高含水率黏性土填筑路基改良施工方法研究

铁道建筑　ｌ０７　２０１７年第１期　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　文章编号：１００３—１９９５（２０１７）Ｏ１．０１０７．０４　高含水率黏性土填筑路基改良施工方法研究　李智杰，黄直久　（中铁十二局集团有限公司，山西太原０３００２４）　摘　要　新建连（云港）盐（城）铁路位于沿海地区冲积平原，区域土质主要为高含水率ｃ类黏性土，该　类土作为路基改良土原土料改良施工难度极大。通过对场拌法和集中路拌法施工工艺、优缺点及控制　要点的对比分析，论证了对于高含水率Ｃ类黏性土填筑路基改良施工，采用集中路拌法更为适合。该　方法有效应用于连盐、徐盐等铁路建设。　关键词　铁路路基；高含水率黏性土；改良土；场拌法；集中路拌法　中图分类号Ｕ２３１．１　文献标识码Ａ　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３　１９９５．２０１７．Ｏ１．２５　连盐铁路正线设计速度２００　ｋｍ／ｈ，位于苏北滨海　平原、黄淮冲积平原区。该地区无山地、丘陵，气候湿　润，雨量充沛，河流、水渠纵横交错，地下水位０．３—　０．５　ｍ。土的天然含水率达到２８％以上。地表土主要　是以冲积、海积为主的第四系全新统黏土、粉质黏土、　１试验段概况　路基改良土施工主要有场拌法、路拌法和集中路　拌法３种方法　。　由于苏北地区人口稠密，居民区密集，而且风天比　较多，在路拌过程中因扬尘污染无法控制，所以不考虑　采用路拌法施工。　粉土、粉砂。表层土质为高液限、高塑限粉质黏土，灰　褐色、黄褐色，软塑。液限３４．７％，塑限２０％，塑性指　数＞１４。　根据设计文件要求基床表层采用级配碎石填筑，　基床底层及路堤本体采用改良土填筑。路基改良土采　用场拌法施工，塑性指数＜１２时宜采用水泥改良，塑　性指数＞１２时宜采用石灰改良¨　。　场拌法改良土施工因地下水位高、土体含水率过　大、黏性土的水分不易蒸发，需要征用大面积场地进行　翻晒。晒干后土体呈团状，破碎后成小颗粒状，难以粉　场拌法试验段选在ＤＫ２２６＋７８０－－ＤＫ２２６＋９００，　长度１２０　ｍ，填高４．２２　ｍ。路基本体填高１．７２　ｍ，共６　层。填土方量４　５７０　ｍ　。　集中路拌法试验段选在ＤＫ２２９＋２１　１．１８－－ＤＫ２２９　＋４９３．１９，长度２８２．０１　ｍ，填高３．８６　ｍ。路基本体填　高１．３６　ｍ，共５层，填土方量８　９５０　ｍ　。　碎，达到场拌条件困难，难以确保施工质量及工期。因　此，很有必要对高含水率黏性土作为路基填料的改良　施工方法进行研究。在多次试验后，提出利用取土场　全部场地集中路拌的施工方法，即在取土场一次性掺　２　施工控制　２．１　２种施工方法的工艺流程对比（见表１）　表１　２种施工方法的工艺流程对比　入土体所需改良石灰，经过充分翻拌，打堆焖灰，降低　含水率，使土体沙化，待石灰消解后直接运输到路基上　进行翻晒，等到含水率达到最佳时进行碾压　“　。　本文对场拌法和集中路拌法进行对比，并阐述集　中路拌法的主要控制工序，为苏北地区及其他沿海地　区类似路基工程施工积累经验。　收稿日期：２０１６—１１．２４；修回日期：２０１６—１２－２０　基金项目：中国铁路总公司科技研究开发计划（２０１４（；００３一Ａ）　作者简介：李智杰（１９８ｌ一），男，高级工程师。　Ｅ－ｍａｌｌ：２６７０１９８３＠ｑｑ．ｔｏｍ　１０８　铁道建筑　２．２主要工序控制　＋１％～一０．５％。　场拌法和集中路拌法的共同工序包括施工准备　４）等待填筑。经试验检测含灰率满足设计要求　后打堆存放在取土场，留作路基改良土填料使用。填　写场地闷灰标识牌，标注焖灰时间。打堆的改良土需　在土场内存放至少７　ｄ，以使石灰完全消解。严禁将含　有未消解石灰的改良土运至路基上。通过ＥＤＴＡ滴定　法检测发现，打堆土灰剂量随着时间推移逐渐减少。　其主要原因是石灰土中加入ＮＨ　Ｃ１溶液溶解了　Ｃａ（ＯＨ）　，生成了易溶的ＣａＣ１　，一定浓度的ＮＨ　ＣＩ溶　液浸出的Ｃａ“离子的能力取决于被溶对象的细度（固　（土工试验、原材料检测、取土场取土深度的确定等）、　运输、摊平、碾压、检测、临时防排水、沉降观测、养护、　预留搭接台阶等。这些工序相关规范及论文很多，本　文不再叙述。