【关键词】高铁施工；软土地基；抛填片石和强夯；施工工艺
随着人们生活水平不断提高，高铁的快速舒适环保的优势得到人们的广泛推崇，其成为人们办公与旅行的重要方式。就当前而言，我国也在积极地建设与推销高铁，不仅对国民经济发展强力助推,更满足了人民对美好生活的需要。速度快、运行平稳是高铁运输的主要优势,而其之所以能运行平稳主要是对路基工后沉降量的严格控制,特别是针对软土地基采用适合的处理工艺具有重要的意义，本文将重点介绍高铁施工中软土地基（鱼塘、湖滨等）采用抛填片石和强夯结合的施工工艺。
1.抛填片石与强夯的加固机理以及力学模型分析
1.1抛填片石的加固机理
抛填片石是路线通过鱼塘等软土地基时作为浅层处理的常用方法，利用高强度和耐风化的石材提高路基强度并将线路上部荷载传递至软弱地基，使原地基中承受应力减至允许承载范围内。
1.2强夯的加固机理
强夯法以利用大冲击动能作用于地基上或路堤本身，使受冲击范围产主较大瞬时沉降，一般可使土壤中孔隙减少60%，具体夯点的沉降量达l米左右，强度可提高2～3倍。
1.3强夯的力学模型分析
强夯的力学模型按动力固结理论模型理解，具体从三个方面来解释：一是土体可压缩问题：由于土中有机物的分解，土中总存在一些微小气泡，其体积占整个体积的1～3%，最多可达4%。二是变孔径问题：夯击能主要转换成波的形式往土中传递，使土中的应力场重新分布。三是弹簧常数问题：土颗粒周围的结合水具有部分固体的性质，由于振动或温度上升，而使部分弱结合水变成自由水，因而使土的强度降低。
2.抛填片石与强夯结合的设计
2.1工程概况
本文以我国第一条高铁试验线——秦沈客运专线A21标段为例，该标段路基工程位于沈阳市与新民市交界处，系属辽河下游冲积平原，地面相对高差变化不大。整体呈西低（沟帮子）东高（沈阳），线路路基均设在稻田地上，穿越四处大鱼塘、百余条排灌渠，全部路基和结构物均座落在软弱和软土地基上。特别是其中的DK403段，该段线路以填方通过鱼塘，鱼塘水深2.17—6.05m，淤泥厚0.4～0.6m。地质情况为：自原地面起上层7.5—8.5m为砂粘土，基本承载力为0.1MPa左右，下层依次为7.5m中砂，3m砂粘土、砾砂。设计采用抛填片石对鱼塘底部挤淤和对抛填片石段路基进行强夯处理相结合，先采用抛填片石将鱼塘底部淤泥挤出路基范围，再通过强夯对所抛填的片石路基进行挤压密实。累计抛填片石113436m3，片石强夯面积实际为12012m2，片石上铺0.3m厚的碎石垫层。
2.2强夯的深度检算
项目部技术人员按照图纸设计要求的夯锤自重10t、自由落体高度15m计算，动能作用深度可以8米左右，完全满足对路基抛填片石部分和鱼塘底部土层的加固作用。
2.3夯击遍数及间歇时间
在夯点试验时根据抛填厚度和基地土壤承载力情况确定了夯击遍数，按照每次夯击沉降量确定了采用先点夯两遍再满夯一遍，并根据孔隙水压力消减将两遍之间的时间差确定为15天。
2.4片石选用、加固范围及夯点布置：
根据施调资料，对该鱼塘抛填料选择了新民市凉山和法库两个石场供料，同时对石场提出供料技术标准——直径≥30cm且厚度≥15cm片石，该填料经项目部和局指中心试验室检验完全符合技术要求。整体路基加固范围为护坡道宽度以内，现场考虑该段线路左侧为鱼塘水面，为防止强夯吊机和夯锤出现安全隐患，布点时向内侧回收1米，夯点布置采用正方形布点，间距3.5米。
3.抛填片石与强夯施工
3.1机具及设备选用
强夯机采用两台50t履带吊车改装，夯锤提升至15m位置处时自由落体，提升高度由自动脱钩器的钢丝绳控制。夯锤由项目部维修班现场自制，采用10mm钢板外壳加焊5mm内撑钢板形成2m×2m×1m立方体，空隙采用混凝土灌注，保证10t自重，夯锤底面积4m2，锤体设φ30cm排气孔4个。
3.2施工方法
3.2.1抛填片石
为了确保路基中线准确性，在抛填开始施工前组织测量员精准放线，控制线路左侧边坡坡角位置，作为抛填实际控制线。由于客专路堤右侧边线有施工便道，具体施工时利用便道以及鱼塘地势右高左低之优势，将原设计方案中的以路基中线向两侧抛填，改为从路基右侧向左侧抛填。
3.2.2最佳夯击次数的确定
因秦沈客专为我国第一条高铁试验线，对工后沉降要求标准高，故在确定最佳夯击次数时以现场实测数据作为依据，用水准仪测量初始高程及每次夯击后标高，当前后两次夯击点的平均沉降量差值＜50mm时，该夯击次数即为最佳夯击次数。我部技术人员根据以上标准，测算出第一遍为七击，第二遍五击满足设计要求。
3.2.3夯击施工
现场施工采用将片石由自卸汽车和推土机填至设计标高以上50cm后强夯，测量员用红油漆标明夯点位置，夯机按试验点确定的击数进行夯击，现场两台夯机分左右半幅对角施工，当左半幅夯完后进行对角右半幅施工，当右半幅夯完后正好与对角左半幅时差15天，鱼塘底部土层孔隙水压消散基本完成，采用推土机对整段路基片石补充平整完后重复第二遍的夯击，最后补充片石至设计高程，平整后满夯一遍。
4.质量检验
为了检验抛填片石结合强夯法对地基的加固效果，项目部实验室选用标准贯入试验和现场静荷载试验结合检验承载力及处理实际深度，经试验K30值均达到170MPa/m以上，超过了设计要求值。经对该段及相邻路段路基的沉降观测，强夯段DK403+300累计沉降6.6cm，非强夯段DK403+000累计沉降16.1cm、DK403+650累计沉降23.3cm。特别是从持续进行两年的路基沉降观测结果来看，强夯地段的沉降远远小于相邻路段的沉降，表明强夯后其加固效果显著。
5.结束语
强夯不仅适用于碎石土、砂土、低饱和的粉土和粘性土，对高填方片石的挤密效果同样明显。该工法效果明显，操作简单，是较好的软土地基处理方法。由于本次强夯是在片石和水上进行，无法对底部土层进行试验，以检验强夯效果，这是本次施工的不足之处。
根据施工员现场观察和技术员数据积累，强夯中对落距和击数确定是质量控制关键点，具体操作中须严格要求工人执行夯击试验点取得的数据，现场施工时由技术员和安质员不定期抽查，根据下沉量对击数适当调整以满足设计要求。
我项目部为节约资金未采用购买铁质夯锤，而是自行设计了钢板外壳内灌C30混凝土，结果施工中夯锤棱角部分松散近20cm，表层钢板大面积损坏后又重新帮焊，强夯施工完成时该锤已基本报废，因此混凝土夯锤在以后施工中应做成圆形且底部为弧形，或采用铁质实心圆锤。
【参考文献】
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