戈壁灘鹽漬土地區(qū)路基施工質(zhì)量控制

孫健

摘要：針對戈壁灘鹽漬土地區(qū)路基施工質(zhì)量問題，結(jié)合實際的鐵路施工項目，分析路基施工質(zhì)量控制措施。通過摻拌低含水率戈壁顆粒料、控制最大粒徑等措施對填料進行改良。改良后的填料不均勻系數(shù)為63.76，曲率系數(shù)為1.85，填料級配良好。顆粒密度在2.67～2.82g/cm3之間，最優(yōu)含水率集中在6%～7%區(qū)間內(nèi)，最大干密度穩(wěn)定在2.1～2.3g/cm3之間，數(shù)據(jù)一致性較好，可滿足施工質(zhì)量要求。根據(jù)工程情況，制定攤鋪層厚度、壓實順序、行進速度、搭接長度等工藝參數(shù)，按照靜壓、低振幅高頻率碾壓、高振幅低頻率碾壓、低振幅高頻率碾壓、靜壓的順序進行碾壓，保證施工質(zhì)量。填筑完工后50d左右路基沉降趨于穩(wěn)定，最大沉降量為23.2mm，小于控制標準40mm，施工質(zhì)量控制良好。

關(guān)鍵詞：壁灘鹽漬土；鐵路路基；改良填料；含水率；顆粒密度

0? ?引言

隨著交通需求的增加和鐵路網(wǎng)的不斷擴展，戈壁灘鹽漬土地區(qū)的鐵路工程不斷增多。高鹽分、高滲透性和低承載力等土壤特性，使得戈壁灘鹽漬土地區(qū)的路基施工質(zhì)量控制成為一項極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。在戈壁灘鹽漬土地區(qū)，路基施工的質(zhì)量控制至關(guān)重要。高質(zhì)量的路基是確保鐵路基礎(chǔ)設(shè)施穩(wěn)定性的基石，同時也是提供安全、順暢運行的關(guān)鍵性因素。

填料的基本性質(zhì)是影響路基施工質(zhì)量的重要因素，準確了解填料的顆粒特征、組成和物理性質(zhì)，對于選擇適宜的填料和優(yōu)化施工工藝具有重要意義。同時，合理設(shè)置壓實參數(shù)也是確保路基質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。通過控制填料的含水量、分層攤鋪厚度以及其他碾壓工藝參數(shù)，有利于控制路基施工質(zhì)量，減小路基沉降，提高路基承載能力。

1? ?工程概況

某鐵路工程位于新疆羅布泊，該段線路里程為DK0+000～DK21+500。線路中心最大填方高度6.5m。局部為路塹工程，路中心最大挖方高度5.2m。路基基床由表層和底層組成，表層厚度為0.5m，底層厚度為0.7m。基床表層、底層采用C1、C2組及以上采用現(xiàn)場土料填筑，當填料含鹽時，其允許含鹽量應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范的要求。

參照IV級鐵路路基施工標準，工后沉降量不得大于40mm。施工所在地屬于剝蝕丘陵地貌，山體較平緩，總體地勢北高南低局部呈剝蝕準平原狀，山頭呈饅頭狀，局部基巖裸露。地面高程935.2～958.2m，地表無植被，交通較閑難。施工地范圍內(nèi)分布第四系全新統(tǒng)人工填土（Q4ml），第四系全新統(tǒng)-上更系統(tǒng)沖洪積（Q4al+pl）粉砂、細圓礫土，下伏基巖為元古界薊縣系大理巖，地質(zhì)特征如表1所示。

2? ?戈壁灘鹽漬地區(qū)填料基本性質(zhì)

2.1? ?填料顆粒分析

填料顆粒分析是研究戈壁灘鹽漬地區(qū)填料基本性質(zhì)的重要手段。通過對填料中顆粒的大小、形狀和組成進行分析，可以深入了解填料的特點和特性，確定合適的填料選擇[2]，保證施工質(zhì)量。施工場地的填料土樣如表2所示。

由表1中數(shù)據(jù)可知，大于0.075的顆粒含量占土樣總量為78.68%，大于5mm的顆粒含量占土樣總量的12.18%。通過計算得到，d60=0.75mm，d30=0.16mm，d10=0.033mm，不均勻系數(shù)Cu=23.68，曲率系數(shù)Cc=0.92，可判定填料為級配不良等級，需要進行特殊處理。

