铁路路基改良土工程性质试验及施工技术探讨

铁路路基改良土工程性质试验及施工技术探讨

王静

四川省铁路建设有限公司四川省成都市610000

摘要：铁路路基，是铁路轨道的有力支撑，是铁路列车安全行驶的重要保证。其强度、刚度决定了轨道的稳定性、耐久性。作为铁路路基施工的重要环节，铁路路基改良土的填筑压实施工，对后续的施工以及工程完成后的使用及养护维修都有重要的影响。本文对铁路路基常用改良土进行了工程性质试验分析，并对其施工技术进行了探讨。

关键词：铁路路基；改良土；工程性质试验；施工技术

近年来，随着我国铁路建设力度的不断加大，对铁路工程质量的要求也不断提高，由此也加强了对铁路路基的要求，以往铁路路基主要是由一般的松散土石材料构成，这直接造成了路基结构的耐久性和稳定性不足的问题，因此铁路路基改良土填筑技术的发展和应用已成为目前铁路路基设计和施工的重要课题。

1.我国铁路建设对路基的要求

目前，我国的铁路建设主要以高速铁路的建设为主，因此也对路基的质量提出了更严苛的要求：

1.1控制变形

轨道的平顺性是保证铁路列车安全行驶的基础。在路基建设中确保路基的坚固性、控制工程变形是非常重要的工作。对铁路轨道平顺性的要求，不仅是在静态情况下，而且要求在动态条件下也要达到相应的标准。在对路基进行严格的检测后，确定了其沉降值控制在要求范围内，才可以投入使用。

1.2均匀性

路基出现刚度突变是列车在高速行驶时最大的安全隐患。列车的速度越快，对路基刚度均匀性的要求越高。因此，在进行路基建设时，必须保证其坚固性，同时又要保持适当的弹性，当出现突发性刚度变化时，路基能将力量均匀铺开。

1.3稳定性

铁路路基是暴露在自然条件下的，除了承受轨道结构和列车荷载的长期作用，还受温度变化、雨雪、地震等自然因素影响，容易出现不稳定的现象，这就要求在进行路基建设时对可能出现的影响路基稳定性的因素进行分析并进行合理的设计施工，以控制路基安全隐患的出现。

本文主要对四川省境内铁路路基建设问题进行探讨，因此需要将工程所在地区的自然环境列入试验及技术施工范围。工程所在地处丘陵地带，大小江河较多，受亚热带湿润季风气候影响，当地雨水充沛，年降雨量918～1105毫米，年平均气温在16.9℃～18.2℃之间。在地质结构上，泥岩夹砂岩的情况较为常见，受钙质含量的变化影响，岩石的强度和抗风化能力差异性较大，在分布上无规律性。

2.铁路路基改良土工程性质试验

2.1水泥改良土

水泥改良土是铁路路基常用的填料，其特点是对水分要求不高，能保持较好的强度和稳定性。但是，水泥的用量对工程质量会产生一定的影响。当用量超过一定比例时，改良土的收缩性会变大，受其影响，土体会产生较多的收缩裂缝，这些裂缝使基床表层的配粗粒料渗入改良土，会严重影响改良土的排水效果，造成翻浆冒泥的情况出现，使路基的安全系数下降，威胁列车的行车安全。

应对这种情况，可通过使用32.5水泥减少裂缝的产生，并保证改良土的弹性。需要注意的是，水泥改良土不宜在雨天施工。同时，由于水泥的水化和水解过程发生较快，在施工时应压缩从加水拌和到压实的时间，最好在两个小时内完成，以避免水泥改良土出现强度降低的问题。

原则上，水泥可改良所有的粘性土。当水泥与土进行搅拌后，会产生强烈的水化和水解反应，并分解出Ca（OH）2，生成各种水化物形成水泥骨架。但是，在遇到粉粒或粘粒较多的粘性土时，Ca（OH）2会优先与粉粒或粘粒作用，影响碱性介质的形成，而碱性介质是水泥的水化物硬化必需的物质，这就降低了水泥改良土的强度。因此，水泥对粘性土的改良存在一定的适用范围，即适合改良不均匀系数Ip≤12，Cu>1O，且WL<40%的粘性土。当工程所在地土质不在此范围内时，可通过加入适量的石灰增加改良土的强度，也可用适量石灰代替水泥实现改良土强度的增强。