以下阐述２种方法的关键工序。　２．２．１　场拌法施工工序控制　除了上述通常工序外，场拌法工序主要包括原土　晾晒、破碎、粉碎、拌合站拌合等。施工控制要点如下：　１）原土晾晒场地须平整并碾压密实，做好排水。　必要时进行硬化，防止原土与场地底层填料混合。　２）晾晒时摊平不宜过厚，在５０～６０　ｃｍ为宜，要经　常检测含水率，并用旋耕机等翻晒，减少晾晒时间，同　时能将原土在减水的过程中破碎。　３）土体晾晒成块状，然后利用路拌机打碎成颗粒　状，运输至拌合站以便粉碎和拌合。　４）拌合时原材中不应含有＞１５　ｍｍ的土块和未　消解的石灰颗粒。拌合后改良土色泽一致，无灰条、灰　团、花面。及时清除粗细集料窝和局部过分潮湿处，使　混合料的组成和含水率达到规定。　５）石灰扬尘易对拌合设备的润滑部件造成损坏，　从而造成计量不准，含灰率有所改变，所以应定时在出　料口检测含灰率并作出适当调整。本文试验检测时采　用了ＥＤＴＡ滴定法检测。　６）石灰进场运输、储存应妥善覆盖，不得日晒雨　淋，受潮变质。生石灰应经过充分消解后方能使用。　２．２．２集中路拌法施工工序控制　除了常规工序，集中路拌法主要考虑的是如何保　证在取土场一次性准确地将掺灰量均匀拌合在原土　中，同时保证所掺石灰完全消解后才能进入路基填筑　区。施工流程为：确定拌灰区域一确定取土深度一确　定布灰厚度并布灰一拌合均匀、打堆焖灰一灰剂量检　测。改良土合格后等待填筑。　１）确定拌灰区域及取土厚度，清理表面后用白灰　打上网格线，通过探坑确定取土深度，平整场地并在拌　灰区域按照６　ｍ×６　ｍ布撒网格线。　２）确定布灰厚度并布灰。①根据掺灰量、取土深　度计算掺灰厚度，进而计算出网格线内需拌合的石灰　用量。②石灰（石灰需过筛，保证石灰能够充分消解）　用装载机均匀撒至网格线内，利用直尺检测布灰厚度。　３）拌合均匀、打堆焖灰。混合料由挖机反复均匀　拌合５遍（其中开挖时２遍，过程中翻拌２遍，最后打　堆焖土再翻拌１遍），直至改良土色泽均匀，无灰条、　灰团。拌合好的改良土需经试验检测含灰量，含灰量　检测采用ＥＤＴＡ滴定法，石灰的掺人量允许偏差为　结度）。随着石灰掺入土中遇水成型和龄期增加，石　灰发生水化作用，石灰土经历初凝、终凝后形成稳定的　板体性结构，这时石灰原有的结构发生了变化，影响了　掺入料的含量　。　。为此专门开展了试验以确定灰剂　量的变化规律来保证施工质量。　５）其他控制事项。①沉降观测。路基沉降观测　项目主要有地表变形、路堤基底沉降、路基面沉降、深　厚层地基分层沉降和松软土路堤填筑变形。沉降观测　采用二等水准测量。根据设计断面在路基填筑第１层　时进行沉降变形观测桩的埋设，在填筑期间填筑高度　不大于２　ｍ时，每２　ｄ观测１次，超过２　ｍ时每１　ｄ观　测１次。暂时停工期间前２　ｄ每１　ｄ观测１次，以后每　３　ｄ观测１次。填筑施工完成后前１５　ｄ内每３　ｄ观测　１次，第ｌ５～３０　ｄ每周观测１次。第３０～９０　ｄ每１５　ｄ　观测１次，以后每个月观测１次直至验交运营。观测　后及时绘制“填土高一时间－沉降量”关系曲线，进行沉　降及位移分析。②环保措施。取土场表层种植土集中　堆放，待取完土后运回取土场。石灰存放场四周采用　钢管搭设彩钢瓦围挡，围挡高度不小于３　ｍ。装载机　运输石灰时采用篷布覆盖。布灰尽量选择在无风时。　布灰完成立即翻拌，避免石灰长时间暴露在表面。　２．３　石灰改良土灰剂量衰减试验　连盐铁路石灰改良土掺灰量设计为６％和８％。　根据实际情况，以某取土场土样进行了３种灰剂掺量　（６％，７％，８％）室内试验，以寻求不同时间采取ＥＤＴＡ　滴定法测定的灰剂量衰减对应值，指导现场施工。试　验结果见表２　…。　由表２可知：石灰改良土的灰剂量随着闷料时间　的增加而减少，焖料１～５　ｄ时灰剂量的减少最为明　显，掺灰量６％时减少了３５％，掺灰量７％时减少了　３１％，掺灰量８％时减少了３０％；焖料６～１５　ｄ的衰减　变慢，１６～２５　ｄ的衰减变得不明显。在不同时期需要　使用改良土时，检测数据可作为指导性指标来控制　质量。　２０１７年第１期　李智杰等：高含水率黏性土填筑路基改良施工方法研究　表２　ＥＤＴＡ滴定法测定的灰剂量随时间的变化　％　３）场拌法需要对进场的生石灰进行消解后方能　用于拌合，而集中场拌法直接将生石灰翻拌到土体中，　减少了生石灰消解工序。　