項目部制定填料改良方案，摻拌30%的低含水率戈壁顆粒料，并且控制填料的最大粒徑，在拉料卡車車頂加過濾篩，篩孔的寬度為80mm，摻拌后填料的含水率為8%～10%，顆粒組成如表3所示。

由表2中數(shù)據(jù)可知，大于0.075的顆粒含量占土樣總量為95.67%，大于5mm的顆粒含量占土樣總量的40.09%。通過計算得到，d60=15.6mm，d30=2.58mm，d10=0.31mm，不均勻系數(shù)Cu=63.76，曲率系數(shù)Cc=1.85，可判定填料為級配良好，填料等級為A。可見，經(jīng)過改良后的填料性能得到大幅改善，可以滿足施工質(zhì)量要求。

2.2? ?填料級配特性分析

填料的級配特性反映了不同粒徑顆粒的分布情況，填料的級配特性對路基的排水性、承載能力和穩(wěn)定性等性能有著重要影響。合理的填料級配可以提供較好的孔隙結(jié)構(gòu)，保證路基的排水能力，并實現(xiàn)良好的密實狀態(tài)[3]。此外，填料級配的選擇也與施工工藝和材料消耗有關(guān)，合理分析填料級配對工程經(jīng)濟性和可行性具有重要意義。

不均勻系數(shù)Cu表示了粒徑在d60與d10之間的分布，Cu越大，填料中包含的粒徑級數(shù)越多，粗、細料粒徑之間差異越大，粒徑分布越不均勻，有足夠的細粒土去填充粗顆粒間的空隙，從而使得路基越密實。改良后的填料不均勻系數(shù)達到63.76，填料性能得到極大改善。

曲率系數(shù)Cc表征中間粒徑和較小粒徑相對含量的情況。曲率系數(shù)過大則表明d10和d30填料缺乏中間粒徑。曲率系數(shù)過小則表明d30和d60填料缺乏中間粒徑，級配不連續(xù)，填料等級較差。通常Cc取值為1～3，經(jīng)改良后的填料，曲率系數(shù)為1.85，可滿足工程需要。

2.3? ?顆粒密度和擊實試驗分析

2.3.1? ?顆粒密度

顆粒密度是指填料顆粒的質(zhì)量與其所占據(jù)的體積之比，是填料的一個重要物理特性。顆粒密度的高低反映了填料顆粒間的緊密程度，對于路基的承載力和穩(wěn)定性具有重要影響。根據(jù)顆粒密度試驗結(jié)果可知，采取相應(yīng)的控制措施，可以優(yōu)化填料的密實狀態(tài)和性能。填料的顆粒密度對于路基的承載能力和穩(wěn)定性有著直接的影響。較高的顆粒密度意味著填料顆粒間隙較小，填料顆粒之間的相互作用和內(nèi)摩擦力增大[4]，從而提高了路基的密實性和穩(wěn)定性。

改良后的填料，現(xiàn)場取樣測得的顆粒密度數(shù)據(jù)如表4所示。由表4數(shù)據(jù)可知，經(jīng)改良后的填料，顆粒密度在2.67～2.82g/cm3之間，雖有波動，但整體比較穩(wěn)定。

2.3.2? ?顆粒密度

通過標準擊實試驗，獲得最優(yōu)含水率與最大干密度的數(shù)據(jù)如表5所示。由表5可知，最優(yōu)含水率均小于10%，主要集中在6%～7%區(qū)間內(nèi)。最大干密度穩(wěn)定在2.1～2.3g/cm3之間，數(shù)據(jù)波動較小，一致性較好。

3? ?壓實影響因素分析

3.1? ?填料含水量

在適量含水率下，填料中的土顆粒之間的摩擦較小，有助于提高填料的流動性，細顆粒更可有效地填充粗顆粒之間的孔隙，實現(xiàn)均勻填充。然而，含水率繼續(xù)增加，達到一定程度后，會出現(xiàn)承壓水現(xiàn)象。在填料中存在過多的承壓水，會對填筑路基的壓實過程產(chǎn)生負面影響。

根據(jù)有效應(yīng)力原理，承壓水的存在會減小填料的有效應(yīng)力，減弱顆粒間的摩擦作用，從而降低填料的密實性，影響填料的進一步壓實[5]。因此，在填筑路基的過程中，需要控制填料的含水率，以避免出現(xiàn)過多的承壓水。