2.2石灰改良土

石灰改良土的特点是易与土混合形成一个整体的填料，在抗压强度上有明显优势，同时在面对雨雪天气时有较突出的稳定性。与水泥改良土相比，石灰改良土的强度可调范围更小，收缩性比水泥更大。石灰是中缓慢硬材料，虽然从加水拌和到最后碾压成形不会对石灰改良土的压实度和强度造成影响，但其延迟时间可达2-3天。同时，石灰改良土的早期强度也非常低，而且强度随龄期增长的速度也比水泥改良土慢。如果施工时遇到较低的气温，则石灰改良土的强度增长会更慢，对施工工期的限制非常明显。

石灰改良土的原理是，通过将石灰加入土中，发生一系列物理、化学反应，生成晶体氢氧化钙、碳酸钙等物质，这些物质由凝胶向晶体状态进行转化，实现改良土刚度、强度、水稳性的不断提高。

石灰更适合对细粒土的改良。试验证明，土中粘粒含量越大，石灰改良土的效果越好，而水泥改良土的表现正好相反，土中粘粒含量越大，其改良效果越差。当然，石灰也有改良的适用范围，即粘粒（d<0.002mm）含量大于10%、Ip>12的粘性土。需要注意的是，石灰与水泥最大的区别在于，石灰改良土还有最佳剂量范围，当剂量超过一定数值时，改良土的强度反而会随着石灰含量的增加而下降。造成这一结果的原因是多余的石灰沉积于土中的空隙里没有参加反应，导致石灰改良土的强度下降。这一技术问题是石灰改良土作为铁路路基填料需要解决的。

3.铁路路基改良土施工技术

3.1厂拌法施工技术

厂拌法是在固定的工厂或移动式拌合站拌制改良土混合料，具体工作流程可见下图：

厂拌法施工流程

进行厂拌法施工时，在填料拌合时，为防止“粘”“堵”“卡”现象的出现，需通过分段式投料进行均匀搅拌，同时还要对土中尺寸过大的颗粒进行清除，并严格控制改良土混合料的含水量。运输时，应在车斗上覆盖苫布以保持混合料的含水量。摊铺时应将混合料按一定的长度进行纵向倾倒，用推土机进行粗平后，再用自动平地机进行整平。碾压的程序应为初压时进行轻压静压、复压时进行重压振压、终压时进行静压整形。

3.2路拌法施工技术

路拌法是在施工的沿线路上就地进行拌合料的拌合，这种方法施工完一层的时间仅需三天，是非常有效率的方法。基本流程见下图：

路拌法施工流程

进行路拌法施工时，需严格按照施工工艺进行。在基床底层以下的路堤进行填筑。在对密实度试验合格后，将虚铺厚度定为35厘米，每20米钉一个中桩，并在路基两侧打上相应的指示桩拴挂摊铺线。在填料的前一天晚上，通过在土基上洒水保持一定的湿润度，第二天把土料拉到路基上进行均匀地摊铺，并进行整平。然后对虚铺厚度、湿容重和含水量进行测量，从而计算出石灰或水泥的使用量。根据计算结果将石灰或水泥进行均匀的摊铺，经过检查确认后开始拌合，拌合需来回各进行两遍。拌合工作完成后，进行碾压。第一遍为静压，第二到九遍为振动碾压，最后再进行一次静压。在进行水泥改良土的路拌施工时，需将拌合到碾压完成的时间控制在4小时以内。

3.3场拌法施工技术

场拌法是将需要拌合的材料集中到一个场地进行粉碎、填料、掺合，再将填料运到路基进行摊铺整平的施工方法，流程上与厂拌法类似。主要需要注意：

含水量控制：含水量的大小对粉碎功效和质量有决定性的影响，因此需要根据具体的粉碎机类型设计填料的含水量。当含水量接近16%时，粉碎效果最好，可将15mm的颗粒含量控制到最小，当含水量大于25%时，粉碎效果不仅不好，还会造成颗粒形成大的团粒。

含灰量控制：含灰量过高会对润滑部件造成损毁，因此在严格控制含灰量，从而保证施工质量。

以上三种方法都是比较成熟的施工方法，都能很好的完成工程需求。在进行大规模施工时，厂拌法具有工艺简单、易于控制质量和减少扬灰等影响环境污染的优势。场拌法则可有效避免人为因素的影响，对摊铺的厚度、平均度、掺合料的掺量等实现有效监控，而且经济实惠，可操作性强，是目前比较流行的做法。

参考文献：

[1]高建伟，余宏明，钱玉智，李科.水泥改良膨胀土强度特性试验研究[J].公路，2013，12：165-168.

[2]李庆喜.改良土在高速铁路工程路基中的应用研究[J].湖南城市学院学报（自然科学版），2015，03：14-15.

[3]王秀玲.客运专线铁路改良土填筑施工技术[J].科技创新与应用，2014，15：201.