鐵路過渡段改良級配碎石試驗研究

黃佑軍 趙群 路鄭鄭

摘要：高速鐵路過渡段采用的填筑材料為級配碎石摻5%水泥，受到不均勻沉降及列車動荷載的作用后倒梯形過渡段與路堤本體結(jié)合處易出現(xiàn)級配碎石填筑體斷裂，最后影響與路基間的平順過渡，對高速鐵路路基整體平順性產(chǎn)生不利影響。為解決以上的問題我們在過渡段填筑中引入了水工中“碾壓混凝土”的理念、通過改變過渡段填筑材料來解決以上問題。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；過渡段；改良級配碎石；施工；技術(shù)研究

Abstract: The high speed railway transition section use the filling materials for graded crushed stone mixed with cement by5%, uneven settlement and dynamic train loading file after transition section and the embankment noumenon with easy gradation crushed stone filling fracture, last effect and the subgrade of high speed railway subgrade of smooth transition, the overall smoothness of the adverse effects. In order to solve the above problem, in the transition section construction introduces hydraulic" RCC” concept, through changing the transition section embankment material to solve the above problem.

Key words: high speed railway; transition section; improvement of graded broken stone; construction; technology research

中圖分類號：TU74 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：

1前言

京滬高速鐵路工程路橋過渡段設(shè)計中，由剛性橋臺經(jīng)過剛度較低的摻水泥的級配碎石向柔性的路堤本體過渡，通過類于級配碎石與路堤本體倒梯形的連接形式。其中剛性的橋臺經(jīng)過剛度較低的摻水泥級配碎石向路堤本體過渡時，摻水泥的級配碎石段面逐步減小，柔性的路堤本體段面逐步增大，以達到平順過渡的目的。采用摻5%水泥的級配碎石碾壓后兩小時的檢測結(jié)果能夠滿足設(shè)計和規(guī)范要求；但在第二天進行檢測時，由于水泥凝結(jié)后，級配碎石具有一定的強度，各項檢測結(jié)果遠大于第一天的檢測結(jié)果。水泥凝結(jié)后強度較高和水泥摻量較大，是造成檢測結(jié)果增大較多的原因。為此我們引入了采用部分粉煤灰替代水泥的改良級配碎石，著重從滿足碾壓施工密實要求并適當(dāng)降低過渡段與路堤相鄰一側(cè)的剛度進行研究，尋找出具有合適的強度、一定變形能力的改良級配碎石施工配合比。通過對施工工藝的研究，確保過渡段連接處的施工質(zhì)量。

3 研究內(nèi)容

3.1原材料的選擇

水泥選用某新型水泥發(fā)展有限公司生產(chǎn)的P.O42.5普通硅酸鹽水泥，檢驗結(jié)果滿足GB175－2007標(biāo)準(zhǔn)要求；粉煤灰采用某電廠提供的原灰、Ⅰ級粉煤灰、Ⅱ級粉煤灰三個品種進行試驗，檢驗結(jié)果均滿足GB/T 1596-2005標(biāo)準(zhǔn)要求；級配碎石采用某石材廠生產(chǎn)的碎石。

3.2級配碎石組合試驗

顆粒級配決定于各粒組相對含量的比例關(guān)系，按照土工試驗規(guī)程的顆粒分析方法確定。就所研究的級配碎石填料而言，級配對填料的力學(xué)性能和路用性能有較大的影響，選擇級配良好的填料具有優(yōu)良的力學(xué)性能和路用性能。根據(jù)以上要求，級配碎石分別選取五個配合比為（0.075-5.0mm：5.0-10.0mm：10.0-20.0mm：20.0-40.0mm）=55:15:15:15、（0.075-5.0mm：5.0-10.0mm：10.0-20.0mm：20.0-40.0mm）=50:15:20:15、（0.075-5.0mm：5.0-10.0mm：10.0-20.0mm：20.0-40.0mm）=45:20:20:15、（0.075-5.0mm：5.0-10.0mm：10.0-20.0mm：20.0-40.0mm）=45:15:20:20、（0.075-5.0mm：5.0-10.0mm：10.0-20.0mm：20.0-40.0mm）=40:20:20:20，根據(jù)篩分結(jié)果繪制篩分曲線圖見圖2。

根據(jù)《客運專線鐵路路基工程施工技術(shù)指南》TZ212-2005對過渡段級配碎石混合料的要求。以上幾種比列的級配碎石配合比均符合要求。為此我們在室內(nèi)進行了不同比列級配碎石的緊密密度試驗，試驗結(jié)果見表4，選取緊密密度最大的組合（0.075-5.0mm：5.0-10.0mm：10.0-20.0mm：20.0-40.0mm=50:15:20:15）進行以下試驗研究。

根據(jù)《客運專線鐵路路基工程施工技術(shù)指南》TZ212-2005，對某石材廠生產(chǎn)的級配碎石混合料進行檢測。不同級配經(jīng)調(diào)配后[（0.075-5.0mm：5.0-10.0mm：10.0-20.0mm：20.0-40.0mm）=50:15:20:15]的級配碎石顆粒組成滿足技術(shù)要求，試驗結(jié)果見表5，

從上述結(jié)果來看該組合的級配碎石滿足《客運專線鐵路路基工程施工技術(shù)指南》TZ212-2005對過渡段級配碎石的技術(shù)要求。

3.3級配碎石擊實試驗

依據(jù)《鐵路工程土工試驗規(guī)程》TB 10102-2004試驗方法，進行水泥摻量和粉煤灰摻量為4.5%的擊實試驗，同時采用水工碾壓混凝土的試驗方法檢測其工作度（VC值），試驗結(jié)果見表6。

從上表的試驗結(jié)果來看，摻水泥或摻粉煤灰對級配碎石的最大干密度、最優(yōu)含水率及工作度的試驗結(jié)果影響不大。由此可見采用部分粉煤灰取代水泥對級配碎石壓實質(zhì)量無太大影響，室內(nèi)擊實曲線見圖3和圖4。

考慮到現(xiàn)場施工條件和施工工藝，確定摻合料劑量比室內(nèi)設(shè)計試驗摻合料劑量增加0.5%-1.0%，即過渡段級配碎石混合料配合比摻合料劑量為5.0%，最大干密度為2400kg/m3、最優(yōu)含水率為6.5 %。組合級配為(0.075-5.0mm：5.0-10.0mm：10.0-20.0mm：20.0-40.0mm)=50:15:20:15的級配碎石混合料進行試驗研究。在固定用水量的前提下，通過容重法計算每方改良級配碎石的材料用量，對膠材不同的摻入比例進行力學(xué)性能試驗。

3.4 改良級配碎石性能試驗

3.4.1粉煤灰摻量對級配碎石工作度（VC值）的影響

試驗依據(jù)《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》SL53-94，《水工碾壓混凝土試驗規(guī)范》SL48-94進行試驗，試驗采用試模尺寸為150mm×150mm×150mm混凝土試模成型，成型時在上面加配重模型。采用維勃稠度儀方法測定改良級配碎石工作度（VC值）。改良級配碎石工作度（VC值）控制在45～55s。對總摻合料占5%的不同水泥和粉煤灰比例下的級配碎石進行性能試驗，試驗結(jié)果見表7。