铁路膨胀良路基施工技术研究
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摘要：针对膨胀良路基的特殊问题，通过武襄铁路增建第二线工程第4标的试验段研究，提出了时速200km/h的铁路路基基床以下路拌、场拌改良土施工工艺流程及关键技术参数取值。试验检测结果表明，各项技术指标均能满足设计及规范要求，为全线石灰改良土施工提供了科学、可靠的施工工艺和技术参数，也可供类似条件下的铁路路基改良土施工参考。
Abstract: based on the improvement of expansive soil subgrade special problems, through the WuXiang railway building more second line project stage 4 mark, and puts forward the speed 200 km/h, the railway roadbed bed road, the field with improved soil mixing construction technology process and key technology parameter selection. Test results showed that all the technology indexes can meet the design requirements and norms, for lime improved soil construction to provide all the scientific and reliable construction process and technical parameters and also can be under similar conditions improved soil of railway roadbed construction reference.
Keywords: expansive soil; Improved subgrade; The construction technology; Technology parameters; Loose spread coefficient
中图分类号： TU74 文献标识码：A
文章编号：
1 引言
武襄铁路增建第二线工程第4标K257+050~K278+300段沿线土质均为膨胀土，为了研究提出适合于本段土层条件的路基改良土施工方法，根据全线工程特征（地形宽阔便于施工、填料具有代表性等），本单位对选定的DK257＋200～DK257＋480区间进行了试验段施工研究。
施工中，设计基床以下路拌土采用5%石灰改良处理，基床部分场拌土采用6%石灰改良处理。通过试验段的施工，掌握了填料本身的力学特性、物理特性和压实性能，确定了合理的施工机械、机械数量和机械的组合方式，检验了施工方案的可行性、适应性，全面掌握了填料的摊铺、整形、拌合、碾压等施工工艺流程，确定了填料的松铺系数、碾压方法和达到压实标准时的碾压遍数等施工参数。从而总结出了时速200km/h的铁路路基基床以下路基路拌改良土填筑施工工艺，为全段路拌改良土全面施工提供了技术参数，用以指导基床以下路基填筑施工。
2 工程概况
本合同段为武襄铁路增建第二线工程第4标，施工里程为K257+050～K278+300，全长21.25km。主要工程数量为：路基土石方约60万立方米，其中填方路基约8km，路堑挖方约13km，部分挖方可利用，其余均由指定取土场取土。沿线地下水类型主要有：孔隙潜水、孔隙承压水和基岩裂隙水。本段局部低洼地段缓丘间谷地中局部低洼谷地，埋藏有冲积湖相或谷地相淤泥质粘土，淤泥质粉质粘土具有褐灰、深灰、灰黑色、灰黄色、软塑流塑状，含水量大，孔隙比大，强度低，压缩性高的特性。由于沿线土质均为膨胀土，只能选其作为本段所用填料。该膨胀土含水率高，易风化、液化，但在自然状态下呈硬塑极其坚硬，不易粉碎，自由膨胀40%~70%。施工设计时，拟采用5%～6%石灰改良处理。
本段所经地段属于亚热带季风气候，全年气候温和多雨，冬季寒冷少雨，初夏雨量集中，易发生雨洪，盛夏高温炎热，伏旱频繁，时有特大暴雨发生，季风气候秋高气爽，年均降雨量在900mm～1250mm。
3 改良土施工方案及施工工艺
3.1试验指标和技术参数
a、取土场在DK257+800处，原土属粘性土，液塑限指标WL=45.6，WP=30.2，塑性指数IP=15.4，自由膨胀55%可以用作改良土，掺配钙质石灰5%、6%。
b、试验室所得拌合料掺配钙质石灰5%，最大干密度ρ=1.74g/cm3，最佳含水w=15.4%；掺配钙质石灰6%，最大干密度ρ=1.74g/cm3，最佳含水w=17.3%。
