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高速铁路路基水泥级配碎石填筑质量控制与评价

高速铁路路基水泥级配碎石填筑时经常出现分层碾压不密实、不胶凝板结的现象,碾压后呈松散或集料离析状态,部分人员认为压实质量控制指标合格就代表结构质量也是合格的,对碾压成型后结构的合格状态并不清楚。本文从水泥级配碎石填筑压实质量过程控制、检查验收、合格评判等方面进行系统分析和研究,对如何做好压实质量控制、快速准确评价填筑质量等提出建议。

1 水泥级配碎石功能与特性

1.1 基床表层水泥级配碎石功能

(1)传递和扩散轨道荷载,减少和降低轮轨相互作用噪音。

(2)防止有砟轨道道砟与基床表面土的相互渗混。

(3)防止暴雨时地表水对路基表面的冲刷和地下水的反渗。

游客感知价值研究通常将感知价值维度置于一个层次,缺乏对各维度间关系的分析。本研究包括两个部分,第一部分,运用阶梯访谈法绘制游客“属性-结果-目的”3个层次的感知结构价值图,提出相应假设。第二部分,运用SPSS20.0对样本数据进行探索性因子分析,并对“属性-结果层”“结果-目的层”的因子进行多元回归分析,验证假设并且构建乡村游客中心的游客感知价值层次模型。

(4)隔温和防止基床冻害。

1.2 路桥隧过渡段水泥级配碎石功能

路基与桥梁过渡段、路基与隧道过渡段水泥级配碎石除了具有基床表层水泥级配碎石的功能外,其最主要的功能是实现桥梁、隧道结构物与路基结构物之间的刚度平稳过渡,以保证列车高速运行时的高平顺性和高稳定性。

对于我国现在的市场状况来说,市场主要是依据消费者的需求而存在的,属于买方市场。但是我国在当下的环境中,大多数的企业不具备相应的市场开发能力。在这些企业之中,部分企业的产品不能够做到与时俱进,产品种类少,并且企业相应的技术部门不具备产品创新意识和市场开拓能力。因此,在市场激烈的竞争之下,很多企业生存困难,并且完全丧失自己的核心竞争力,以至于相应的企业最终会被市场淘汰[3]。

1.3 水泥级配碎石结构胶凝板结特性

级配碎石相互作用磨损产生的石粉具有胶凝板结特性,级配碎石在石粉作用下通过碾压互相咬合,形成了具有较高力学强度和水稳性的结构。如果再掺加一定质量比例的水泥,在水泥等胶凝板结材料的作用下,碾压成型后的结构胶凝板结效果更明显、内部结构更密实、刚度更大。

2 水泥级配碎石水泥掺量及压实指标

2.1 水泥级配碎石水泥掺量

为满足高速铁路路基高平顺性和高稳定性要求,在路基与桥梁过渡段、路基与隧道过渡段、基层表层等重要部位常采用水泥级配碎石进行填筑,以满足路基结构承载力和不同结构物之间的刚度平稳过渡,减少不均匀沉降。目前,水泥级配碎石中水泥掺量主要为3%和5% 2种类型,少量选用8%。

根据水泥级配碎石应具有的功能,碎石母材通常具有高强度、高弹模、耐磨损和密实隔水等特点。施工现场一般采用三级配或四级配碎石拌制而成。

2.2 压实指标

目前,施工质量验收标准中明确说明,水泥级配碎石压实质量采用物理指标和力学指标进行双控,物理指标为压实系数K,力学指标为地基系数K30和动态变形模量 Evd。

3 质量控制

3.1 施工准备

3.1.1 料源选择

(1)石材选择。由于级配碎石结构具有胶凝板结的性能要求,因此其石粉应由具有较好胶凝板结性能的母材提供。实践表明,石灰岩的石粉胶凝板结性能最好,因此应优先选用石灰岩,尤其是外观呈褐色或青色的石灰岩,不宜选用花岗岩、砂岩类母材。如果不得不选用花岗岩作为母材时,宜在设计掺量的基础上适当提高水泥掺量,以保证其胶凝板结效果。

