铁路建设利用凝灰岩资源加工碎石道砟的质量控制

张嘉椿

【摘 要】通过对浙江沿海铁路凝灰岩资源的调查分析,针对道砟依靠从地方临时性采购的现实,提出对策与措施,基本解决道砟来源和质量控制两大问题,同时在建立和完善道砟质量控制体系方面进行了探索和尝试.

【期刊名称】《上海铁道科技》

【年(卷),期】2009(000)003

【总页数】3页(P93-94,99)

【关键词】凝灰岩资源;碎石道砟质量控制

【作 者】张嘉椿

【作者单位】上海铁路局工务处

【正文语种】中 文

【中图分类】U2

2004年底开工建设的东南沿海铁路是连接长江、珠江三角洲的Ⅰ级干线，也是《中长期铁路网规划》中“四纵四横”客运专线的四纵之一。其中上海局管内浙江段全长351.68km，一次双线电气化，计划于2008年底建成通车。正线、站线铺轨总里程823.5km，铺架工期18个月，需要一级道碴200万方以上。因为工程不设永久性采石场，碎石道砟来源和质量就成为工程关注的重点之一。

1 问题的提出

1.1 所需砟源能否就地解决

（1）因沿海铁路建设不设永久性铁路采石场，如从其它地区大量调运道砟既不经济,也不现实。而且沿海铁路全线穿越山区丘陵、桥隧相连，工程设计要求路基面须预铺15cm道砟，经压实后，一次性铺设长轨条，这部分道砟在线路开通前最经济、最现实的方法是沿线多点布置，就地采购、采用汽车运输。

（2）浙江东南沿海地区,受中生代火山剧烈活动控制,火山碎屑岩系几乎覆盖全区,堆积厚度达数千米。岩性以酸性熔岩和火山碎屑岩为主。有熔岩出露的天台山、雁荡山等是著名的旅游胜地，严禁开山采石。因此，道砟主要来源除火山碎屑岩系外，别无选择，并以凝灰岩为主。能否从凝灰岩中选择出符合铁路一级道砟材质要求的资源，是第一个问题焦点。

1.2 所需道砟质量能否保证

因沿海铁路建设不设永久性铁路采石场，所需道砟只能依靠地方临时性场（厂）供应。建设用砟不但具有数量大、时间短、一次性和多点布置、初期汽车运输等特点。而且开采、加工、储存都是在露天条件下进行，道砟质量受到开采方式、加工工艺、气候条件等因素的动态影响。即使从凝灰岩中选择出符合铁路一级道砟材质要求的资源，但能否控制住道砟质量，就成为第二个问题的焦点。

2 调查与分析

为了掌握浙江东南沿海地区凝灰岩的资源条件和分布情况，2006年10月我局组织专业技术人员进行了实地考察，此次考察行程二千余公里，对沿线所辖市县的资源及露天采矿业的状况作了比较全面的了解，并对部分露天矿山进行走访调查，收集地质报告20余份。

2.1 对凝灰岩的岩性类型对比分析

从调查的情况看，沿线矿山场（厂）家凝灰岩资源的岩性主要有三种类型，按其成因类型和形成机理进行分析：

⑴沉凝灰岩。沉火山碎屑岩是火山碎屑岩和正常沉积岩间的过渡类型，火山碎屑物质占90%～50%，正常沉积物质占10%～50%，经压积和水化学物胶结成岩。正常沉积物质成份除陆源砂泥外，还可能有化学及生物等成份。岩石具有结构致密性差，容重较小，孔隙率大，强度低等特征。不能满足道砟材质的需要。

⑵凝灰岩。凝灰岩是正常火山碎屑岩类型，其形成方式是高粘度、富含挥发组分的酸性、中酸性熔浆以强烈爆发形式喷出火山口并将熔岩柱炸碎。其中一部分粉碎的火山碎屑物，呈火山灰、玻屑等碎屑物，被抛入高空后，呈空降而大量堆积。火山碎屑含量＞90%，由＜2mm的火山碎屑组成，碎屑成分主要是火山灰，在一定压力作用下紧密镶嵌，并经水化学分解物质胶结而成的岩石。按其粒级还可分为粗、细、粉和微四种。大都岩石具有的结构致密性不够，容重较小、密度较低等特征。也不是理想的道砟材质选择对象。

⑶熔结凝灰岩。熔结凝灰岩其形成方式是高粘度、富含挥发组分的酸性、中酸性熔浆以强烈爆发形式喷出火山口并将熔岩柱炸碎。其中大部分或全部喷出火山口的熔岩碎屑物，没有被抛入高空，而呈白热状态的悬浮物混杂于火山气体之中，在一定坡度下，沿地面向四围高度扩散，构成由熔岩碎屑和气体所组成的特殊岩流--火山碎屑流。火山碎屑物堆积后，由于上覆堆积物的静压力及保持其自身的高温，使玻屑变形、扁平化，气孔大部分消失，从而使碎屑之间压聚熔结成岩。以这种方式形成的熔结凝灰岩在浙江东南沿海有相当大的分布，厚度也能达数百米，岩石主要由＜2mm的塑性玻屑和岩屑组成，斑晶和碎屑物呈不均匀分布，具有明显的熔结性，粒序层理不明显，颜色以灰色-深灰色为主，岩石致密坚硬。所以熔结凝灰岩不同于空降火山碎屑堆积而成的凝灰岩，也不同于一般熔岩流冷凝后所形成的熔岩。是火山碎屑岩类向熔岩过渡类型的岩石。在上述三类凝灰岩资源中最具希望选择为加工道砟的资源。

2.2 对凝灰岩材质指标的检验分析

为了证实上述的分析，有选择地采集12组岩样送北京铁科工程检测中心进行材质检验。检验结果见表1。

表1 ?