c、粘性土自然状态下堆积密度1500 kg/m3，石灰消解后自然堆积密度560 kg/m3。
d、压实标准：基床以下路堤地基系数K30(MPa/m)≥90，压实系数≥0.9，基床部分路堤地基系数K30(MPa/m)≥110，压实系数≥0.95，无侧限抗压强度≥600KPa。
3.2施工方案及工艺
由于本地区自进入7月以来，连续降雨，取土场和挖方地段土含水量大，最大可达35%，因此路基填土降低含水量是试验成功的关键。针对以上情况，针对路拌、场拌改良土分别提出不同的施工方案：
（一）路拌改良土施工方案
a、含水量较低的土，采用标准的路拌施工方法，在路基上摊铺素土，路拌机拌和。
b、含水量较高的土，采用两次拌和，第一次在取土场处次拌和（掺灰方法同路拌相同）后，经堆积达到一定方量后（循环作业，保持晾晒时间），再运至路基上二次拌和，达到降水目的。
（二）场拌改良土施工方案
由于本地区填料土本体自然含水量大，在工程开工时采用场拌机拌和，拌和过程中土块不易粉碎，拌和完成后改良土呈饼状，土、石灰拌和不均匀，土块多，不能达到设计及验收标准。经现场反复实验，确定采用和路拌改良土第二种施工方案相同的二次拌和施工方案。
3.2.1 路拌改良土施工工艺
（一）第一种施工方案的施工工艺
本施工工艺分为施工放样、备料、整平、摊铺石灰、拌合、整型、碾压、确定松铺系数、养生等环节。其中，由于填土的天然含水量很高，施工时的气候条件不适宜自然风干,应采用加灰拌和后晾晒的方法，并增加拌和遍数，物理降水和化学降水双管齐下。具体施工工艺如下：
a、第一遍拌和：用WB230型灰土拌和机拌和。在拌和过程中应指派专人跟机进行挖验，每间隔5～10米挖验一处，检查是否有素土夹层。对于拌和不彻底的段落，及时提醒拌和机司机返回重新拌和。
b、第二～四遍拌和：由于本段土的塑指较高，土块不易拌碎，应采用整平碾压一遍------拌和------整平碾压------拌和------整平碾压------拌和------整平碾压的方法。每次先压后拌，由于压实的密度愈大，对土块的破碎效果愈好，拌和越均匀，采用此法达到事半功倍的目的。第四遍拌和完后（不得少于4遍），拌和的效果非常好，上下混合料色泽一致，而且基本无灰条、灰团（约有10％左右颗粒大一些）。
c、第四遍拌和完成后，应抽取灰剂量进行检测，试验结果表明，拌和效果满足要求。
表1给出了不同层的粘土松铺厚度、松铺系数及铺灰厚度。图1给出了第一种施工方案的施工工艺流程图。
表1 粘土松铺厚度及铺灰厚度取值表
压实厚度 松铺系数 松铺厚度 5%铺灰厚度 6%铺灰厚度 备注
200mm 1.2 240mm 32mm 38mm 松土容重按1500 kg/m3，石灰粉按560 kg/m3计算
250mm 1.2 300mm 40mm 48mm
300mm 1.3 360mm 48mm 58mm
图1 路拌改良土工艺流程（一）
（二）第二种施工方案的施工工艺
本施工工艺分为施工放样、取土场整平、摊铺石灰、第一次拌合（在取土场内）、改良土堆积晾晒、摊铺、第二次拌和、整型、碾压、养生等环节。其中，和第一种施工方案不同的是，在第一次和第二次拌合之间，需穿行改良土的堆积晾晒。将在取土场拌和后的改良土堆积在一起，达到一定方量后（降水后循环作业）再上路基摊铺碾压，可很快降低含水率，使改良土的含水率控制在18%以内，并且土体的粉碎效果很好。
表2给出了本方案中不同层的粘土松铺厚度、松铺系数及铺灰厚度。图2给出了第二种施工方案的施工工艺流程图。
表2 改良土松铺厚度及铺灰厚度取值表
压实厚度 松铺系数 松铺厚度 备注
200mm 1.23 246mm 松土容重按1480kg/m3
计算
250mm 1.29 323mm
300mm 1.35 405mm
图2 路拌改良土工艺流程（二）
3.2.2 场拌改良土施工工艺
根据场地土特征，本段场拌改良土的施工工艺采用路拌改良土的第二种施工工艺。
当采用含水量高的土做改良土施工时，二次路拌比场拌机拌和效果好，既保证了质量，又加快了施工进度，还可获得较好的经济效益。施工效果表明，场拌改良土采用路拌改良土第二种施工工艺获得了成功。
检测结果表明，两种施工工艺下，均达到了设计与验标要求，K30指标均达300~600Mpa，无侧限抗压强度都超出设计要求指标600Kpa，证明了本文所提工艺方法的合理性。
4 结束语
本文针对膨胀良路基的特殊问题进行了试验段研究，提出了时速200km/h的铁路路基基床以下路拌、场拌改良土施工工艺流程及关键技术参数取值。现场试验检测结果表明，各项技术指标均能满足设计及规范要求，本文所提出的路拌、场拌改良土施工工艺成熟可靠，通过试验段的施工为全线石灰改良土施工提供了科学、可靠的施工工艺和工艺参数，可供类似条件下的铁路路基改良土施工参考。
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