填筑粉土路基的技術處理措施

陳 坤 張淑真

(1.化工部長沙設計研究院，湖南長沙 410116;2.湖南岳常高速公路開發有限公司，湖南岳陽 414000)

0 引言

路基是鐵路或公路的承重層，承受著車輪荷載的反復作用，應具有足夠的強度、剛度和低壓縮性，以及足夠的水穩性和凍穩性。而路基填料的質量對此性能有直接而決定性的影響。但在進行鐵路或公路路基施工中經常會遇到施工所在區域土質不理想的情況，比如粉土。粉土為粒徑大于0.075 mm的顆粒質量不超過總質量的50%，且塑性指數不大于10的土。粉土多呈散粒結構，是一種具有特殊工程性質的土，由于其狀態及含水量不同，表現出來的性質變化較大。位于地下水位線以下的粉土一般呈稍密～中密狀態，壓縮性高，力學強度低，在地震等動荷載作用下易發生液化。對粉土填筑路基改良措施的研究近幾年才見于報道，常見的有碾壓方法、換填、樁基處理以及摻加混合料等［1-5］，但這些改良研究多集中于室內試驗研究階段;在實際工程中尚無可普遍應用的改良手段［6-8］。換言之，目前的粉土研究的現狀是理論與實際存在一定的脫離。

本文結合已完工的某時速200 km電氣化鐵路復線工程的路基工程填筑施工過程，對用于路基的粉土填料采用摻入水泥改良的工程措施，并比選不同碾壓方式的實際壓實效果，將實際與理論結合并檢驗理論，以期對粉土改良施工提供參考。

1 工程概況

該工程所在區域為沖海積平原地貌，平坦開闊。路基填土高度3.8 m，其中基床底層1.9 m。其地層巖性主要為:素填土(Qm14)褐灰色，松散，厚 0.3 m ～2.9 m;粉土(Qal4)灰黃色，中密，厚1.0 m ～5.5 m;粉砂(Qal4)灰色，飽和，松散 ～ 稍密，厚0.7 m ～6.4 m;粉砂(Qmc4)灰色，飽和，中密，厚14.0 m～25.0 m。該4種土質性質不良，直接用其所填筑的路基松散，剛性差，強度低，遇到雨天則極易造成滑坡流失，對路基質量將不能保障。根據現場實際情況及設計要求，對用于路基的粉土采用摻入水泥改良的工程措施，在施工過程中，對路堤本體采用路拌法施工，基床底層以下路基采用場拌法施工，并依據《鐵路路基工程施工質量驗收標準》路基填筑壓實采用雙指標:地基系數和壓實系數對改良結果進行檢驗和評價。

2 工程施工要點

1)施工前對需改良的土源進行取樣試驗:確定其最大干密度、最佳含水量、水泥摻量的最佳配比。要求水泥的初凝時間應大于3 h、終凝時間大于6 h、改良土7 d飽和無側限抗壓強度不小于250 kPa。并對試驗及測量儀器進行校驗標定。

2)經試驗室試驗:測試取土場土源的土體含水率為15% ～19%，P.O42.5水泥的最佳摻量為4%，改良土的7 d飽和無側限抗壓強度達到270 kPa～280 kPa，強度滿足設計的250 kPa要求。拌后改良土含水率為12.5% ～16.5%，與最佳含水率14.5%相差在±2%之間，滿足施工要求。

根據已有的研究結論及工程現場檢驗的結論證明:使用水泥改良粉土后的強度比未改良的粉土的強度提高約3.28倍，且水泥改良粉土的效果要優于同劑量同齡期其他摻料的改良效果。結果同時表明，摻合量存在一個最佳的摻合值，當摻合量達到最佳值后繼續增加摻合料其改良料的強度不再明顯增加，而水泥摻料的最佳摻合值較大(見圖1)。

圖1 改良后粉土無側限抗壓強度與摻合量的關系曲線

3)填筑施工:場拌土按4%水泥摻量的±1%進行控制穩定土的生產，控制場拌機械的拌和速度5 t/min，隨時拌和隨時運往工地(運距2 km左右)，工地以劃方格網的方法控制卸土量，以福田15 t自卸車為準，每個方格為6 m×6 m卸土1車，推土機及時初平，同時在現場取樣做EDTA水泥用量測試，并檢查拌和土的外觀質量，由于是穩定土拌和機拌和，所以其質量指標是滿足要求的。

