高速鐵路路基改良土填筑試驗及施工工藝研究▲

摘 ?要：為確定摻有水泥的改良素土在高速鐵路建設(shè)中應(yīng)用和施工參數(shù)，以新建鄭濟(jì)鐵路平原新區(qū)站路基填筑施工為依托，對水泥摻量為5%的素土填筑壓實進(jìn)行現(xiàn)場試驗，根據(jù)設(shè)計及驗標(biāo)要求確定試驗?zāi)康模偨Y(jié)施工參數(shù);試驗結(jié)果表明：素土中摻一定比例的水泥可有效提高路基壓實效果，壓實系數(shù)可以滿足設(shè)計要求;通過試驗所確定松鋪厚度及機(jī)械碾壓組合有效地提高施工效率和控制路基填筑質(zhì)量;該試驗總結(jié)成果可為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：高速鐵路;路基工程;水泥化學(xué)改良土;填筑試驗;施工工藝

中圖分類號：U213.1???文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ???文章編號：2096-6903（2019）03-0000-00

0 引言

高速鐵路路基所用填筑材料需根據(jù)地域?qū)嶋H地址情況進(jìn)行確定;不同區(qū)域地理條件會對高速鐵路路基填筑材料和施工工藝產(chǎn)生較大影響和限制，相關(guān)研究人員要對特定區(qū)域下的特殊地質(zhì)條件和地理環(huán)境所需的填筑材料、施工工藝進(jìn)行創(chuàng)新研究。

本文以新建鄭州至濟(jì)南高速鐵路項目為研究對象，研究驗證含砂率較高的素土在摻有一定比例的水泥條件下進(jìn)行改良并經(jīng)填筑壓實試驗后是否滿足設(shè)計要求，并對大面積施工參數(shù)進(jìn)行專項研究。

1工程概況

鄭州至濟(jì)南鐵路正線設(shè)計為雙線客運專線鐵路，設(shè)計速度350km/h，路基起訖樁號為DK372+322.99～DK374+964.76，總長度為2641.77m，包含兩個區(qū)間路基、一個站場路基。本文涉及試驗段選定在DK372+322.99～DK372+479段，全長約156m，該試驗段具有完整正線路基100m左右、一處路橋過渡段及一處路涵過渡段，具有較強(qiáng)的代表性;正線路基從下到上依次為級配碎石褥墊層、摻有5%水泥改良土本體、摻有6%水泥改良土基床底層、摻有5%水泥級配碎石基床表層。

2試驗原理及方法

2.1實驗?zāi)康?/p>

（1）確定水泥化學(xué)改良土填料松鋪厚度;（2）確定水泥化學(xué)改良土壓實最佳含水量控制指標(biāo);（3）確定壓實設(shè)備噸位及壓實遍數(shù)以及運輸機(jī)械、攤鋪機(jī)械、壓實機(jī)械的配備比例。

2.2試驗原理

試驗前土源質(zhì)量、化學(xué)改良土質(zhì)量均需經(jīng)拌合站拌合試驗檢測合格，運至現(xiàn)場后開始進(jìn)行填筑壓實試驗。試驗時，初始松鋪厚度分別為25cm、30cm和35cm，依次壓實4遍、6遍、8遍后測量并記錄壓實系數(shù)K值，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)修正設(shè)計松鋪厚度并重新進(jìn)行現(xiàn)場試驗，反復(fù)進(jìn)行以上步驟，直到求得滿意結(jié)果為止。

2.3試驗過程

填筑前需要確定線路中樁和邊線樁，其中每兩個邊線樁間隔10cm，且邊線應(yīng)比設(shè)計預(yù)留50cm余量。填筑時路基試驗段分別按照25cm、30cm、35cm的厚度進(jìn)行松鋪并壓實，通過三種松鋪厚度的不同壓實情況統(tǒng)計分析相應(yīng)的壓實系數(shù)和松鋪系數(shù)，依此確定壓實厚度最接近30cm的松鋪厚度。按照網(wǎng)格法確定填土區(qū)段內(nèi)布料量，網(wǎng)格面積為每車布料運量與攤鋪厚度的比值，且縱向網(wǎng)格線的間距應(yīng)該小于10cm，卸土布料時確保卸料均勻。

3施工工藝研究

3.1改良土生產(chǎn)

改良土采用場拌法生產(chǎn)，對進(jìn)場土源進(jìn)行嚴(yán)格控制，對含有雜草、樹根的土源必須在場外處理干凈后方可進(jìn)場;含有生活垃圾及建筑垃圾的土源應(yīng)作棄方處理;對含有粒徑較大的土源在場內(nèi)進(jìn)行篩分，并將大粒徑素土通過破碎機(jī)破碎后再投入生產(chǎn)使用。

3.2攤鋪整平

進(jìn)行路基填筑工程時，依次利用推土機(jī)進(jìn)行粗平、利用平地機(jī)進(jìn)行細(xì)平，達(dá)到平整標(biāo)準(zhǔn)后分層松鋪，可以采用利用水準(zhǔn)儀測量頂面標(biāo)高的方法控制每一層的松鋪厚度。松鋪完成后，按照4%高差的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置人字形橫坡進(jìn)行填筑。

