高速铁路路基改良土填筑试验及施工工艺研究▲

摘  要：为确定掺有水泥的改良素土在高速铁路建设中应用和施工参数，以新建郑济铁路平原新区站路基填筑施工为依托，对水泥掺量为5%的素土填筑压实进行现场试验，根据设计及验标要求确定试验目的，总结施工参数;试验结果表明：素土中掺一定比例的水泥可有效提高路基压实效果，压实系数可以满足设计要求;通过试验所确定松铺厚度及机械碾压组合有效地提高施工效率和控制路基填筑质量;该试验总结成果可为类似工程提供参考。

关键词：高速铁路;路基工程;水泥化学改良土;填筑试验;施工工艺

中图分类号：U213.1   文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2019）03-0000-00

0 引言

高速铁路路基所用填筑材料需根据地域实际地址情况进行确定;不同区域地理条件会对高速铁路路基填筑材料和施工工艺产生较大影响和限制，相关研究人员要对特定区域下的特殊地质条件和地理环境所需的填筑材料、施工工艺进行创新研究。

本文以新建郑州至济南高速铁路项目为研究对象，研究验证含砂率较高的素土在掺有一定比例的水泥条件下进行改良并经填筑压实试验后是否满足设计要求，并对大面积施工参数进行专项研究。

1工程概况

郑州至济南铁路正线设计为双线客运专线铁路，设计速度350km/h，路基起讫桩号为DK372+322.99～DK374+964.76，总长度为2641.77m，包含两个区间路基、一个站场路基。本文涉及试验段选定在DK372+322.99～DK372+479段，全长约156m，该试验段具有完整正线路基100m左右、一处路桥过渡段及一处路涵过渡段，具有较强的代表性;正线路基从下到上依次为级配碎石褥垫层、掺有5%水泥改良土本体、掺有6%水泥改良土基床底层、掺有5%水泥级配碎石基床表层。

2试验原理及方法

2.1实验目的

（1）确定水泥化学改良土填料松铺厚度;（2）确定水泥化学改良土压实最佳含水量控制指标;（3）确定压实设备吨位及压实遍数以及运输机械、摊铺机械、压实机械的配备比例。

2.2试验原理

试验前土源质量、化学改良土质量均需经拌合站拌合试验检测合格，运至现场后开始进行填筑压实试验。试验时，初始松铺厚度分别为25cm、30cm和35cm，依次压实4遍、6遍、8遍后测量并记录压实系数K值，根据试验数据修正设计松铺厚度并重新进行现场试验，反复进行以上步骤，直到求得满意结果为止。

2.3试验过程

填筑前需要确定线路中桩和边线桩，其中每两个边线桩间隔10cm，且边线应比设计预留50cm余量。填筑时路基试验段分别按照25cm、30cm、35cm的厚度进行松铺并压实，通过三种松铺厚度的不同压实情况统计分析相应的压实系数和松铺系数，依此确定压实厚度最接近30cm的松铺厚度。按照网格法确定填土区段内布料量，网格面积为每车布料运量与摊铺厚度的比值，且纵向网格线的间距应该小于10cm，卸土布料时确保卸料均匀。

3施工工艺研究

3.1改良土生产

改良土采用场拌法生产，对进场土源进行严格控制，对含有杂草、树根的土源必须在场外处理干净后方可进场;含有生活垃圾及建筑垃圾的土源应作弃方处理;对含有粒径较大的土源在场内进行筛分，并将大粒径素土通过破碎机破碎后再投入生产使用。

3.2摊铺整平

进行路基填筑工程时，依次利用推土机进行粗平、利用平地机进行细平，达到平整标准后分层松铺，可以采用利用水准仪测量顶面标高的方法控制每一层的松铺厚度。松铺完成后，按照4%高差的标准设置人字形横坡进行填筑。

3.3.洒水晾晒

在摊铺整平及填筑过程中，应根据填料含水率测量结果动态进行洒水晾晒，即测量结果小于最佳含水率时，需要洒水，否则应该进行晾晒，通过洒水和晾晒方法确保整个填筑过程中含水率始终为最佳。

3.4碾压

完成了前三道工序，当松铺厚度、平整度及含水率都符合设计要求后，即可进行碾压，碾压时要注意控制相邻轮迹重叠不宜小于0.4m，相邻两区段纵向重叠不小于2m，上下两层填筑接头应错开不小于3m，最终压实厚度及实验检测结果应符合设计要求。

4试验数据统计分析

路基本体填筑压实时按照4遍、6遍和8遍碾压检测结果进行数据统计分析，不同试验松铺厚度的压实度如表1所示;根据表1中数据统计经理论计算可得，最佳松铺厚度为32cm，压实遍数为8遍，压实系数与松铺厚度、碾压遍数关系如图1所示，松铺系数与松铺厚度、碾压遍数如图2所示。

根据试验数据可知，松铺厚度32cm时，碾压4遍后的压实厚度为30.189cm，对应的压实系数为0.883;碾压6遍后的压实厚度为29.358cm，对应的压实系数为0.922;碾压8遍后的压实厚度为29.091cm，对应压实系数为0.941。

为证明松铺为32cm厚度的改良土实际压实情况能否符合压实要求以及各项参数特征，在现场针对该项进行压实试验验证，所得每组压实遍数所对应的压实厚度如下表2所示。

分析松鋪厚度为32cm的改良土压实结果可知，理论分析与试验结果稍有偏差。试验中，松铺32cm厚的改良土，碾压8遍后的压实厚度为30cm，对应的压实系数为0.925，松铺系数为1.067。理论与实验相结合分析可知，最佳松铺厚度可选用32cm，在实际填筑中要严格控制松铺厚度不应大于32cm。

5结语

通过对水泥掺量为5%的改良土进行现场试验，得出以下结论：

（1）化学改良土掺料比为：水泥5kg：素土（干土）100kg;试验确定填料松铺厚度最大值为32cm，采用26吨ZRS326压路机，压实遍数为8遍，压实遍数组合为静压1遍+弱震2遍+强震4遍+静压1遍;碾压行驶速度宜为2.5km/h，最大速度不超过4km/h。

（2）最終试验确定的松铺厚度为32cm压实后的压实系数K=0.96>0.92，满足设计要求。

（3）试验确定压实的最佳含水量为12.1%，填料在最佳含水率的10.1%～14.1%范围内。

参考文献

[1]马学宁，梁波，黄志军，等.高速客运专线路基改良填料的试验研究[J].铁道学报，2005，27（5）：96-101.

[2]龚军平.高速铁路路基改良土工程性质试验及施工技术研究[D].西南交通大学，2006.

收稿日期：2019-05-23

▲基金项目：中铁十六局集团第一工程有限公司新技术开发计划。

作者简介：田玉兵（1984—），男，贵州沿河人，本科，工程师，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