对某客运专线铁路路基工程改良土填料分析论文

对某客运专线铁路路基工程改良土填料的分析摘要：客运专线铁路路基工程是客专工程质量控制的重要环节，而路基填料的选择是路基工程质量的基础性因素。

本文介绍并分析了改良土工艺试验及其在施工中存在的问题，论述了在本工程中将改良土变更为a、b组填料的必要性。

关键词：客运专线；路基工程；改良土；工艺试验；a、b组填料中图分类号：u213.1文献标识码： a 文章编号：一、工程概况本标段铁路客运专线工程起讫里程为dk5+000～dk129+950.78，全长124.950km，位于四川省成都市、资阳市、内江市境内。

路基主要工程量为长度34.187km /150段，其余大部分为桥隧工程。

工程所在地属丘陵地带，地势平坦、开阔；沿线大面积分布侏罗系、白垩系紫红色泥砂岩，为四川盆地典型的红色丘陵景观；长江、沱江等大小江河蜿蜒曲折穿越丘陵、低山，两岸零星分布河漫滩和河谷阶地。

本地属中亚热带湿润季风气候区，受西南季风气候和地形影响，四季分明，雨热同季，雨水多，晴天少。

年平均气温16.9℃～18.2℃，常年降水在918～1105毫米，主要集中在5月～10月，从2009年、2010年、2011年资阳地区年平均降雨天数为168天，占46%，阴雨天气平均为234天，占64%；晴天天平均123天，占33%，日照年平均数为1000～1400小时，是全国最少的地区之一。

工程地质勘察成果及路堑挖方情况显示，本地区地质情况复杂，多为泥岩加夹砂岩，两岩性呈不等厚互层状分布，红色岩类含砂量规律性较差，泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩、砂岩等岩性递变较快，岩石随钙质含量的变化而呈现岩石强度及抗风化能力的明显差异，由此形成岩层风化带空间分布上的无规律性，呈透镜状无成层性分布。

二、设计情况路基基床由表层和底层构成，350km/h无碴轨道基床表层厚度与无碴轨道的混凝土支承层（或混凝土底座）的总厚度不应小于0.7m （表层级配碎石厚0.4m），底层厚2.3m。

轨道混凝土支承层（或底座）之间及两侧的路基面设防排水层，采用10cm厚c25细石纤维混凝土封闭。

设计要求路堤基床底层采用改良土或a、b组填料填筑，路堑基床底层岩层达到a、b填料要求的地段不换填，其余地段换填a、b组填料或改良土。

基床底层范围内填料的最大粒径不得大于60mm，当采用改良土填筑时，破碎后粒径不得大于15mm。

改良土采用场拌法施工，利用路堑挖方改良。

填料改良的技术要求：换填改良土要求采用路堑挖方范围内的ⅲ类土及ⅳ类软石（严禁采用表层熟土）进行；改良方法采用掺入水泥进行改良处理，基床底层水泥掺量6%，路堤本体水泥掺量；改良土使用前应通过室内试验和试验段施工进行配合比和无侧限抗压强度验证以及施工工艺参数的确定；改良土地段应采用场拌法施工，填筑后必须满足路基相应部位压实标准要求，见表1；需要改良的岩土采用机械粉碎，破碎后粒径不得大于15mm，含灰量偏差为0.5%～1%；用水泥改良的原土料，有机质含量不宜大于2%，硫酸盐含量（折算成）不应大于0.25%。

表1无碴轨道地段路基基床及路基基床以下部位填料压实标准三、试验段实施情况1、改良土试验段选择根据总体安排，结合现场调查和施工情况，决定选择dk97+830～dk97+940段路基进行改良土填筑试验，该段落长度为110m。

路基基底全部挖除w4泥岩夹砂岩及w3泥岩夹砂岩，挖除换填不小于1.5m,设计基床底层及路堤本体填料均采用改良土。

改良土拌合站设在dk98+200右侧弃土场，占地面积约12亩，分破碎区、存料区、搅拌区及办公区四个区。

本段改良土填方约为1800方。

在改良土填筑之前，在基床底层底面，铺设0.05米厚中粗砂+一层复合排水板+0.05米厚中粗砂，复合排水板采用三维土工网芯一面热合无纺土工布、另一面热合防水复合土工膜组成的土工防排水材料，复合体单位面积质量不小于1600g/㎡,厚度不小于8mm，幅宽不小于2m。

2、改良土试验段实施情况（1）8月5日～8月20日，完成改良土（级配碎石）拌和站临建施工工作。

（2）8月5日～8月25日，先后完成了改良土料源选定、填料天然含水率7.9%、液限27.9%、塑限12.6%、配比、最优含水率13.41%、7天无侧限抗压强度等相关室内土工试验，获取了改良土室内试验参数。

（3）8月25日～8月30日，完成了改良土原料的制备。

（4）9月3日～9月10日，完成改良土试验段第一层（基床底层）填筑施工及检测，压实系数共检测7个点，分别为0.96、0.95、0.95、0.95、0.95、0.95、0.95；7天饱和无侧限抗压强度共9个试件，分别为720、630、650、690、700、710、690、650、710(kpa)；质量合格。

