高速铁路路基改良土施工

龚波

（中铁三局集团第二工程有限公司河北石家庄050051）

【摘要】高速铁路的建设在近几年引起越来越多的关注，铁路建设的质量和使用的寿命与路基改良土施工有着密切的关系，列车的高速、稳定、安全的运行的前提是轨面具有较高的平顺性，因此，高速铁路对支撑轨道基础的路基提出了很高的要求，必须具有足够的强度和刚度，并且纵向变化均匀，长久稳定。本文针对高速铁路路基改良土的施工进行了深入的分析，希望能够为我国高速铁路建设的发展提供相关参考。

【关键词】高速铁路；路基改良土；施工

【中图分类号】U238【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2016）20-0140-02

前言

高速铁路路基是由散体材料的弹塑性土体组成，填土在重复荷载的每一次加载、卸载都要产生不可恢复的塑性变形，塑性变形随重复次数的增加而累积。对于细粒土而言，存在一个临界动应力，即土体在动荷载反复作用下，塑性变形状态处于既不趋于稳定，所以有必要进一步对高速铁路路基改良土施工进行探究。

1.国内外高速铁路路基施工现状

列车的高速、安全、平稳运行，要求其轨面应具有较高的平顺性。因此，高速铁路对支撑轨道基础的路基提出了很高的要求，必须具有足够的强度和刚度，并且纵向变化均匀，长久稳定。其中，重要的目的是严格控制路基的变形。受列车荷载反复作用的部分——路基基床便成为高速铁路路基设计的重要内容。因此，《京沪高速铁路线桥隧站设计暂行规定》要求基床表层必须使用具有严格级配要求的级配砂砾石和级配碎石，基床底层优先选用A、B组填料或改良土。根据京沪高速铁路沿线填料调查结果，A组的优质填料缺乏，B组的填料也不多。虽然整条线路中路基的比例在尽量压缩，但它仍占线路总长的50%以上。这样长的路基工程必然需要大量土方，为了解决这个问题，显然要扩大填料的可用范围，也就是将部分的C组和D组填料经改良后使用。因此，高速铁路路基填料的改良便成为路基设计、施工的重要内容。国外高速铁路在路基施工中都曾遇到过缺乏优质填料的情况，各国都采取了相应的土质改良方法。日本采用加入水泥或石灰改良剂改良遍布于全国的火山灰质黏土;德国则在高速铁路路基填料中使用了水泥或石灰粉、石灰浆等改良剂。

2.以动态特性为主要内容的设计思想

我国铁路和高速公路的路基改良填料一般均是以无侧限抗压强度为控制指标的。对于高速铁路来说，由于其在许多方面深化和改变了传统铁路的设计、施工和养护思想，控制线路的变形已经成为高速铁路设计中所考虑的主要控制因素。尤其是路基，过去按强度设计，现在强度不是主要问题，一般地说，在达到强度破坏之前，可能出现了不能容许的过大变形。路基变形主要包括地基的固结沉降、路基填土的压密下沉以及路基基床在列车重复荷载作用下的累积塑性变形。前2项主要是由于静载作用而引起的，而第3项是由列车动荷载引起的。由于我国以往的铁路运营速度偏低，动荷载引起的累积塑性变形问题不太突出，也没有引起足够的重视，而高速铁路对路基的变形要求严格。因此，对于基床底层改良土来说，除了以无侧限抗压强度作为强度控制指标外，在列车重复荷载作用下的塑性累积变形便成为改良土设计的重要内容。

路基是由散体材料的弹塑性土体组成，填土在重复荷载的每一次加载、卸载都要产生不可恢复的塑性变形，塑性变形随重复次数的增加而累积。对于细粒土而言，存在一个临界动应力，即土体在动荷载反复作用下，塑性变形状态处于既不趋于稳定，也不迅速发展破坏的状态时所对应的动应力。当实际动应力小于临界动应力时，塑性变形随重复作用次数的增加而累积，但变形速率则是随重复次数的增加而减少，最后变形趋于稳定，这种情况的永久变形与重复作用次数的关系可表示为:Sp=S0βlogN。其中，Sp为累积塑性变形；S0为N=1的变形，N为加载次数;β为与填土密实度、物理力学性质有关的系数，当实际动应力大于临界动应力时，填土的塑性变形随重复作用次数的增加而增加。

