合设计要求	沿线路纵向每100m抽样检验3处	观察、测量
3	压实质量	符合设计要求	沿线路纵向每100m抽样检验3处，其中路基中间1点，两侧距离路基边缘2m处各1点	按《铁路工程土工试验规程》（TB10102）规定的方法检验。砂垫层采用环刀法检测干密度和相对密度。

表9-2一般项目表

序号	检验项目	允许偏差	施工单位检验数量	检验方法
1	铺设范围	不小于设计值	沿线路纵向每100m抽样检验5处	尺量
2	厚度	不小于设计值	沿线路纵向每100m抽样检验5处	尺量
3	顶面高程	+50mm，-20mm	沿线路纵向每100m抽样检验5处	水准仪测量
4	横坡	±0.5%	沿线路纵向每100m抽样检验5个断面	坡度尺量

土工格栅施工的的各项允许偏差、检验数量及检验方法如下表规定：

9-3土工格栅质量控制表

序号	检验项目		允许偏差	施工单位检验数量	检验方法
1	材料规格、品种及质量		满足设计要求	每批抽样检验1组	质量证明文件及抽样试验
2	铺设层数、方向及连接方法		满足设计要求	沿线路纵向每100m抽样检验5处	观察、尺量
3	铺设范围	不小于设计值		沿线路纵向每100m抽样检验3处，且每检验批不少于3处	尺量、检查施工记录
4	搭接宽度	+50mm，0
5	竖向间距	±30mm
6	上下层接缝错开距离	±50mm
7	回折长度	±50mm

参考文献

[1]李润状. 浅谈褥垫层施工质量控制[J]. 城市建设理论研究（电子版）,2013(12).

[2]张威. 浅谈褥垫层施工[J]. 城市建设理论研究（电子版）,2012(18).