改良后的填料最優(yōu)含水率在6%～7%之間，平整后可直接進行壓實。對于個別路段，含水率超過10%的情況，可采取增加低含水率的戈壁料混合的方式進一步改良。在條件允許的情況下，也可采取翻曬的方式處理。施工工程中，要嚴格監(jiān)測含水率，確保填料含水率控制在合理范圍內(nèi)。

3.2? ?分層攤鋪厚度

鐵路路基施工中，攤鋪層的厚度需要合理控制。攤鋪層厚度過大，會出現(xiàn)壓實困難的問題，無法有效壓實底部土體，從而影響攤鋪層的壓實效果。若攤鋪層厚度太小，則攤鋪層數(shù)增多，會導(dǎo)致施工效率低下。

考慮到工程施工場地的實際情況，結(jié)合改良填料的含水率，確定攤鋪層厚度為250～300mm。對于最底層，攤鋪厚度可適當取較大值，上層應(yīng)取較小值，嚴格控制攤鋪厚度，不超過250mm。厚度較大時，應(yīng)采取較高的振幅進行碾壓夯實。碾壓的最后階段，應(yīng)采用較小的振幅進行壓實，防止機械反彈，破壞路基表層的穩(wěn)定性。

3.3? ?碾壓工藝

壓實工藝一般按照靜壓、低振幅高頻率碾壓、高振幅低頻率碾壓、低振幅高頻率碾壓、靜壓的順序，按照先兩側(cè)后中間的路線進行。壓實過程中，最大行駛速度一般不超過5km/h，區(qū)段交接處，應(yīng)保證至少重疊碾壓400mm，縱向搭接長度不小于3m，上下兩層填料的接頭應(yīng)錯開3m以上。施工過程中，應(yīng)嚴格按照制定的碾壓順序、碾壓速度執(zhí)行，并且檢測碾壓參數(shù)，保證施工質(zhì)量。

4? ?質(zhì)量監(jiān)測結(jié)果

施工過程中，在路基的中線處，間隔100m埋設(shè)組合式沉降板和剖面沉降管，路基填筑完成后，將其用于監(jiān)測沉降量。通過監(jiān)測施工過程中的沉降情況，可以掌握路基變形的趨勢信息，預(yù)測未來的沉降發(fā)展情況，及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)警潛在問題。一旦發(fā)現(xiàn)沉降異常或超過設(shè)定的警戒值，可以立即采取措施進行調(diào)查和修復(fù)，以防止進一步的損壞和不穩(wěn)定。

路基填筑完成后3個月的沉降觀測曲線如圖1所示。由圖1曲線可知，路基沉降在填筑完工前期發(fā)展速度較快，尤其是前20d內(nèi)，日沉降量接近1mm。填筑完工后30d，沉降量變緩，填筑完工后50d左右基本趨于穩(wěn)定，其中最大的沉降量為23.2mm，小于既定沉降量控制標準的40mm，路基施工質(zhì)量完全可控，施工質(zhì)量控制良好。

5? ?結(jié)束語

本文結(jié)合戈壁灘鹽漬土實際的鐵路施工項目，分析路基施工質(zhì)量控制措施，得出如下結(jié)論：

通過摻拌低含水率戈壁顆粒料和過篩控制最大粒徑對填料進行改良，改良后的填料不均勻系數(shù)為63.76，曲率系數(shù)為1.85，填料級配良好，可滿足施工質(zhì)量要求。

改良后的填料，顆粒密度在2.67～2.82g/cm3之間，最優(yōu)含水率均小于10%，主要集中在6%～7%區(qū)間內(nèi)，最大干密度穩(wěn)定在2.1～2.3g/cm3之間，數(shù)據(jù)一致性較好。

施工中控制含水率小于10%，攤鋪層厚度為250～300mm。按照靜壓、低振幅高頻率碾壓、高振幅低頻率碾壓、低振幅高頻率碾壓、靜壓的順序進行碾壓，嚴格按照施工工藝參數(shù)執(zhí)行，保證施工質(zhì)量。

填筑完工后50d左右路基沉降趨于穩(wěn)定，最大的沉降量為23.2mm，小于控制標準40mm，施工質(zhì)量控制良好。

參考文獻

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