铁路路基改良土工程性质试验及施工技术研究

王赞

摘要：随着社会经济的不断发展，使我国高速铁路路基建设大幅增加，作为高铁建设中的重要组成部分。高铁的路基技术主要分为场拌和、厂拌和路拌。本文通过路基改良土工程的试验研究，探索高速铁路路基改良土填筑施工技术，为相关人员的研究提供重要的物质参考。

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.

关键词：铁路路基;改良土工程;试验;施工技术

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

中圖分类号：U213.1                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）06-0162-02

0  引言

高速铁路的变化，创新了传统铁路养护、施工以及设计等方面的思路。针对轨道有渣的状况，线路要为列车的安全、高速运行提供重要的物质基础，轨下基础的路基、道床主要是由散体材料构成的，抗振能力比较差，比较容易出现变形的问题。针对铁路路基改良土工程技术来讲，传统都是使用简单的路拌法、人工拌合，因为我国铁路事业的发展，传统的技术要求难以满足时代的发展。近些年来，许多高铁施工过程中都应用全新技术，主要有厂拌法、场拌法以及路拌法。鉴于此，线路结构中最薄弱的环节就是有渣轨道，是最不稳定的部分。接下来，本文就铁路路基改良土工程性质试验及施工技术，展开具体探索。

1  简析铁路路基改良土填筑施工技术

1.1 高速铁路对路基的要求  高铁是重要的出行方式，与普通火车相比可以节省很多时间，这对路基提出了更高的发展要求。我国高速铁路的发展比较晚，技术发展相对落后，因此在实际施工过程中，要保证轨道的平稳运行，主要体现在以下方面：

①施工设计重点工作，包括控制工后沉降、路基顶面的不平顺、路基变形等方面;②针对路基主体方面，主要应用不含易风化软质、粉砂、改良土岩等，针对路基压实系数的选择，要偏向重型击实标，压路机进行路基压实作业行驶速度在4km/h以内为宜，压实路线，直线段宜先两侧后中间，小半径曲线段由内侧向外侧，纵向进退式进行;横向接头，对振动压路机重叠0.4～0.5m，对三轮压路机重叠轮宽的1/2，前后相邻两区段宜纵向重叠1.0～1.5m，使路基各点都得到压实，避免土基产生不均匀沉陷。③针对基床方面的设置：表层0.7m，0.05～0.1m沥青混凝土防排水层;0.65～0.6m级配碎石。在低层2～3m处，要应用不含易风化软质岩、细粒土或者以厂拌为主的改良土;④针对过渡段的设置，要应用正梯形进行布置，工后沉降簇3cm，最小长度为15cm;⑤针对辅助基础设施方面的要求：电缆、接触网支柱、电缆沟槽、通信设施等设备，要与路基工作同步进行。高速铁路要求路基平稳，所以高铁路基的重要组成部分是轨下系统。高速铁路主要有钢轮、道床、路基、车轮等子系统组成，要将各个子系统处于完好状态，在整个系统中充分应用。

1.2 填料改良的基本原理  在实际施工中掺入适当石灰，要确保含水量处于最佳状态，这会造成土壤的性质发生某些改变，主要原理就是这些物质间出现的物理以及化学反应。其中牵涉的反应原理主要包括硬化结晶、碳酸作用、火山灰作用以及离子交换作用等四个种类。

1.3 铁路路基改良土工程技术的创新发展  针对铁路路基改良土工程技术来讲，传统都是使用简单的路拌法、人工拌合，因为我国铁路事业的发展，传统的技术要求难以满足时代的发展。近些年来，许多高铁施工过程中都应用全新技术，主要有厂拌法、场拌法以及路拌法。这些技术的应用，推动了我国铁路事业的发展，对于工作效率的提升具有重要意义。像路拌法，这种施工手段成本较低，施工过程比较简单，只要严格按照相关操作要求，就可以为后续的施工提供重要的物质基础。厂拌法具有很高的精密度，技术质量较高，是通过机械化操作生产的。随着铁路事业的不断发展，诞生了场拌法，主要是在取土场直接进行拌合作用，操作起来比较便利，几乎不会对环境有影响，在实际施工中得到广泛应用。

2  简析铁路路基改良土工程性质试验

2.1 改良土厂拌法施工  按照施工工艺的具体操作要求，路基在路面施工过程中具有重要意义，是工程建设中的重要环节。针对高速铁路来讲，最重要的是要保证路基的牢固性。鉴于此，要对路基的施工以及填料技术进行科学控制，为高速铁路的安全行驶提供重要的物质前提，主要的操作就是打好地基，对于路基摊铺环节铺摊均匀。如果机器不能处理到位的地方要进行人工处理，对于检验测试区要对相关数据进行科学分析，将含水量控制在最佳状态。根据具体的操作流程施工，确保相关工作的顺利完成，实现施工效果的最大化。

2.2 改良土路拌法施工  由于环境因素的影响，缺少大型的综合厂拌设备，通常应用强制式拌和机拌，这会对工作效率造成直接影响，难以实现具体的施工要求。根据传统的施工经验，铺好一层改良土大概需要5天时间。但是按照此方法实施具体的工程，完成自拌、碾压固化剂土的时间不能超出5h，水泥粉煤灰不能大于4h。这样会造成施工方法、施工进度出现严重冲突。据路拌法的施工实验结果表明，路拌法拌和深度可以实现相关工作要求，可以进行完全拌和均匀，对于施工效率的提升具有重要意义。

