鐵路路基改良土工程性質(zhì)試驗及施工技術(shù)研究

王贊

摘要：隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，使我國高速鐵路路基建設(shè)大幅增加，作為高鐵建設(shè)中的重要組成部分。高鐵的路基技術(shù)主要分為場拌和、廠拌和路拌。本文通過路基改良土工程的試驗研究，探索高速鐵路路基改良土填筑施工技術(shù)，為相關(guān)人員的研究提供重要的物質(zhì)參考。

Abstract： With the continuous development of social economy， the construction of high-speed railway subgrade has increased greatly， as an important part of high-speed railway construction. The subgrade technology of high-speed railway can be divided into field mixing and factory mixing. Through the experimental study of the roadbed soil improvement project， this paper explores the construction technology of the roadbed soil improvement of high-speed railway， and provides important material reference for the related personnel.

關(guān)鍵詞：鐵路路基;改良土工程;試驗;施工技術(shù)

Key words： railway subgrade;soil improvement works;test;construction technology

中圖分類號：U213.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）06-0162-02

0 ?引言

高速鐵路的變化，創(chuàng)新了傳統(tǒng)鐵路養(yǎng)護、施工以及設(shè)計等方面的思路。針對軌道有渣的狀況，線路要為列車的安全、高速運行提供重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，軌下基礎(chǔ)的路基、道床主要是由散體材料構(gòu)成的，抗振能力比較差，比較容易出現(xiàn)變形的問題。針對鐵路路基改良土工程技術(shù)來講，傳統(tǒng)都是使用簡單的路拌法、人工拌合，因為我國鐵路事業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的技術(shù)要求難以滿足時代的發(fā)展。近些年來，許多高鐵施工過程中都應(yīng)用全新技術(shù)，主要有廠拌法、場拌法以及路拌法。鑒于此，線路結(jié)構(gòu)中最薄弱的環(huán)節(jié)就是有渣軌道，是最不穩(wěn)定的部分。接下來，本文就鐵路路基改良土工程性質(zhì)試驗及施工技術(shù)，展開具體探索。

1 ?簡析鐵路路基改良土填筑施工技術(shù)

1.1 高速鐵路對路基的要求 ?高鐵是重要的出行方式，與普通火車相比可以節(jié)省很多時間，這對路基提出了更高的發(fā)展要求。我國高速鐵路的發(fā)展比較晚，技術(shù)發(fā)展相對落后，因此在實際施工過程中，要保證軌道的平穩(wěn)運行，主要體現(xiàn)在以下方面：

①施工設(shè)計重點工作，包括控制工后沉降、路基頂面的不平順、路基變形等方面;②針對路基主體方面，主要應(yīng)用不含易風(fēng)化軟質(zhì)、粉砂、改良土巖等，針對路基壓實系數(shù)的選擇，要偏向重型擊實標，壓路機進行路基壓實作業(yè)行駛速度在4km/h以內(nèi)為宜，壓實路線，直線段宜先兩側(cè)后中間，小半徑曲線段由內(nèi)側(cè)向外側(cè)，縱向進退式進行;橫向接頭，對振動壓路機重疊0.4～0.5m，對三輪壓路機重疊輪寬的1/2，前后相鄰兩區(qū)段宜縱向重疊1.0～1.5m，使路基各點都得到壓實，避免土基產(chǎn)生不均勻沉陷。③針對基床方面的設(shè)置：表層0.7m，0.05～0.1m瀝青混凝土防排水層;0.65～0.6m級配碎石。在低層2～3m處，要應(yīng)用不含易風(fēng)化軟質(zhì)巖、細粒土或者以廠拌為主的改良土;④針對過渡段的設(shè)置，要應(yīng)用正梯形進行布置，工后沉降簇3cm，最小長度為15cm;⑤針對輔助基礎(chǔ)設(shè)施方面的要求：電纜、接觸網(wǎng)支柱、電纜溝槽、通信設(shè)施等設(shè)備，要與路基工作同步進行。高速鐵路要求路基平穩(wěn)，所以高鐵路基的重要組成部分是軌下系統(tǒng)。高速鐵路主要有鋼輪、道床、路基、車輪等子系統(tǒng)組成，要將各個子系統(tǒng)處于完好狀態(tài)，在整個系統(tǒng)中充分應(yīng)用。

1.2 填料改良的基本原理 ?在實際施工中摻入適當(dāng)石灰，要確保含水量處于最佳狀態(tài)，這會造成土壤的性質(zhì)發(fā)生某些改變，主要原理就是這些物質(zhì)間出現(xiàn)的物理以及化學(xué)反應(yīng)。其中牽涉的反應(yīng)原理主要包括硬化結(jié)晶、碳酸作用、火山灰作用以及離子交換作用等四個種類。