3.改良土填筑施工技术

3.1改良土厂拌法施工

施工按照施工工艺大纲制定的各种改良土厂拌法施工工艺细则进行，总的要求是:先测量、做基层、拌和运输、摊铺整平、控制层厚、平整度压实度达到要求。具体操作方法为三区段、八流程。三区段是：基床底层路基面准备区段，摊铺碾压区段，检验测试区段。八流程是：测量放线、路槽基底处理、填料拌和、分层摊铺、整平、碾压夯实、检验签证、边坡修整。各区段和流程内只允许做该段流程的作业，不允许几种作业交叉进行，厂拌法的路堤填筑施工工艺如下：

（1）填料拌和

根据拌和机的容量，计算每一斗所需各种掺加料及湿土的重量，从远至近，依此一段一段投料搅拌，称量采用电子计量，土中的超尺寸颗粒要清除。搅拌要均匀，每一斗的搅拌时间不少于两分种。

（2）拌和料的运输

拌和均匀的填料以一吨的翻斗车运往摊铺地段，每车的装载量应相等。根据事先计算好的每车所摊铺的面积，将混合料等距离的倾卸在填筑地段，应横向倒满路基全宽后再纵向推进。

（3）摊铺及整平

混合料纵向倒满一定长度后(约20m)，即用推土机粗平，在一种改良土粗平完成后，以自动平地机进行整平，同时人工将坑洼处填平补齐，整平根据拴挂的摊铺线进行，并按设计做出路拱。

（4）碾压

改良土整平后，用两台自重20t自行式压路机进行碾压，两台压路机分别从两边向中间交错进行，第一遍为静压，采用较快速度；自第二遍起为振动碾压，采用较慢速度进行。在此次过程中，边碾压边进行压实系数的试验(采用核子密度仪进行快速测定)，当接近要求的压实系数时，以环刀法或灌砂法检测压实系数，满足要求后即停止碾压，然后进行试验。

3.2改良土路拌法施工

由于没有采用大型综合厂拌设备，仅用强制式拌和机拌和混合料，基本为单工序作业，效率较低，一层改良土施工完成，所需时间达到五天，另外，按照厂家提供的资料，固化剂土自拌和到碾压完成的时间不超过5个小时，水泥土、水泥粉煤灰土不超过4个小时，在时效上也不能满足要求，又进行了路拌法的施工试验。试验结果表明，路拌法拌和完全能够拌和均匀，拌和深度也能满足要求，且施工完一层的作业时间仅用三天。采用分段拌和分段碾压，完成一种改良土的作业时间(自拌和到碾压完成)不超过4小时。

3.3场拌法施工

场拌法是将待拌和的材料运至一集中的拌和场地，将填料、掺合料进行破碎、拌和之后再将拌好的填料运至待填的路基处，然后将填料进行平整摊铺压实的施工方法。其施工工艺与厂拌法类似，试验段先后进行了掺6%的生石灰和7%熟石灰场拌法工艺试验。在试验过程中，把膨胀土用两种粉碎机粉碎并进行筛分，粉碎筛分后加人改良剂进行稳定土拌和并进行含灰率检测，在满足含灰率合格后按确定的松铺厚度摊铺，并同时进行含水量检测，当含水量符合要求后进行压实，场拌法施工的主要机械有稳定土拌和设备、液压碎土设备、液压碎石设备。

4.总结

综上，静强度为控制指标的设计方法已经不适宜于高速铁路路基改良土。由于基床在列车动荷载作用下的变形特性对高速行车具有重要影响，所以以动态特性为主要内容的设计思想成为高速铁路路基基床底层改良土的核心。

参考文献

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