[基礎(chǔ)科學]鐵路路基改良土應用

1、鐵路路基改良土應用關(guān)鍵詞：鐵路路基；改良土；應用1 概述鐵路對路基填料有很高的要求,路基填料和地基處理是路基施工中的重點、難點。鐵路路基基床分為表層及底層，表層厚度為0.6m，底層厚度為1.9m，總厚度2.5m，鐵路基床范圍內(nèi)一般都要求選用a、b組填料。當沿線缺乏a、b組填料且外運a、b組填料不經(jīng)濟時，應采取相應的改良方法對當?shù)赝临|(zhì)進行改良。改良土外摻料可采用水泥、石灰、粉煤灰、砂、礫、碎石等無機料。2 改良土的設(shè)計要求2.1 填料勘察和試驗改良土設(shè)計前應首先對填料及外摻料進行勘察和試驗。對一般細粒土應進行顆粒分析（黏粒、粉粒含量），界限含水量試驗，擊實試驗，無側(cè)限抗壓強度、回彈模量、夯后快剪

2、強度、有機質(zhì)含量、硫酸鹽含量試驗。膨脹土等特殊土，除按細粒土一般試驗項目外，尚應進行礦物成分分析、濕化試驗、膨脹試驗及設(shè)計要求的其他試驗。對于外摻料：水泥應進行強度等級試驗、凝結(jié)時間試驗、安定性試驗；石灰應進行氧化鈣cao與氧化鎂mgo含量試驗、未消化殘渣含量試驗；粉煤灰應進行礦物成分（sio2+al2o3+fe2o3含量）試驗、so3含量試驗、燒失量試驗、細度試驗。2.2 改良土設(shè)計技術(shù)指標當改良土外摻料為水泥時，宜采用普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥，強度等級為32.5或42.5，初凝時間不宜小于3.0h，終凝時間不宜小于6.0h，不應使用快硬水泥、早強水泥，不得使用受潮變質(zhì)水泥。用水泥改良

3、的原土料,其塑性指數(shù)宜小于12，有機質(zhì)含量不宜超過2，硫酸鹽含量不大于0.25。外摻料為石灰時，宜采用一等建筑鈣質(zhì)生石灰粉或合格建筑鈣質(zhì)生石灰，其石灰的cao+mgo含量不小于80%， co2含量不大于9%，未消化殘渣含量（5mm圓孔篩余）不大于15%。用石灰改良的原土料，其塑性指數(shù)宜大于12，有機質(zhì)含量不大于5，硫酸鹽含量不大于0.8。外摻料為粉煤灰時，宜用sio2+al2o3+fe3o4含量不小于70%的粉煤灰，其質(zhì)量應符合現(xiàn)行粉煤灰標準（gb1596）級粉煤灰的要求，即細度（0.045mm分孔篩余）不大于25，三氧化硫不大于3、燒失量不大于8%。經(jīng)改良后填料的無側(cè)限抗壓強度應符合表1的要

4、求表1改良土無側(cè)限抗壓強度（飽和）（kpa）路基部位線路級別基床表層基床底層基床以下級線路500700300450200級鐵路及200km/h客貨共線350550250200250客運專線350550250客運專線及高速鐵路3505502502.3 改良土設(shè)計方案對細粒土，一般宜根據(jù)土的性質(zhì)，選擇適宜的外摻料，采用改變土的物理、力學性質(zhì)的化學改良方法。配制不少于三個不同摻合量的混和料進行擊實試驗，以確定各種混和料的最優(yōu)含水率和最大干密度。擊實試驗按現(xiàn)行鐵路工程土工試驗規(guī)程（tb10102）中改良土試驗相關(guān)規(guī)定進行。當采用水泥基類作為外摻料時，其擊實最大干密度取延遲一定時間的試驗值，延遲時間根據(jù)

5、所選工藝經(jīng)試驗確定。按改良土所處路基結(jié)構(gòu)不同部位的壓實度要求計算干密度。按最優(yōu)含水率、計算干密度并延遲一定的時間制備試件進行無側(cè)限抗壓強度試驗。無側(cè)限抗壓強度試驗按現(xiàn)行鐵路工程土工試驗規(guī)程（tb10102）中改良土試驗相關(guān)規(guī)定進行。根據(jù)路基結(jié)構(gòu)不同部位對改良土強度要求，選定合適的外摻料及摻入比，摻入比應按表1的無側(cè)限抗壓強度要求進行室內(nèi)試驗確定。3改良土的施工要求3.1石灰改良土石灰改良土具有較高的抗壓強度，強度形成好的石灰改良土是一種整體材料，具有板體作用和較好的水穩(wěn)性和一定的冰凍穩(wěn)定性。由于石灰屬于中緩凝慢硬材料，從加水拌和到碾壓成型的延遲時間對其壓實度和強度沒有明顯的影響，最長延遲時間可