４）场拌法需在专门场地进行翻晒，场地的大小决　定了施工的进度，而集中场拌法直接利用取土场场地，　可随时随地按照需求进行翻拌焖灰作业，不影响施工　进度，同时减少了租用翻晒场地的费用。　５）对雨水较多的地区，场拌法翻晒过程中最怕雨　水，需要随时做好打堆覆盖准备，而集中场拌法本身就　是打堆焖灰，即使有雨水也能及时覆盖。　６）场拌法施工过程中原土需要多次运输，而集中　路拌法只需要１次运输即可。　３　２种施工方法对比　３．１施工控制效果对比　４　结论　在原土料为高液限、高塑限、含水率大的黏性土多　２种施工方法均能达到设计及规范要求。施工过　程中控制要点对比见表３。　表３场拌法与集中路拌法控制要点对比　雨地区，因条件所限无法使用Ａ，Ｂ组料填筑路基，只　有使用当地土源进行改良填筑路基时，集中路拌法在　经过严格的掺灰量和拌合均匀性控制后，无论从工效　上还是从成本上均要优于场拌法。　高含水率黏性土改良填筑路基集中路拌法施工技　术有效应用于连盐铁路四标和六标３１０万ｍ　改良土，　并在徐宿淮盐铁路盐城段３个标段进行了推广应用。　参　考　文　献　［１］中铁第五勘察设计院集团有限公司．新建铁路连云港至盐　城路基工点设计图［ｚ］．北京：中铁第五勘察设计院集团　有限公司，２０１３．　［２］陈新建．福建高液限土填筑路基技术研究［Ｄ］．福州大学，　２０１０．　［３］王明慧，邱立群，陈荣山，等．渝万铁路长寿一垫江段改良　土填料路基施工质量控制［Ｊ］．铁道建筑，２０１５（１１）：６５—　６８．　［４］铁澄字．大何铁路路基改良填料性能研究［Ｊ］．铁道建筑，　２０１６（９）：９５—９９．　［５］中华人民共和国铁道部．ＴＢ　１０１０６－－２０１０铁路工程地基　处理技术规程［ｓ］．北京：中国铁道出版社，２０１０．　［６］王正，胡虢．ＥＤＴＡ滴定法测定石灰剂量的误差分析［Ｊ］．　建设科技，２００７（９）：８４—８５．　［７］叶阳升，程爱君，张千里．改良土路基的设计及压实指标研　３．２　２种施工方法优缺点分析　究［Ｊ］．中国铁道科学，２００８，２９（２）：１—５．　［８］马学宇，梁波，黄志军，等．高速客运专线路基改良填料的　试验研究［Ｊ］．铁道学报，２００５，２７（５）：９６—１０１．　［９］周建基，梁收运，张帆宇，等．石灰改良黄土的工程特性试　验研究［Ｊ］．铁道建筑，２０１４（９）：１０５—１０８．　［１０］赵卫，杨扬，沈晓平．石灰改良土灰剂量衰减规律试验研究　［Ｊ］．现代交通技术，２０１１，８（６）：２０—２２．　１）场拌法计量准确，质量易受控制，集中路拌法　可通过严格的工序控制达到准确计量，质量同样能达　到要求。　２）场拌法需要投入拌合机和破碎机，建立拌合　站。而集中路拌法不需要投入这些设备，只需投入些　翻晒设备，灵活性更强，成本更低。　（下转第１２Ｏ页）　１２０　铁道建筑　Ｊａｎｕａ￣，２０１７　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｂａｓｅｐｌａｔｅ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｐｕｌｖｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＣＲＴＳ　Ｉ　Ｓｌａｂ　Ｂａｌｌａｓｔｌｅｓｓ　Ｔｒａｃｋ　ｉｎ　Ｓｅｖｅｒｅ　Ｃｏｌｄ　Ａｒｅａ　ＹＡＮＧ　Ｃｈｕｎｚｈｉ　（Ｈａｒｂｉｎ—Ｄａｌｉａｎ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ　Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ　Ｌｉｎｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　Ｌｉａｏｎｉｎｇ　１１００００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｄｉｓｅａｓｅｓ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃａｓｔ－・ｉｎ－。ｐｌａｃｅ　ｂａ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