3.3.灑水晾曬

在攤鋪整平及填筑過程中，應(yīng)根據(jù)填料含水率測量結(jié)果動態(tài)進(jìn)行灑水晾曬，即測量結(jié)果小于最佳含水率時，需要灑水，否則應(yīng)該進(jìn)行晾曬，通過灑水和晾曬方法確保整個填筑過程中含水率始終為最佳。

3.4碾壓

完成了前三道工序，當(dāng)松鋪厚度、平整度及含水率都符合設(shè)計要求后，即可進(jìn)行碾壓，碾壓時要注意控制相鄰輪跡重疊不宜小于0.4m，相鄰兩區(qū)段縱向重疊不小于2m，上下兩層填筑接頭應(yīng)錯開不小于3m，最終壓實厚度及實驗檢測結(jié)果應(yīng)符合設(shè)計要求。

4試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

路基本體填筑壓實時按照4遍、6遍和8遍碾壓檢測結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，不同試驗松鋪厚度的壓實度如表1所示;根據(jù)表1中數(shù)據(jù)統(tǒng)計經(jīng)理論計算可得，最佳松鋪厚度為32cm，壓實遍數(shù)為8遍，壓實系數(shù)與松鋪厚度、碾壓遍數(shù)關(guān)系如圖1所示，松鋪系數(shù)與松鋪厚度、碾壓遍數(shù)如圖2所示。

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)可知，松鋪厚度32cm時，碾壓4遍后的壓實厚度為30.189cm，對應(yīng)的壓實系數(shù)為0.883;碾壓6遍后的壓實厚度為29.358cm，對應(yīng)的壓實系數(shù)為0.922;碾壓8遍后的壓實厚度為29.091cm，對應(yīng)壓實系數(shù)為0.941。

為證明松鋪為32cm厚度的改良土實際壓實情況能否符合壓實要求以及各項參數(shù)特征，在現(xiàn)場針對該項進(jìn)行壓實試驗驗證，所得每組壓實遍數(shù)所對應(yīng)的壓實厚度如下表2所示。

分析松鋪厚度為32cm的改良土壓實結(jié)果可知，理論分析與試驗結(jié)果稍有偏差。試驗中，松鋪32cm厚的改良土，碾壓8遍后的壓實厚度為30cm，對應(yīng)的壓實系數(shù)為0.925，松鋪系數(shù)為1.067。理論與實驗相結(jié)合分析可知，最佳松鋪厚度可選用32cm，在實際填筑中要嚴(yán)格控制松鋪厚度不應(yīng)大于32cm。

5結(jié)語

通過對水泥摻量為5%的改良土進(jìn)行現(xiàn)場試驗，得出以下結(jié)論：

（1）化學(xué)改良土摻料比為：水泥5kg：素土（干土）100kg;試驗確定填料松鋪厚度最大值為32cm，采用26噸ZRS326壓路機(jī)，壓實遍數(shù)為8遍，壓實遍數(shù)組合為靜壓1遍+弱震2遍+強(qiáng)震4遍+靜壓1遍;碾壓行駛速度宜為2.5km/h，最大速度不超過4km/h。

（2）最終試驗確定的松鋪厚度為32cm壓實后的壓實系數(shù)K=0.96>0.92，滿足設(shè)計要求。

（3）試驗確定壓實的最佳含水量為12.1%，填料在最佳含水率的10.1%～14.1%范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn)

[1]馬學(xué)寧，梁波，黃志軍，等.高速客運專線路基改良填料的試驗研究[J].鐵道學(xué)報，2005，27（5）：96-101.

[2]龔軍平.高速鐵路路基改良土工程性質(zhì)試驗及施工技術(shù)研究[D].西南交通大學(xué)，2006.

收稿日期：2019-05-23

▲基金項目：中鐵十六局集團(tuán)第一工程有限公司新技術(shù)開發(fā)計劃。

作者簡介：田玉兵（1984—），男，貴州沿河人，本科，工程師，研究方向：隧道工程。

Research on Filling Test and Construction Technology for Improved Soil of High-speed Railway Subgrade

TIAN Yubing

（China Railway 16th Bureau Group First Engineering Co.Ltd.， Beijing ?101300）

Abstract：?In order to verify the application of cement-enhanced soil improvement in the construction of high-speed railways and the determination of construction parameters， based on the construction of the subgrade of the new Zhengzhou-Zhejiang railway plain new area， the cement-encased soil is filled with 5% of the plain soil. Compaction is carried out on-site test， the purpose of the test is determined according to the requirements of design and standard verification， and the construction parameters are summarized. The test results show that mixing a certain proportion of cement in plain soil can effectively improve the compaction effect of the roadbed， and the compaction coefficient can meet the design requirements; The determined loose paving thickness and mechanical rolling compaction effectively improve the construction efficiency and control the subgrade filling quality; the results of this test can provide a reference for similar projects.

Keywords： high-speed railway; subgrade engineering; cement chemically improved soil; filling test; construction technology