6、達2-3天。這種改良措施主要在沿線石灰儲量豐富的地區(qū)應用，另外，從試驗分析證明用相同劑量的石灰改良不同的黏性土時，改良后的強度隨土中黏粒含量的增加和塑性指數(shù)的增大而增大，石灰宜改良黏粒d0.002m且含量大于10%及ip大于12的黏性土。3.1.1施工工藝根據(jù)用土比例和每車土量將素土按指定位置堆放，均勻卸在路槽頂面，并用推土機和平地機粗平，用輕型壓路機穩(wěn)壓一遍，檢查布土厚度和含水量。石灰應在使用前一周充分消解，并通過10mm篩孔，用布灰機或打方格人工布灰，均勻攤平。3.1.2拌和拌和采用專用拌和機械，施工時有專人檢查拌和的深度，使穩(wěn)定土層全部翻透，嚴禁在穩(wěn)定土層與下承層之間殘留一層素土，但也要

7、防止翻犁過深。檢查松鋪厚度和混合料含水量、石灰劑量，并按規(guī)定取樣制備抗壓試件。根據(jù)天氣情況，夏天混合料含水量應較最佳含水量高出12個百分點。用石灰穩(wěn)定塑性指數(shù)大的粘土時，應采用兩次拌和。第一次加70%-100%預定劑量的石灰進行拌和，悶放1-2天，此后補足需用的石灰，再進行第二次拌和。表面高出設(shè)計標高部分應予刮除并將刮下的石灰土掃出路外；局部低于標高之處，不能進行貼補，必須將其鏟除重鋪。3.1.3碾壓用輕型壓路機碾壓一遍，再用平地機進行整平、整型，經(jīng)檢查達到規(guī)定標高后再進行壓實。用12t以上壓路機全寬碾壓12遍，每次重疊1/2碾壓寬度；用壓路機碾壓到規(guī)定壓實度。一般需碾壓68遍。用人工攤鋪和整

8、形的穩(wěn)定土層，宜先用68t兩輪壓路機或輪胎壓路機碾壓12遍，然后再用重型壓路機碾壓。碾壓應遵循由路邊向路中、先輕后重、先下部密實后上部密實、低速行駛碾壓的原則，避免出現(xiàn)推移、起皮和漏壓的現(xiàn)象。碾壓程序和碾壓遍數(shù)并不是唯一的，應通過試鋪確定。3.1.4接縫基層的橫向施工接縫、應采用與表面垂直的平接縫處理，確保接縫處橫向與縱向平整度。同日施工的兩工作段的銜接處，應采用搭接。前一段整形后，留5-8m不進行碾壓，與后一段重新拌和碾壓。3.1.5養(yǎng)生及交通管制石灰土在養(yǎng)生期間應保持一定的濕度，不應過濕或忽干忽濕。養(yǎng)生期不宜少于7天。每次灑水后，應用兩輪壓路機將表層壓實。石灰土碾壓結(jié)束1-2天，當其表面干

9、燥（含水量不大于10%），可進行下一步施工。在養(yǎng)生期間未采用覆蓋措施的石灰穩(wěn)定土層上，除灑水車外應封閉交通。在采用覆蓋措施的石灰穩(wěn)定土層上，不能封閉交通時，應限制車速不得超過30km/h，禁止重型卡車通行。3.2 石灰、粉煤灰改良土石灰、粉煤灰改良土俗稱二灰土，二灰土具有較高的強度，雖然早期強度偏低，但后期強度較高。二灰土在形成過程中，內(nèi)部進行物理化學反應，形成致密整體，具有較好的水穩(wěn)定性和抗凍性。由于土的塑性指數(shù)變化，特別在1020之間，二灰土的強度變化尤為明顯，塑性指數(shù)高的土，強度亦高，另外，當沿線粉煤灰儲量較多時，可以考慮廢物利用。3.2.1備土在冬季覆蓋土基礎(chǔ)上由測量人員測量放點，用平

10、地機精平，厚度按15cm控制，多清少補，然后壓路機快速碾壓1遍，使素土表面平整，并具有一定密實度，以便攤鋪粉煤灰。整平后，由試驗人員測其含水量，如含水量不足，及時灑水。3.2.2布粉煤灰根據(jù)計算出每延米粉煤灰用量，在素土表面人工碼成兩個標準斷面的梯形，并做出相應標尺進行量方。然后沿兩側(cè)及中心各打一灰線，人工進行攤鋪，采用扣鍬法，禁止揚鍬，將粉煤灰均勻攤鋪，攤鋪后，適當灑水，防止粉煤灰飛揚。粉煤灰撒布均勻后，用旋耕機進行拌和，拌和深度不宜到底，拌和完后用東方紅推土機進行排壓，平地機整平后，再用壓路機快速靜壓一遍。3.2.3備石灰根據(jù)計算出每延米石灰用量，按梯形斷面人工碼成兩個標準梯形斷面，并做出