(2)碎石加工。碎石加工应按照工艺标准进行,按不同级配进行筛分,形成三级配或四级配碎石,不宜直接采用卵石或天然石。当采用三级配或四级配碎石时,最小的级配选取5 mm以下的颗粒(俗称石粉)起填充和胶凝板结作用。严禁采用砂或其他风化类或泥土类的细颗粒来充当石粉,不得掺入膨胀性碎石。

3.1.2 拌和站建立

水泥级配碎石应采用场拌方式集中自动拌制,确保计量准确、拌和均匀,不得采用路拌或人工拌和。

本文以31个省份为研究对象,对1978~2017年我国要素禀赋重心和经济重心耦合趋势进行研究,从而更好地刻画了我国要素禀赋分布格局的动态演进过程。结果显示,改革开放以来我国劳动力重心较为稳定,资本重心表现出阶段性移动特征,劳均资本重心在不同时期空间上呈相对稳定的渐进式变化。

(1)拌和站选址。拌和站位置的选择应充分考虑拌和站至施工现场的运输时间,确保在延迟时间内完成级配碎石碾压。

(2)料仓配置。无论是采用三级配还是四级配,每个级配碎石拌和站均需配置1个料仓、1个水泥仓和1个储水罐。水泥仓、石粉仓必须采取防水防潮措施,防止石粉或水泥受潮或受水浸泡,无法发挥胶凝板结作用。

3.1.3 配合比设计

(1)碎石筛分试验。通过碎石筛分试验,确定每个碎石级配的粒径范围。

(2)理论配合比设计。当采用三级配时,粒径分布分别为5 mm以下、5~16 mm、16~31.5 mm;当采用四级配时,粒径分布分别为5 mm以下、5~10 mm、10~20 mm、20~31.5 mm。各级配碎石的比例应通过试验选定,其中,5 mm以下石粉级配所占比例一般控制在40%~50%,不宜过低也不宜过高。若比例过低,对级配碎石结构胶凝板结作用不利;若比例过高,对级配碎石结构承载指标不利。

(3)施工配合比选定。根据设计的理论配合比,选择适当场所进行现场试拌工艺试验,验证理论配合比的实施效果,进一步修正完善后形成施工配合比。

3.1.4 工艺试验

由于组织有力,措施得当,麻江县石漠化综合治理工程质量、计划任务完成较好,效益显著。该县2008、2011年度石漠化综合治理工程被黔东南州发改委组织的验收组评定为优良工程,该县也因工作突出分别于2009、2012年被贵州省发改委评为全省石漠化综合治理先进县之一,并在次年项目资金安排上分别获得200万元、100万元的奖补。

(1)工艺参数的确定。在级配碎石材质、拌和站建设、施工配合比选定及施工机械等相关工作准备就绪后,应选择一段路基开展路基填筑工艺试验,确定各项工艺参数,形成工艺总结报告,按程序经批准后进行大面积填筑施工。

(2)延迟时间的确定。水泥级配碎石压实指标室内试验通常是在拌和后1 h内完成,考虑到拌和站至施工现场的运输时间以及现场的施工准备时间,现场施工一般在拌和后3~5 h完成。由于加水后的拌和料具有随时间变化而性能有所不同的特点,因此在进行路基填筑工艺试验时,应进行延迟试验,确定延迟时间,以确保现场碾压成型在延迟时间内完成。鉴于国内水泥的初凝时间大多在3~5 h,原有的相关规范要求水泥级配碎石碾压宜在4 h内完成,该时限是根据施工经验确定的一个大概时间。为了提高延迟时间确定的科学性和准确性,在2018版10751-2018《高速铁路路基工程施工质量验收标准》中已明确要求通过工艺试验确定碾压成型延迟时间,不再按4 h控制。

