鐵路填石路基現場填筑試驗研究

鄭密密，樊 敏

(1.貴州民族大學;2.貴州省水利水電勘測設計研究院)

1 引 言

填石路基作為一種特殊的路基結構型式，在公路中有了廣泛的應用。填石路基填料粒徑較大，所以在施工方面與填土路基是有一定區別的。當前國內外對填石路基的施工工藝都沒有較為完整的研究成果，施工過程缺少定量的技術指導。鐵路部門在這方面的研究甚少，本文主旨在為以后填石路堤在鐵路上的應用提出一些參考意見本文結合在建的貴廣高速鐵路的聯絡線現場試驗段，致力研究討論鐵路方面填石路堤的壓實技術。

2 試驗過程中的變化參數

本次試驗中所用的填料由現場山體爆破而得，屬硬質石灰巖。試驗所用的填料最大粒徑控制為100 mm。經綜合考慮原設計方案，施工條件和試驗時間，經費等因素。現場試驗最后確定的有關參數如表1 所示。

表1 試驗參數選取范圍

3 碾壓機械的選擇

碾壓機械的種類非常多。不同的填料適用不同的壓實機械的壓實，如對于粘性土宜采用羊角碾，而對非粘性土就不適用。根據以往的的一些經驗，大能量的振動壓路機對填石料的壓實效果最好。振動碾圧在振動的過程中，填料會發生運動，從而使不同粒徑之間顆粒的相互填充和擠密;同時，振動壓路機的還能以連續、快速沖擊波的形式作用于填料，在石料中產生壓應力和剪應力，使得顆粒克服彼此之間的阻力而重新擠密，利于壓實。一般而言，對于填石路基的壓路機械選用原則是:選用工作質量大，激振力大，振動頻率合適(30～35 Hz)，振幅較高(1.8 mm 以上)的機型。最好選用拖式振動壓路機。因此，本次試驗選用20 t 振動壓路機作為壓實機具。

4 壓實方式

為了探討攤鋪厚度對壓實效果的影響，試驗過程采用4種攤鋪厚度，即45 cm、50 cm、55 cm、60 cm，針對每種厚度的碾壓6～8 遍，檢測每遍碾壓后的沉降差和沉降率，初步地了解填料的壓實效果。碾壓時，第一遍通常是采用靜壓，然后再采用振動碾壓。實驗過程是在直線段上進行的，碾壓由兩邊向中間，縱向進退式進行。碾壓時，橫向之間要求有20 cm 左右的橫向搭接。實驗中還要討論碾壓速度對壓實效果的影響，所以碾壓時也采用不同的速度對不同的攤鋪厚度進行碾壓。根據以往的研究知道，若碾壓速度變成原來的2 倍，要達到同樣的碾壓效果，碾壓遍數也要變成原來的2倍。所以，為達到最佳的壓實效率，碾壓速度必須合理選擇。

5 試驗結果分析

(1)攤鋪厚度

通過對試驗段填料現場試驗數據的總體分析，可以發現，對于同一填料在相同壓實條件下，填石路基的沉降率同攤鋪厚度存在一定的關系。從圖1 可總結出攤鋪厚度與沉降率的關系，

圖1 攤鋪厚度與沉降率的關系

由此可知，填料在相同的壓實條件下，在一定的層厚范圍內沉降率隨著攤鋪厚度的增大而增大，在某個層厚達到最大值，之后又隨著攤鋪厚度的增大而減小。從圖中可以看到層厚從45～52 cm 時沉降率一直增大，而從層厚52 cm 繼續增大時沉降率反而在減小。以上結果表明，對于填石路堤而言，存在著一個較為合理的碾壓厚度，此時路堤的沉降最大，壓實效果最好。

(2)碾壓遍數

根據現場實測數據可知，對于不同碾壓遍數，路堤的沉降率也會有變化，每組填料在不同攤鋪厚度情況下的沉降率變化情況整理結果如下:

圖2 沉降率與壓實遍數的關系

由圖3 可知，在增加碾壓遍數的情況下，填料的沉降率都隨之增加，最后趨于穩定。圖示里面攤鋪厚度為50 cm時，沉降率最大。究其原因可能是該層是地基處理后第一層攤鋪，地基在振動壓實過程中產生了沉降，而且根據虛鋪厚度的分析結果可知，最優的虛鋪厚度在52 cm 左右。從圖還可以看出不管是何種攤鋪厚度，在相同的壓實機械條件下，在第2～4 遍碾壓時沉降較為明顯，在第4～7 遍沉降變緩。總的來說:路基填筑體的密實程度隨碾壓遍數的增加而增加，而碾壓遍數增加到一定程度后，路基填筑體密實程度的增長率變小，趨于緩和。

(3)碾壓速度

合適的碾壓速度對路基的壓實質量及工程的經濟性都有一定的影響，試驗也對壓路機在快速和慢速的情況下進行了研究。

圖3 碾壓速度與碾壓遍數以及沉降率的關系

從圖4 的曲線變化趨勢可以得出:三種填料在相同的碾壓遍數下的沉降率都是隨著碾壓速度的增大在減小。但是鑒于壓實效率的問題又不可能讓碾壓速度太慢，且從圖中可以看到填料的沉降率在2 km/h 和4 km/h 時相差并不是很大，所以可以采用4 km/h 的速度。

(4)含水量

在本次試驗路段上，針對填料的含水量對路基壓實效果的影響問題也進行了現場試驗。具體試驗方案是，在同樣攤鋪厚度55 cm 的情況下，其中一層料是在填料原始的天然含水量條件下進行壓實施工。另一層料則是通過灑水車進行灑水工作，灑水量控制在填方量的4%左右，這個數值主要是以室內試驗的結果為參考。兩個斷面均用相同壓路機進行碾壓，碾壓遍數控制在7 遍，然后進行壓實效果對比。

表2 含水量試驗數據

從上面表的試驗數據表明，灑水后的干密度與不灑水的干密度大0.073 g/cm3，灑水壓實后的沉降率比不灑水的大0.47%。根據試驗結果，并參考以往有關研究資料，可以看出，對于堅硬類巖石的填石路基而言，其填料強度高，粒徑較大，透水性良好，含水量對粒徑較大的石料的影響很小，通過增加含水量來改變壓實效果，作用不會很明顯，反而會增加施工工序，增耗工程費用，影響施工進度。

6 結 論

(1)針對填料采取了四種不同的攤鋪厚度進行試驗，通過沉降率的檢測指標對其碾壓后的壓實質量進行評價。填石料的攤鋪厚度合理范圍在50～55 cm 之間。

(2)填石路基的碾壓速度宜選為2～4 km/h 之間，碾壓速度開始宜用慢速。

(3)填石路基的總沉降率隨碾壓遍數的增加而增加，但是增加到一定程度后，路基碾壓兩遍之間的沉降的增長率變小，趨于緩和。

(4)對于硬質巖石的填石路基，路基含水量對壓實效果的影響很小，可不作含水量的特殊要求。

［1］吳祥海.填石路基施工工藝的控制研究［D］.長安大學，2007.

［2］張小紅.淺談客運專線鐵路路基施工現場試驗［J］.科技資訊，2010，(15).

［3］客運專線鐵路路基質量檢測技術要點手冊［M］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［4］沙愛民，賈侃.填石路基施工技術［M］.人民交通出版社，2007.