改良土用于底層及下部路堤的施工方法

一、高速鐵路的特點

一流的高速鐵路線形變化非常平緩，軌道高度平順，路基極其穩(wěn)定且剛度均勻，各種結(jié)構(gòu)物具有高度可靠性及穩(wěn)定性，并有嚴(yán)格控制的形位公差，具有寬大空間的獨行線路。通車運營之日，應(yīng)達到300km/h及以上的目標(biāo)。該特點概括起來就是四高：高速度、高密度、高舒適度和高安全性。要達到這些要求對工務(wù)工程也提出了更高的要求。

高速鐵路列車的高速、安全、平穩(wěn)運行對路基的變形提出了更高的要求，高速鐵路對路基變形要求嚴(yán)格，彈性變形小于4mm，塑性變形為路基高度的1％～3％。為了控制路基變形，路基基床底層優(yōu)先使用A、B組填料，而根據(jù)已經(jīng)建成的秦沈鐵路客運專線東部及即將進行的洛湛高速鐵路沿線填料情況調(diào)查結(jié)果，A組的優(yōu)質(zhì)填料缺乏，B組C組的填料也不多，屬于高液限粉粘土的D組填料眾多。為了就地取材，擴大路基可用填料的范圍，將部分的C組甚至D組填料經(jīng)過改良后使用，這在我國當(dāng)前高速鐵路建設(shè)中具有很重要的現(xiàn)實意義，同時也是提高路基設(shè)計、施工技術(shù)的重要內(nèi)容。

二、施工方法

就洛湛鐵路路基的施工，介紹一下改良土用于底層及下部路堤的施工方法：根據(jù)洛湛鐵路的“洛湛線洪塘路堤填料試驗技術(shù)要求”依據(jù)《鐵路路基施工規(guī)范》TB10202-2002，《鐵路路基工程質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》TB10414-2003和本標(biāo)段所編制的“石灰改良土試驗段試驗方案”中鐵十九局洛湛鐵路YH5標(biāo)，于2005年11月30日至12月6日，在DIKl88+040-DIKl88+140段，采用大規(guī)模施工擬用的機械和車輛，選用具有代表性的D組填料、摻拌4％、6％、8％的消石灰，分層地進行了改良土填筑壓實的工藝性試驗。

通過本次試驗，獲取了施工工藝控制參數(shù)、確定部分技術(shù)指標(biāo)，積累改良土的一些施工經(jīng)驗，基本達到了試驗?zāi)康摹?/p>

現(xiàn)按照工作流程分別從室內(nèi)試驗與標(biāo)準(zhǔn)值，現(xiàn)場施工工藝與試驗檢測方面總結(jié)如下：

1、室內(nèi)試驗：石灰改良土的室內(nèi)試驗項目主要包括：(1)填料的物理性質(zhì)和分組試驗；(2)消石灰的有效氧化鎂、氧化鈣含量；(3)土的天然密度、天然含水量及消石灰密度：(4)各種劑量石灰土的最大干密度和最佳含水量；(5)各種劑量石灰土的無側(cè)限抗壓強度等。

填料的物理性質(zhì)和分組試驗是通過顆粒分析、液塑限及自由膨脹率測試定義；消石灰的有效氧化鎂、氧化鈣含量是通過滴定法化學(xué)分析測定，并建立EDTA標(biāo)準(zhǔn)益線；土的天然密度及消石灰的密度分別通過環(huán)刀法與容積法測定確定；各種劑量石灰土的最大干密度和最佳含水量是通過標(biāo)準(zhǔn)擊實確定；各種劑量石灰土的無側(cè)限抗壓強度是通過靜力壓實法達到預(yù)定干密度的成型試件養(yǎng)護6天浸水1天的壓力值獲得。

石灰改良的室內(nèi)試驗項目多、工作量大，一個土樣從制備到完成規(guī)范指標(biāo)一般需7～8天時間，因此在施工前要有超前意識及早試驗，并且所取土樣和石灰必須具有可靠的“代表性”。