2.3 场拌法施工  场拌法就是在巨大的场地破碎材料，对其进行均匀搅拌，将这些材料运输至路基施工处，对其进行平整、压实。这种施工方法比较简单，但是需要的场地面积比较大，在本次实验中熟石灰的比例为7%，生石灰的比例为6%。要选择不厚实的土，对土质进行不断改良，通过粉碎机进行粉碎处理，将其压实，对含水量进行测量。标段路基长度18.29km，占标段线路总长的37.4%，设计路基本体及基床底层采用水泥改良土，基床表层及过渡段采用级配碎石。路基本体水泥掺量为4%，基床底层水泥掺量为6%，填方总量为122.8万方。

2.3.1 场拌法施工当中含水量控制  标段内属丘陵地貌，地表上覆第四系全新统人工填土粉质黏土及碎石土，下伏基岩为侏罗系中统沙溪庙组泥岩夹砂岩;全风化带（W4）厚2～10m，强风化带（W3）厚5～20m。路堑挖方地质情况复杂，多为泥岩夹砂岩互层状分布，规律性较差，泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩、砂岩等岩性递变较快，岩石随钙质含量的变化而呈现岩石强度及抗风化能力的明显差异，由此形成岩层风化带空间分布上的无规律性，呈透镜状无成层性分布。路基填料中的含水量过大、过小，会对填料土的性质造成严重影响，通过含水量的科学控制，保证路基质量的可行性。在最佳含水量的状况下，可以实现路基平整度的最大化。通过传统工作实践表明，含水量会对粉碎效果产生不利影响，通过相关试验发现含水量为16%时，可以实现最佳的粉碎效果。鉴于此，要想充分发挥场拌法的优势，就要应用相关手段对填料中的含水量进行科学检测，实现含水量的最优化。

2.3.2 场拌法施工当中颗粒粒径的控制  在具体的施工过程中，要科学控制颗粒的大小，含草皮、生活垃圾、树根、腐殖质的土严禁作为填料。泥炭、淤泥、冻土、强膨胀土、有机质土及易溶盐超过允许含量的土，不得直接用于填筑路基;确需使用时，必须采取技术措施进行处理，经检验满足设计要求后方可使用。粉质土不宜直接填筑于路床，不得直接填筑于冰冻地区的路床及浸水部分的路堤。填料强度（CBR）应符合规范规定。路床填料最大粒径应小于100mm，路基填料最大粒径应小于150m。本文所研究的路段主要是应用两种液压碎土设备，实施相关工作，对其进行科学检测。通过相关试验结果，对不符合要求的颗粒进行筛選，通过含水量控制以及施工人员的不断检测，选择科学的样本，确保相关填料的颗粒径，符合相关的施工要求。

2.3.3 场拌法施工当中灰计量控制  在本次试验过程中应用稳定土拌和设备，这种设备可以按照设计提供的掺灰比设定计量，可以更好控制改良土的含灰量。但是在实际施工过程中，因为石灰扬尘、润滑部件破损，改变传统的掺灰比，所以要对稳定土拌和设备出料口的改良土，实施科学的检测，实现最佳的含灰量，确保铁路施工工程的质量。性质不同的填料，应水平分层、分段填筑、分层压实。同一水平层路基的全宽应采用同一种填料，不得混合填筑。填方分几个作业段施工时，接头部位如不能交替填筑，则先填路段，应按1：1坡度分层留台阶;如能交替填筑，则应分层相互交替搭接，搭接长度不小于2m。

2.3.4 场拌法施工当中碾压遍数和松铺系数的确定  本文选取的施工路段，应用的是250mm、300mm、350mm、400mm四种松铺厚度，实施相关填料。其中松铺厚度为400mm时，应用18t压路机进行碾压，在5遍后可以取得最佳的松铺厚度350mm，松铺系数为1.1～1.2。填石路堤逐层填筑时，要事先安排科学的史石料运输路线，根据水平科学分层，应用大功率推土机摊平。针对个别不平的地方，要配合细石块找平。当石块级配较差、填层较厚、料径较大、石块间空隙较大时，要在每层表明的空隙配合石渣、中粗砂，将空隙填满。在实际碾压过程中，要科学实验最佳碾压遍数，实现最佳的施工质量。通过现场检测数据显示：①压实系数：路基本体掺入4%水泥的改良土，压实系数可达到0.92～0.94，满足基床以下路堤压实系数≥0.92的要求;基床底层掺入6%水泥的改良土，压实系数为0.95～0.97之间，满足基床底层压实系数≥0.95的要求。②无侧限抗压强度：掺4%水泥改良土，7天饱和无侧限抗压强度为309～320kPa，满足基床以下路堤≥250kPa要求;掺6%水泥改良土，7天饱和无侧限抗压强度为384～395kPa，满足基床底层≥350kPa要求。

综上所述，在实际施工过程中，铁路路基改良土工程在施工方法的选择方面，具有不同倾向，经常应用场拌法、厂拌法和路拌法。从设计的角度来说，厂拌法和路拌法这两种方法可以满足时代发展的需求，但是针对客运专线要求基床底层是厂拌，基床以下路堤可以选取路拌法。施工时应用大型综合厂拌设备实施，操作过程比较简单，在搅拌方面没有难度，让其质量可以得到有效保证，降低相应的环境污染，将对生态环境的影响降到最低，实现铁路路基的可持续发展。

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