第一,加强水利财务工作,是贯彻落实中央决策部署、建立水利投入稳定增长机制的迫切需要。2011年中央1号文件和中央水利工作会议明确提出,要建立水利投入稳定增长机制。2011年以来,各地、各部门认真贯彻中央决策部署,推动水利投资实现较大幅度增长,初步发挥了政策效力。但要看到,一些配套政策措施还没有出台,有的政策落实得还不够好,水利投资整体水平特别是地方配套资金与实际需求相比依然存在较大缺口。必须紧紧抓住全党全社会重视水利的极好战略机遇,继续在细化实化和用足用好政策上狠下工夫,积极争取加大公共财政投入力度,逐步形成以政府投入为主导、金融部门大力支持、社会力量广泛参与的多元化水利投入格局。

“一带一路”建设需要大量的熟悉当地语言及文化风俗的非通用语人才,而培养相关人才的多样化教学手段及培养模式,需要丰富的非通用语外语类资源为其提供支持与保障,非通用语外语类资源成为“一带一路”背景下图书馆资源建设中不可或缺的重要组成部分。为更好地服务于“一带一路”建设,图书馆应积极拓宽采访渠道,丰富自有资源建设,加强非通用语种资源的共建共享[6];通过宣传推广提高非通用语种文献资源利用率[7];关志英更进一步提出重视多区域多语种文献资源体系的建设[8]。

3.2 施工过程控制

3.2.1 拌制

严格按级配碎石施工配合比进行拌制,拌制过程中及时检测碎石级配、水泥含量和含水率,准确记录加入石粉或水泥后与水开始搅拌的时间,为现场控制碾压时间提供依据,避免出现超过延迟时间碾压的现象。

基于以上的智慧水务顶层设计,需要一整套智慧水务建设的理念、策略及建设步骤来将智慧水务顶层设计进行落地。如(见图3)智慧水务建设理念、策略、步骤符合绝大部分水务公司的需要。

3.2.2 运输

级配碎石拌和检验合格后应尽快运输至施工现场,运输过程中应采取措施防止水分损失或遭雨水浸泡,确保在延迟时间内完成碾压。

3.2.3 摊铺碾压

体验式教育实践全程化,贯穿于学校整个教师教育中。体验式教育实践的过程就是学生不断体察、感悟、思考、探究的过程,在潜移默化和循序渐进中去学会知识、掌握技能、提升素养、提高专业技能。体验可分为四个阶段:第一,个体亲身经历,体察情境阶段;第二,个体概括总结,形成经验阶段;第三,个体检验适应,巩固经验阶段;第四,个体思考感悟,提升经验阶段。这四个阶段需不断地体验、感悟,不断地思考升华,最终达成目标。可见,体验式教育实践的过程必然是全程化的,贯穿于整个的教师教育中。起自师范生走进校门,终至师范生走上岗位。

严格按工艺总结报告的工艺参数进行摊铺碾压,并确保在延迟时间内完成碾压。

3.2.4 覆盖保水养护

冬季昼夜温差大、干燥多风,寒潮一波接一波。冬季最难受的可能属鼻炎患者了,流鼻涕、打喷嚏、鼻子不通等症状常有发生。在鼻子不通影响生活时,不妨用辛夷、薄荷、苍耳子3味中药制成中药香囊,通过佩戴、经常嗅闻来帮助通鼻窍,缓解不适。辛夷、苍耳子皆为辛温之品,薄荷清利咽喉,将辛夷、薄荷、苍耳子混合研成粗末,用纱布包好装入香囊内,白天佩戴,晚上放在枕边,十分适合患有慢性鼻炎、上颌窦炎、过敏性鼻炎等疾病的人群使用。除此之外,对于脾胃虚弱的胃炎患者,可用丁香、高良姜、小茴香、白芷、花椒等制成香囊,放置在中脘穴处。

级配碎石每层碾压完成并检验合格后,方可进行上层填筑。层间填筑间隔期间要及时覆盖保水养护,最顶层完成后要覆盖保水养护至少7天。

4 成型检查与分析

现场破检发现,水泥级配碎石的压实效果、胶凝板结效果、强度与水泥改良土类似,水泥改良土中力学指标K30、Ev2不起主控作用,因此采用无侧限抗压强度对板结效果进行评价更直观、更符合实际。旧版TB 10751-2010《高速铁路路基工程施工质量验收标准》中明确指出,水泥级配碎石压实质量检测指标为压实系数K、地基系数K30、动态变形模量Evd,这3个质量控制指标比较容易达到,尤其掺加水泥的级配碎石更容易达到。水泥级配碎石碾压成型后不仅以上3个质量检测指标要满足要求,同时要保证路基填筑结构物达到“内在密实、板结良好”的要求,因此,在2018版TB 10751-2018《高速铁路路基工程施工质量验收标准》中,对水泥改良土、水泥级配碎石的压实质量评价均增加了“内在密实、板结良好”定性质量表述,为通过破检目测快速评判水泥级配碎石压实质量提供了依据。