試驗參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值：

D1K189+570取土點為高液限黏土，填料等級根據(jù)顆料分析和液限判斷為D組填料。

郴州廣發(fā)石灰廠生產(chǎn)的袋裝消石灰EDTA測定為III級鈣質(zhì)消石灰，有效氧化鈣和氧化鎂總含量為59.85％。

本試驗段各劑量石灰改良土的最大干密度，最佳含水量及對應(yīng)的無側(cè)限抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)試驗值匯總?cè)缦拢?/p>

通過匯總分析，改良土與原狀土的標(biāo)準(zhǔn)值有以下幾方面的區(qū)別和規(guī)律：

(1)最大干密度值隨摻灰量遞增而降低；

(2)最佳含水量隨摻灰量遞增而提高：

(3)無側(cè)限抗壓強度隨摻灰量遞增而增大；

2、現(xiàn)場施工工藝：擬選地段DIK188+040-DIK188+140長100米，路堤填筑高度范圍在3.29-4.36。

為了便于進行對比試驗，本次試驗按照不同的摻灰量在填溝的平面位置上按照不同的虛鋪厚度進行了3層填筑壓實試驗。

石灰土的摻料配制，采用了路拌法施工。

根據(jù)此段的地形、地貌及填料類型、施工工藝，本次試驗采用了以下工程機械和檢測設(shè)備：

3、現(xiàn)場檢測：(1)灰土配制與翻拌：由于受地形條件的限制，本試驗段灰土配制采用路拌法施工。首先對取樣土點進行平整，然后根據(jù)原狀土的的天然密度和消石灰的天然密度以及所需灰土方量(或本班次制定的拌合方量)在整平的原狀土地面確定相應(yīng)的布灰面積、布灰厚度和挖深厚度，通過裝載機配合人工攤鋪石灰并檢查合格后，用旋耕機進行翻拌，生產(chǎn)某種劑量下改良土。

這種工藝通過實踐的得出以下結(jié)論：①根據(jù)EDTA測試，單位體積的摻灰量應(yīng)比設(shè)計摻灰量多加0.5～1％，以克服石灰有效成份的自然損失。②摻入石灰翻拌2遍后基本均勻，當(dāng)“悶料”期完成后再次翻拌一遍土塊全部破碎，灰土達到完全均勻。③摻入消石灰對降低原狀土天然含水量影響不大，當(dāng)摻入4～8％時，一般只能降低1～2％。

(2)虛鋪厚度：本試驗段是根據(jù)所選用的壓實機械和相關(guān)規(guī)范，首先確定了壓實后的厚度值為30CM按照不同的虛鋪厚度，通過壓實前與壓實后測量結(jié)果得出了虛鋪系數(shù)為1.16。

(3)壓實度：在取虛鋪厚度34厘米的情況下，隨著碾壓遍數(shù)的增加路基填料的壓實度也隨之增加，當(dāng)碾壓遍數(shù)超過4遍時，路基填料的壓實度已達到設(shè)計要求，這說明填料組織結(jié)構(gòu)已密實，再增加碾壓遍數(shù)密度不再增加(見壓實匯總表)。

(4)含水量：試驗段的天然含水量均大于最佳含水量，但通過實踐驗證當(dāng)天然含水量大于最佳含水量不超過5％時，均可達壓實要求而且不出現(xiàn)“翻漿”現(xiàn)象。

(5)地基系數(shù)K30檢測：地基系數(shù)通過K30平板荷載試驗后，6％摻灰量的填筑層均達到了規(guī)范規(guī)定值0.8MPA/CM。

試驗成果小結(jié)：

通過改良土試驗段施工與檢測，可以得出以下結(jié)論：①各劑量改良土在16T振動壓路機碾壓5遍之內(nèi)，壓實系數(shù)均能達到要求。②6％灰土碾壓5遍可達到要求壓實系數(shù)。③最佳含水量的控制通過晾曬后，在+5％范圍內(nèi)能夠壓實。

三、結(jié)束語

根據(jù)我們長期的施工經(jīng)驗，結(jié)合本次試驗段施工，改良土用于底層及下部路堤的施工方法能夠滿足高速鐵路路基的變形的要求，保證施工質(zhì)量及進度。介于洛湛鐵路改良土施工的經(jīng)驗對于石灰改良土更要嚴(yán)密施工組織，加大管理力度。路基施工時，要嚴(yán)格地執(zhí)行報驗制度，認真地填寫報驗單，使之貫穿于整個生產(chǎn)活動。