4)靜壓平整:當推土機每初平長度在30 m～50 m，用壓路機靜壓1遍，消除不均勻沉降后，再用平地機進行精平整，并用測量儀器檢測路基的寬度、松鋪厚度(按35 cm)、橫坡及高程等指標。

5)碾壓:用平地機進行精平后，填筑土層的含水率、松鋪厚度、橫坡、寬度等指標均符合要求，即可緊跟進行碾壓施工。壓路機行進速度控制在2.5 km/h，碾壓嚴格按照規范規定的操作規程進行。而且每碾壓一遍，立即進行壓實系數的檢測，并且進行對比試驗，以選擇比較合適的施工碾壓方式。依此參數來指導以后的路基施工。

粉土的壓實效果除了主要受最佳含水量的影響外，還主要受壓實功的影響。壓實功主要通過控制壓路機在不同碾壓時段的碾壓振幅和頻率實現。在本工程中，經過多種碾壓工藝的遴選，選定三種碾壓方案進行效果比選，即:2312(靜壓2遍，弱振3遍，強振1遍，靜壓2遍)，1331(靜壓1遍，弱振3遍，強振3遍，靜壓1遍)以及242(靜壓2遍，弱振4遍，靜壓2遍)3種碾壓方式。現場檢驗后的結論證明:碾壓遍數對壓實度一般呈正向相關影響，但工程實際中應當有一個最優的碾壓方案;在松鋪厚度為35 cm時，采用2312的碾壓方式更易實現最佳的壓實效果，且其壓實度要高于其他兩種，能達到事半功倍的效果。當先采用靜壓時，使得填料間的空隙縮小，相互間接觸，并形成受力的骨架結構，采用弱振將細顆粒逐漸敲入粗顆粒之間，采用強振使得各顆粒間的粘結進一步加強，并使得顆粒空間進一步緊密，壓實度得以提高。最后的靜壓對壓實度的提高并不明顯，也說明了壓實度的提高主要在于此前的弱振和強振過程中。但當采用過多的強振時(如1331碾壓方式)，會使得其中的骨架顆粒粉碎，破壞了已形成的密實結構，所以出現了壓實度下降的現象。

根據以上碾壓方式的試驗，選定第一種碾壓方案即:2311(靜壓2遍，弱振3遍，強振1遍，靜壓1遍)碾壓方式(見圖2)。

6)養生:水泥改良土填筑路基的養生工作，也是保證路基質量的重要一環，因此必須認真抓好。特別是溫度較高季節，一定要及時灑水，保持路面的濕潤，保證強度的提高。待路基養生期達到7 d以后，方可進行下一層路基的填筑。

3 現場成果檢驗

地基系數K30是表示土體表面在平面壓力作用下產生的可壓縮性的大小，能夠直觀地表征路基剛度和承載能力。主要采用剛性承壓板進行平板載荷實驗，通過取得的應力—位移曲線，進而讀取下沉量為1.25 mm時所對應的荷載值。目前已在鐵路路基施工方面得到推廣應用，并已成為現行新建鐵路控制基床和路堤填料壓實質量的主要指標之一。

圖2 碾壓方式與壓實度關系曲線

為了檢驗實際成果的成敗，進行了K30平板試驗，根據現場的測試結果:通過以上手段改良的粉土路基的地基系數試驗K30均大于要求的110 MPa/m的標準(見表1)。也證明了其所取得的技術參數可以指導同工況的路基施工。

表1 K30平板試驗數據統計表 MPa/m

4 結語

1)粉土的工程性質不甚良好，但通過技術改良，也可以應用于路基填筑，并且其填筑效果也是有保證的。粉土路基采用摻加水泥改良的方法，可以達到較好的效果，可以達到滿足工程實用的填料要求。2)粉土路基的填筑效果受碾壓遍數的影響，也受碾壓方式的影響，工程實際中應根據現場情況選擇合適的碾壓方式，可達到事半功倍的效果。3)粉土路基的研究應加強各種環境氣候、各種施工技術水平等多種復雜條件下的研究。這有待于更多的學者和工程技術人員的辛勤工作。

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［2］鐵道科學研究院.京滬高速鐵路試驗路堤報告(卷四)［M］.北京:鐵道出版社，2002.

［3］TB 10414-2003，鐵路路基工程質量驗收標準［S］.

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