对高速铁路路基级配碎石压实质量进行检查时,不仅应关注压实质量指标,同时应注重采用破检或钻芯手段对级配碎石碾压质量进行检查。级配碎石压实系数 K、地基系数K30和动态变形模量Evd等指标容易“失真”,压实板结效果的检测对于评判路基压实质量具有重要意义。因此,除了在施工过程中严格进行过程控制外,还需要增加成型后的质量检查,尤其采用挖机破检或钻芯检查十分必要。高速铁路路基成型板结效果的检查主要包括以下方面。

4.1 铺设范围检查

(1)过渡段检查时,采用量测方式对过渡段填筑长度、宽度及坡度是否符合设计要求进行检查;采用侧面挖机破检或路基中间钻芯的方式,检查压实质量是否“内在密实、板结良好”,同时核查分层填筑厚度是否符合工艺试验总结要求。

此次大直径水力旋流器的更换,为后续粉精煤系统的改造提供了实验数据和参考依据。大直径水力旋流器结构简单,现场管理方便,避免了小直径水力旋流器组因单个旋流器堵塞而造成溢流跑粗的现象,降低了生产事故率。

(2)基层表层检查时,采用量测方式对铺设的里程范围及宽度是否符合设计要求进行检查;采用侧面挖机破检或路基中间钻芯方式,检查压实质量是否“内在密实、板结良好”,同时核查分层填筑厚度是否符合工艺试验总结要求。

4.2 内在质量检查

采用锤击、挖机或钻芯方式进行破检,目测水泥级配碎石破检剖面外观情况,评判内在质量,从级配均匀性、碾压密实性和胶凝板结整体性3个方面观察破检面特性。

(1)合格图样。水泥级配碎石压实成型后合格特征是表面呈现微微“泛浆”现象;到达养护龄期后,表面坚硬、密实、平整。采用镐锹、挖机破检时,几乎无法开挖,十分坚硬,破检或钻芯后,断面混合料级配均匀、内在密实、板结良好,类似素混凝土结构,见图1~图4。

图1 碾压成型表面“泛浆”

图2 镐锹破检坚硬

图3 切割机破检内在密实、胶凝板结良好

图4 钻芯取样成型完整、内在密实

(2)不合格图样。水泥级配碎石压实成型后不合格特征是镐锹或挖机开挖比较容易,开挖后呈松散状态,不密实、不板结,级配不均匀,存在集料窝、明显松散等现象,见图5~图8。

4.3 不合格原因分析

造成级配碎石不密实、不板结的原因有以下方面:①级配碎石母材选择不当,尤其5 mm以下级配石粉胶凝板结作用较弱;②碎石级配不良,搅拌不均匀,存在“集料窝”现象;③水泥掺量不足,无法达到级配碎石之间的胶凝板结作用要求;④含水率不足,覆盖洒水养护不到位,胶凝板结效果不良;⑤碾压成型时间超过延迟时间,造成二次碾压破坏。

5 思考与建议

5.1 检验与质量间的关系

(1)正确处理实测实量数据与破检目测外观质量的关系。在现行规范标准中,工程质量评价标准包括实测实量检测指标和外观质量2个方面,两者互相印证补充,缺一不可。在路基施工规程中,对水泥改良土碾压质量就有“水泥改良土碾压后压实层面应平整,不应有明显轮迹”的外观质量定性要求,说明改良土的压实系数、无侧限抗压强度指标与碾压表面的“痕迹”有关,如果压实系数、无侧限抗压强度达标了,其表面应该密实,且不应该出现明显痕迹;反之,如果分层表面还存在明显的碾压痕迹,则说明分层碾压还不密实、不达标,压实质量指标不一定达标。因此,在进行质量控制时,不仅要依据规范标准中明确的量化指标进行检查,更要了解工程质量合格所隐含的特征要求,通过破检或目测对施工质量进行评判,提高工作效率。对存在较大争议的问题,则需要借助检测仪器对相关指标进行复测,以进一步核实。