1.3 鐵路路基改良土工程技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展 ?針對鐵路路基改良土工程技術(shù)來講，傳統(tǒng)都是使用簡單的路拌法、人工拌合，因為我國鐵路事業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的技術(shù)要求難以滿足時代的發(fā)展。近些年來，許多高鐵施工過程中都應(yīng)用全新技術(shù)，主要有廠拌法、場拌法以及路拌法。這些技術(shù)的應(yīng)用，推動了我國鐵路事業(yè)的發(fā)展，對于工作效率的提升具有重要意義。像路拌法，這種施工手段成本較低，施工過程比較簡單，只要嚴格按照相關(guān)操作要求，就可以為后續(xù)的施工提供重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。廠拌法具有很高的精密度，技術(shù)質(zhì)量較高，是通過機械化操作生產(chǎn)的。隨著鐵路事業(yè)的不斷發(fā)展，誕生了場拌法，主要是在取土場直接進行拌合作用，操作起來比較便利，幾乎不會對環(huán)境有影響，在實際施工中得到廣泛應(yīng)用。

2 ?簡析鐵路路基改良土工程性質(zhì)試驗

2.1 改良土廠拌法施工 ?按照施工工藝的具體操作要求，路基在路面施工過程中具有重要意義，是工程建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)。針對高速鐵路來講，最重要的是要保證路基的牢固性。鑒于此，要對路基的施工以及填料技術(shù)進行科學(xué)控制，為高速鐵路的安全行駛提供重要的物質(zhì)前提，主要的操作就是打好地基，對于路基攤鋪環(huán)節(jié)鋪攤均勻。如果機器不能處理到位的地方要進行人工處理，對于檢驗測試區(qū)要對相關(guān)數(shù)據(jù)進行科學(xué)分析，將含水量控制在最佳狀態(tài)。根據(jù)具體的操作流程施工，確保相關(guān)工作的順利完成，實現(xiàn)施工效果的最大化。

2.2 改良土路拌法施工 ?由于環(huán)境因素的影響，缺少大型的綜合廠拌設(shè)備，通常應(yīng)用強制式拌和機拌，這會對工作效率造成直接影響，難以實現(xiàn)具體的施工要求。根據(jù)傳統(tǒng)的施工經(jīng)驗，鋪好一層改良土大概需要5天時間。但是按照此方法實施具體的工程，完成自拌、碾壓固化劑土的時間不能超出5h，水泥粉煤灰不能大于4h。這樣會造成施工方法、施工進度出現(xiàn)嚴重沖突。據(jù)路拌法的施工實驗結(jié)果表明，路拌法拌和深度可以實現(xiàn)相關(guān)工作要求，可以進行完全拌和均勻，對于施工效率的提升具有重要意義。

2.3 場拌法施工 ?場拌法就是在巨大的場地破碎材料，對其進行均勻攪拌，將這些材料運輸至路基施工處，對其進行平整、壓實。這種施工方法比較簡單，但是需要的場地面積比較大，在本次實驗中熟石灰的比例為7%，生石灰的比例為6%。要選擇不厚實的土，對土質(zhì)進行不斷改良，通過粉碎機進行粉碎處理，將其壓實，對含水量進行測量。標段路基長度18.29km，占標段線路總長的37.4%，設(shè)計路基本體及基床底層采用水泥改良土，基床表層及過渡段采用級配碎石。路基本體水泥摻量為4%，基床底層水泥摻量為6%，填方總量為122.8萬方。

2.3.1 場拌法施工當(dāng)中含水量控制 ?標段內(nèi)屬丘陵地貌，地表上覆第四系全新統(tǒng)人工填土粉質(zhì)黏土及碎石土，下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組泥巖夾砂巖;全風(fēng)化帶（W4）厚2～10m，強風(fēng)化帶（W3）厚5～20m。路塹挖方地質(zhì)情況復(fù)雜，多為泥巖夾砂巖互層狀分布，規(guī)律性較差，泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖、砂巖等巖性遞變較快，巖石隨鈣質(zhì)含量的變化而呈現(xiàn)巖石強度及抗風(fēng)化能力的明顯差異，由此形成巖層風(fēng)化帶空間分布上的無規(guī)律性，呈透鏡狀無成層性分布。路基填料中的含水量過大、過小，會對填料土的性質(zhì)造成嚴重影響，通過含水量的科學(xué)控制，保證路基質(zhì)量的可行性。在最佳含水量的狀況下，可以實現(xiàn)路基平整度的最大化。通過傳統(tǒng)工作實踐表明，含水量會對粉碎效果產(chǎn)生不利影響，通過相關(guān)試驗發(fā)現(xiàn)含水量為16%時，可以實現(xiàn)最佳的粉碎效果。鑒于此，要想充分發(fā)揮場拌法的優(yōu)勢，就要應(yīng)用相關(guān)手段對填料中的含水量進行科學(xué)檢測，實現(xiàn)含水量的最優(yōu)化。