从表1中可以看出，12组岩样中，不合格1组，二级1组，一级10组，一级达标率83%。从表中各项指标可以看出：10组岩样符合一级道砟的岩样，除部分在渗透性能上有缺陷外，其它指标均达标，部分指标甚至达到特级道砟的标准，这10组检验，大都属于侏罗纪生成高坞组（J3g）或西山头组（J3x）的晶屑或玻屑-晶屑熔结凝灰岩，含角砾的检验指标较佳。这表明，熔结凝灰岩是浙江沿海铁路建设利用来加工道砟的比较理想的资源。

同样是熔结凝灰岩，苍南大岙山采石场检验为不合格，主要是道砟集料压碎率和容重两项指标不达标；乐清大横浦村采石场检验为二级，主要是道砟集料压碎率不达标。这与火山碎屑岩成岩条件有关，浙江东南沿海地区的火山活动可划分为三至五个大的喷发旋回，因火山碎屑岩成岩条件差别，力学性能相差悬殊，其间也可能夹有极不稳定沉积层和松散层。因此，在道砟资源解决的情况下，从源头上、全过程加强对道砟质量的控制成为当务之急。

3 对策与措施

3.1 健全制度

从2006年起先后公布了《上海铁路局路用石料管理办法》、《关于进一步明确铁路碎石道砟质量管理要求的通知》、《关于对地方道砟采购点质量管理实施要求的通知》、《上海铁路局路用石料产品质量检验员管理细则》等文件，从制度上形成闭环管理。

3.2 严格“三级检验”制度

铁路局工务主管部门提前介入，严格按照铁道行业标准《铁路碎石道砟》（TB2140-90）的要求进行“三级检验”管理，即进行资源性检验、生产检验和出场检验管理。

3.1.1 资源性检验

材质指标是自然形成，人为因素不能改变。因此，资源性检验是控制道砟质量的前提。资源性检验程序及内容：

（1）由铁路建设指挥部向铁路局提出资源性检验申请。同时，提供生产场（厂）相关的资料，包括采矿许可证，安全生产许可证，地质报告。

（2）铁路局审查上报的资料，对符合部、局有关规定要求的生产场（厂）复函批准。

（3）铁路局组织工务、建设部门和用砟单位共同见证取样，并将试样和检测委托书（见证单位和委托人共同签字盖公章）送北京铁科工程检测中心。

（4）铁路局（工务处）接到北京铁科工程检测中心的材质检测报告后。与建设部门一起对资源性检验合格的生产场（厂）进行生产检验，经检验合格的采石场，以局文形式报告铁道部，（附相关资料：包括GPS定位数据和生产场的影像资料）。

（5）铁道部运输局基础部审查铁路局上报的文件、资料，签发《铁路用道砟合格生产单位目录》（简称《目录》）。

（6）铁路局根据铁道部签发的《目录》，核发《上海铁路局铁路碎石道砟供应资格证》。

3.1.2 生产检验

道砟质量技术指标是以生产工艺来保证的。生产检验由路局组织专业技术人员进行，不能满足要求的，不予批准。生产检验主要内容：

（1）生产工艺流程是否按剥离-凿岩-爆破-荒料运输（排土）-破碎筛分（排砟）-成品运输-储料-装车的程序布置。

（2）开采是否贯彻“自上而下、先剥后采”的原则，是否实行平面分层开采。覆盖层和风化层剥离是否彻底。

（3）破碎筛分工艺是否采用两段（多段）闭路流程；振动筛是否采用双层（多层）筛钣，筛孔是否采用方孔筛眼，筛眼尺寸是否符合规定。

（4）储存的场地是否符合要求，排水是否畅通。

（5）按铁道部《铁路碎石道碴产品质量检验细则》（TKJC/T10-03-02）的要求，检验道砟的各项指标是否符合要求。

3.1.3 出场检验

出场检验是控制道砟质量指标的关键。铁路局明确了沿海铁路的临时道砟采购点由局属采石场质检员驻场全过程监督生产质量，从而初步建立起驻场质检员源头把关、工程监理动态把关、施工单位验收把关的质量控制体系。质检员主要职责：

（1）按规定对道砟生产全过程日常监测，每班目测结果填写（生产日记）。

（2）每周定期对道砟粒径级配、颗粒形状及清洁度指标进行检验；

（3）对出场的道砟产品进行验收交接，并按每批次填发产品质量合格证。

（4）对生产场家宕口面进行监督，发现岩性有明显变化时，及时报告铁路局作出处理，防止达不到材质要求道砟上道使用。

3.3 加强培训

为了增加质检员的责任意识和业务素质，铁路局于2006年起分别举办了举三期质检员培训班，组织学习轨道结构、岩石基础知识、道碴生产工艺、质量控制、管理方法和有关法律法规等知识，并对凝灰岩资源的质量控制进行专题讲课。经培训，考试合格的质检员53名，由铁路局发给上岗资格证书，并以局文公布名单，持证上岗。

4 结束语

从浙江东南沿海地区覆盖厚度巨大、岩性复杂多样的火山碎屑岩类中，寻找符合铁路道砟材质要求的资源，能基本解决浙江沿海铁路建设的道砟来源和质量控制两大问题，同

时在建立和完善道砟质量控制体系方面进行了初步探索和尝试，所做工作对保证工程质量和进度发挥一定的积极作用。