11、相應標尺進行量方。然后沿兩側(cè)及中心各打一灰線，用人工均勻攤鋪石灰攤鋪均勻后，用路拌機進行拌和，拌和深度達到下承層1cm左右，拌和機后設(shè)專人檢查拌和深度，嚴禁拌和層底部留有素土夾層，拌和遍數(shù)視拌和情況而定，直至達到拌和均勻，沒有超粒徑土塊為止。拌和完后用東方紅推土機進行排壓，試驗人員現(xiàn)場檢測灰劑量及含水量，如含水量不足及時灑水。灑水后悶料時間不少于4小時，自檢灰劑量合格后報監(jiān)理抽檢，合格后進行放點整形。3.2.4整修排壓后測量放點平地機初平，再測量放點平地機精平，松鋪厚度按22cm控制。3.2.5碾壓經(jīng)最終拌合及整形的二灰土在半幅全寬范圍內(nèi)進行碾壓，碾壓橫向輪跡重疊1/2輪，不能出現(xiàn)漏壓現(xiàn)象，確

12、保碾壓均勻。碾壓采用羊足碾及yz16b壓路機各振一遍，速度為2.0-2.5km/h，然后用yz18或三光輪壓路機靜壓一遍，最后用yl16壓路機靜壓一遍，消除表面輪跡。壓實度采用灌砂法進行檢測，并且全厚進行取樣。碾壓過程中對有起皮或翻漿處設(shè)專人進行處理，保證碾壓段落的整體外觀質(zhì)量。碾壓過程中嚴禁壓路機在已完成的或正在碾壓的路段處調(diào)頭或急剎車，保證表面不受破壞。3.2.6養(yǎng)護碾壓完后對二灰土表面進行灑水養(yǎng)生，養(yǎng)生期不小于7天，在養(yǎng)生過程中要始終保持二灰土表面潮濕。養(yǎng)生期間，除灑水車外，嚴禁其它車輛行駛。3.3 水泥改良土水泥改良土的優(yōu)點是具有足夠高的強度，其7天的無側(cè)限抗壓強度可達幾個兆帕，能滿足

13、鐵路對基床底層的要求；受水分變化的影響不大，并且它的強度越高，穩(wěn)定性越好。它的缺點是在施工過程中容易產(chǎn)生收縮裂縫，當水泥用量超過一定比例時，改良后的土體收縮性增大，從而容易產(chǎn)生較多的收縮裂縫，并且伴隨著水泥等級的提高，水泥中細顆粒越多，更容易產(chǎn)生裂縫。當裂縫發(fā)生后，可能會導致基床表層的級配粗粒料與基床底層改良上相互侵入，嚴重影響排水效果。在列車荷載重復作用下，發(fā)生翻漿冒泥的可能性大大增加。從而引起路基病害，影響列車的高速、安全、平穩(wěn)運行。因此，采用22. 5級水泥可以保證改良填料有較好的彈塑性特征。避免填料產(chǎn)生過多裂縫，影響路基的穩(wěn)定性。另外，由于水泥的水化和水解作用進行得較快，因此在實際施工

14、中，應該使用拌和效率高的機械，并使拌和、整平、碾壓幾道工序緊緊相接，盡可能縮短從加水拌和到壓實的間隔時間，這對路拌法施工特別重要。水泥改良上不宜在雨季施工。3.3.1施工工藝鋪原狀土推土機推平壓路機靜壓一遍撒水泥路拌機攪拌壓路機靜壓一遍平地機精平壓路機碾壓至符合壓實度為止。施工方法同石灰穩(wěn)定材料施工。3.3.2施工中注意事項碾壓過程中，混合料的表面要始終保持潮濕，如果表面水蒸發(fā)得快，及時用灑水車補灑少量的水。從加水拌合到碾壓終了的延遲時間不超過6小時。嚴禁壓路機在已完成的或正在碾壓的路段上“調(diào)頭”和急剎車，以保證混合料表面不受破壞。5 結(jié)論路基作為鐵路的基礎(chǔ)設(shè)施應按土工結(jié)構(gòu)物進行設(shè)計、施工。因此對路基結(jié)構(gòu)的各部位的填料與填筑壓實標準都提出了更高的要求。就近取用的填料不符合要求，且運輸a、b組土不經(jīng)濟時，我們要根據(jù)現(xiàn)場實際情況采取適宜的改良措施改善土的力學性能，降低土的液塑限，增大土的凝聚力和內(nèi)摩擦角，有效地提高土的抗剪強度，使土的承載力、固結(jié)特性和可壓實性得到顯著改善，以滿足路基的強度、剛度的要求。參考文