(2)正确处理级配碎石压实指标与破检钻芯外观质量之间的关系。路基工程填料中,水泥改良土、A组填料、级配碎石、水泥级配碎石是4种最好的填料,其力学性能指标是依次增强的。进行质量控制时需要对规范要求的级配良好、内在密实、板结良好等定性质量概念有全面了解,如果一味强调“试验检测数据”,可能会出现误判、漏判,甚至出现放行不合格现象,留下质量隐患。

图5 破检后明显松散、无凝结状态

图6 破检后不密实、不板结,整体性不良

图7 路基表面集料窝

图8 破检后集料离散

5.2 建议

(1)尽管2018版TB 10751-2018《高速铁路路基工程施工质量验收标准》中对水泥级配碎石压实质量增加了“内在密实、板结良好”的定性评价,比2010版TB 10751-2010《高速铁路路基工程施工质量验收标准》评价更加全面,但是仍存在完善空间,例如,是否可以比照水泥改良土增加钻芯芯样的无侧限抗压强度指标,比照高速公路路基水稳层增加钻芯芯样的弯沉值质量指标等,采用钻芯取样的方式,通过芯样的完整性和抗压强度来评价水泥级配碎石的压实质量,这比压实系数K、地基系数K30、动态变形模量Evd等评价指标更直观明了。

(2)增加水泥级配碎石芯样完整性指标。该指标主要是保证水泥级配碎石压实后必须达到内在密实、板结良好,通过钻芯芯样完整性来评价水泥级配碎石压实后的内在密实性能和板结效果。

中国是人口大国,水资源含量相对较少,目前面临着严重的水资源危机。在农业中,农田灌溉属于一项用水量较大的项目,在农田灌溉过程中可合理的优化农田灌溉技术,在节约水资源的基础上达到对农田的灌溉。随着科技的不断创新,相关技术与节水相互促进与发展,能有效的保障水资源的合理配置。在农田水利当中,应该运用科学的灌溉制度,并在节约水资源的基础上,提升农田的生产效率,有效实现水利工程的可持续进步与发展,一方面能够对水资源配置进行合理的优化和管理,另外也能有效的促进农业经济的可持续进步与发展[2]。

(3)增加水泥级配碎石芯样抗压强度指标。该指标主要是保证水泥级配碎石压实后必须达到规定的刚度或强度。可比照路基水泥改良土“无侧限抗压强度”的要求,增加“芯样抗压强度”,也可比照高速公路水泥稳定层的指标,增加“钻芯抗压强度”或“弯沉抗折强度”进行质量控制。

因改造方案采取“隔三换一”的原则进行短轨枕更换,轨道稳定性较原状态有所降低,尤其是在高温季节施工,可能会发生胀轨等影响安全的情况,因此,需对无缝线路状态施工的可行性必进行深入分析。

参考文献

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[2]中国铁路总公司.Q/CR 9602-2015 高速铁路路基工程施工技术规程[S].北京:中国铁道出版社,2015.

[3]中华人民共和国铁道部.TB 10751-2010 高速铁路路基工程施工质量验收标准[S].北京:中国铁道出版社,2010.

[4]中华人民共和国铁道部.TB 10102-2010 铁路工程土工试验规程[S].北京:中国铁道出版社,2010.

[5]国家铁路局.TB10751-2018高速铁路路基工程施工质量验收标准[S].北京:中国铁道出版社,2018.

[6]中华人民共和国国家质量监督检验检验总局.GB/T 19001-2016 质量管理体系标准[S].北京:中国标准出版社,2016.

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[12]乔安文.武广铁路客运专线路基过渡段施工技术[J].铁道标准设计,2010(1).

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