（5）9月11日～10月18日，完成改良土试验段第二层（基床底层）填筑施工及检测，压实系数共检测7个点，分别为0.95、0.95、0.96、0.95、0.95、0.95、0.96；7天饱和无侧限抗压强度共9个试件，分别为690、710、630、610、630、600、650、690、720(kpa)；质量合格。

（6）10月19日～10月27日，完成改良土试验段第三层（基床底层）填筑施工及检测，压实系数共检测7个点，分别为0.95、0.95、0.94、0.95、0.94、0.95、0.96；7天饱和无侧限抗压强度共9个试件，分别为690、710、630、610、630、600、650、690、720(kpa)；其中有2个点k值为0.94，不合格。

经现场分析由于前一天晚上为小雨，第二天继续填筑，空气湿度较大，原材料在运输及填筑过程中含水量呈局部不稳定，导致第三层检测数据个别点不符合规范要求，针对不合格的情况，11月30日，对该层进行返工处理，加强原材料制作、拌合、运输、摊铺碾压等环节的含水率控制并选择在晴天碾压，严格覆盖养护，于12月10日最后检测结果：压实系数共检测7个点，分别为0.96、0.95、0.96、0.95、0.95、0.95、0.96；7天饱和无侧限抗压强度共9个试件，分别为650、690、710、700、720、690、680、730、700(kpa)；均达标。

（7）12月10日至12月15日完成改良土试验段资料整理及总结工作。

3、改良土试验段施工技术总结（1）通过试验段基床底层改良土填筑施工检测数据显示：①压实系数：掺入6%水泥的改良土, 压实遍数需达到7遍，压实系数为0.95～0.96②无侧限抗压强度：掺6%水泥改良土7天饱和无侧限抗压强度为660～700kpa。

相关检测指标均满足《高速铁路路基工程施工质量验收标准》（tb10751-2010）的要求，即压实系数≥0.95，七天无侧限抗压强度≥350 kpa。

（2）通过改良土填筑试验段施工，取得了单个施工作业面机械设备配置、人员配置以及松铺系数、碾压遍数、碾压方法等各项施工工艺参数，如表2。

表2改良土路基基床底层填筑试验施工工艺参数四、利用改良土填筑路基施工过程中存在问题的分析1、改良土原料质量难以控制本地区路堑挖方段分布为红色泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩，红色岩类含砂量及风华带的空间分布无规律，岩性递变较快，岩石强度及抗风化能力差异明显，所采用的原料岩土存在复杂多样性，岩土的物理力学特性变化多样。

岩土的塑性指数也变化多样，最大干密度等物理特性不单一，使填筑改良土的施工质量难以得到有效控制。

2、改良土养生操作存在较大困难，很容易出现偏差，易产生裂缝，见图1。

按照《客运专线铁路路基填筑施工技术要点手册》中关于改良土养生“当一层填筑合格后，若不能连续施工应进行养生，使改良土表面保湿养生不少于7d；养生可使用洒水或用草袋、土工膜覆盖养生的方法；养生期间勿使改良土过湿，更不能忽干忽湿，应控制好交通，除洒水车外不准任何车辆通行；当改良土分层施工时，下层检验合格，上层填土能连续施工时可不进行专门的养生要求”，而受旱季也常出现的雨水影响，现场填筑不能连续进行，实际操作起来非常困难。

图1 改良土存在的裂缝3、改良土受气候影响较大，施工组织难度较大四川地区气候潮湿、雨季长，以阴雨天气为主，对改良土施工的质量、功效、进度影响较大。

为控制改良土填料含水量需对填料进行摊铺晾晒、集中场拌，需增加大量的临时设施（临时用地、拌和站、防雨棚等）。

4、改良土生产效率低，施工成本高整个生产链条不能较好发挥、效率低。

路堑开挖后，岩土粒径普遍较大，且没有完全崩解，造成岩土破碎难度较大，破碎效率降低；拌合过程中，随着岩土含水量的变化，经常会出现“粘、堵、拱、卡”现象，影响拌合质量，降低拌合速度。

经现场综合分析，实际改良土施工成本远高于设计预算，成本不易控制。

结论根据现场试验段的施工情况和检测指标，水泥改良土施工在理论上能够在四川范围内本工程中实施，可用于填筑部分路基工程。

但由于改良土施工质量控制要求高，难度较大，导致施工现场不易控制路基工程质量，在实际大规模施工中稍有不慎就会导致填筑不合格，填筑完成后容易产生质量病害；同时受天气因素影响，施工组织难度大，不能形成连续作业条件，影响工程有序推进和总体进度计划；生产工艺复杂，改良土生产效率低，造成综合成本加大。

因此，若全线大规模采用改良土作为路基填料，难免会对工程质量产生潜在的不利影响，并且工程成本过高。

通过各参建单位现场调查，四川地区工程沿线分布着充足的a、b组填料料源，料源质量、产量和运距都可以满足现场施工生产需要，建议将原设计的改良土填料变更为a、b组填料，以利于更好地控制铁路客运专线路基工程的施工质量、成本和工期。

参考文献：《高速铁路路基工程施工质量验收标准》（tb10751-2010）中国铁道出版社《新建时速300～350公里客运专线铁路设计暂行规定》（铁建设[2007]47号）中国铁道出版社《客运专线铁路路基填筑施工技术要点手册》中国铁道出版社。