2.3.2 場拌法施工當(dāng)中顆粒粒徑的控制 ?在具體的施工過程中，要科學(xué)控制顆粒的大小，含草皮、生活垃圾、樹根、腐殖質(zhì)的土嚴禁作為填料。泥炭、淤泥、凍土、強膨脹土、有機質(zhì)土及易溶鹽超過允許含量的土，不得直接用于填筑路基;確需使用時，必須采取技術(shù)措施進行處理，經(jīng)檢驗滿足設(shè)計要求后方可使用。粉質(zhì)土不宜直接填筑于路床，不得直接填筑于冰凍地區(qū)的路床及浸水部分的路堤。填料強度（CBR）應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。路床填料最大粒徑應(yīng)小于100mm，路基填料最大粒徑應(yīng)小于150m。本文所研究的路段主要是應(yīng)用兩種液壓碎土設(shè)備，實施相關(guān)工作，對其進行科學(xué)檢測。通過相關(guān)試驗結(jié)果，對不符合要求的顆粒進行篩選，通過含水量控制以及施工人員的不斷檢測，選擇科學(xué)的樣本，確保相關(guān)填料的顆粒徑，符合相關(guān)的施工要求。

2.3.3 場拌法施工當(dāng)中灰計量控制 ?在本次試驗過程中應(yīng)用穩(wěn)定土拌和設(shè)備，這種設(shè)備可以按照設(shè)計提供的摻灰比設(shè)定計量，可以更好控制改良土的含灰量。但是在實際施工過程中，因為石灰揚塵、潤滑部件破損，改變傳統(tǒng)的摻灰比，所以要對穩(wěn)定土拌和設(shè)備出料口的改良土，實施科學(xué)的檢測，實現(xiàn)最佳的含灰量，確保鐵路施工工程的質(zhì)量。性質(zhì)不同的填料，應(yīng)水平分層、分段填筑、分層壓實。同一水平層路基的全寬應(yīng)采用同一種填料，不得混合填筑。填方分幾個作業(yè)段施工時，接頭部位如不能交替填筑，則先填路段，應(yīng)按1：1坡度分層留臺階;如能交替填筑，則應(yīng)分層相互交替搭接，搭接長度不小于2m。

2.3.4 場拌法施工當(dāng)中碾壓遍數(shù)和松鋪系數(shù)的確定 ?本文選取的施工路段，應(yīng)用的是250mm、300mm、350mm、400mm四種松鋪厚度，實施相關(guān)填料。其中松鋪厚度為400mm時，應(yīng)用18t壓路機進行碾壓，在5遍后可以取得最佳的松鋪厚度350mm，松鋪系數(shù)為1.1～1.2。填石路堤逐層填筑時，要事先安排科學(xué)的史石料運輸路線，根據(jù)水平科學(xué)分層，應(yīng)用大功率推土機攤平。針對個別不平的地方，要配合細石塊找平。當(dāng)石塊級配較差、填層較厚、料徑較大、石塊間空隙較大時，要在每層表明的空隙配合石渣、中粗砂，將空隙填滿。在實際碾壓過程中，要科學(xué)實驗最佳碾壓遍數(shù)，實現(xiàn)最佳的施工質(zhì)量。通過現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)顯示：①壓實系數(shù)：路基本體摻入4%水泥的改良土，壓實系數(shù)可達到0.92～0.94，滿足基床以下路堤壓實系數(shù)≥0.92的要求;基床底層摻入6%水泥的改良土，壓實系數(shù)為0.95～0.97之間，滿足基床底層壓實系數(shù)≥0.95的要求。②無側(cè)限抗壓強度：摻4%水泥改良土，7天飽和無側(cè)限抗壓強度為309～320kPa，滿足基床以下路堤≥250kPa要求;摻6%水泥改良土，7天飽和無側(cè)限抗壓強度為384～395kPa，滿足基床底層≥350kPa要求。

綜上所述，在實際施工過程中，鐵路路基改良土工程在施工方法的選擇方面，具有不同傾向，經(jīng)常應(yīng)用場拌法、廠拌法和路拌法。從設(shè)計的角度來說，廠拌法和路拌法這兩種方法可以滿足時代發(fā)展的需求，但是針對客運專線要求基床底層是廠拌，基床以下路堤可以選取路拌法。施工時應(yīng)用大型綜合廠拌設(shè)備實施，操作過程比較簡單，在攪拌方面沒有難度，讓其質(zhì)量可以得到有效保證，降低相應(yīng)的環(huán)境污染，將對生態(tài)環(huán)境的影響降到最低，實現(xiàn)鐵路路基的可持續(xù)發(fā)展。

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