铁路过渡段改良级配碎石试验研究
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摘要：高速铁路过渡段采用的填筑材料为级配碎石掺5%水泥，受到不均匀沉降及列车动荷载的作用后倒梯形过渡段与路堤本体结合处易出现级配碎石填筑体断裂，最后影响与路基间的平顺过渡，对高速铁路路基整体平顺性产生不利影响。为解决以上的问题我们在过渡段填筑中引入了水工中“碾压混凝土”的理念、通过改变过渡段填筑材料来解决以上问题。
Abstract: The high speed railway transition section use the filling materials for graded crushed stone mixed with cement by5%, uneven settlement and dynamic train loading file after transition section and the embankment noumenon with easy gradation crushed stone filling fracture, last effect and the subgrade of high speed railway subgrade of smooth transition, the overall smoothness of the adverse effects. In order to solve the above problem, in the transition section construction introduces hydraulic" RCC” concept, through changing the transition section embankment material to solve the above problem.
Key words: high speed railway; transition section; improvement of graded broken stone; construction; technology research
中图分类号：TU74 文献标识码：A文章编号：
1前言
京沪高速铁路工程路桥过渡段设计中，由刚性桥台经过刚度较低的掺水泥的级配碎石向柔性的路堤本体过渡，通过类于级配碎石与路堤本体倒梯形的连接形式。其中刚性的桥台经过刚度较低的掺水泥级配碎石向路堤本体过渡时，掺水泥的级配碎石段面逐步减小，柔性的路堤本体段面逐步增大，以达到平顺过渡的目的。采用掺5%水泥的级配碎石碾压后两小时的检测结果能够满足设计和规范要求；但在第二天进行检测时，由于水泥凝结后，级配碎石具有一定的强度，各项检测结果远大于第一天的检测结果。水泥凝结后强度较高和水泥掺量较大，是造成检测结果增大较多的原因。为此我们引入了采用部分粉煤灰替代水泥的改良级配碎石，着重从满足碾压施工密实要求并适当降低过渡段与路堤相邻一侧的刚度进行研究，寻找出具有合适的强度、一定变形能力的改良级配碎石施工配合比。通过对施工工艺的研究，确保过渡段连接处的施工质量。
3 研究内容
3.1原材料的选择
水泥选用某新型水泥发展有限公司生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥，检验结果满足GB175－2007标准要求；粉煤灰采用某电厂提供的原灰、Ⅰ级粉煤灰、Ⅱ级粉煤灰三个品种进行试验，检验结果均满足GB/T 1596-2005标准要求；级配碎石采用某石材厂生产的碎石。
3.2级配碎石组合试验
颗粒级配决定于各粒组相对含量的比例关系，按照土工试验规程的颗粒分析方法确定。就所研究的级配碎石填料而言，级配对填料的力学性能和路用性能有较大的影响，选择级配良好的填料具有优良的力学性能和路用性能。根据以上要求，级配碎石分别选取五个配合比为（0.075-5.0mm：5.0-10.0mm：10.0-20.0mm：20.0-40.0mm）=55:15:15:15、（0.075-5.0mm：5.0-10.0mm：10.0-20.0mm：20.0-40.0mm）=50:15:20:15、（0.075-5.0mm：5.0-10.0mm：10.0-20.0mm：20.0-40.0mm）=45:20:20:15、（0.075-5.0mm：5.0-10.0mm：10.0-20.0mm：20.0-40.0mm）=45:15:20:20、（0.075-5.0mm：5.0-10.0mm：10.0-20.0mm：20.0-40.0mm）=40:20:20:20，根据筛分结果绘制筛分曲线图见图2。
根据《客运专线铁路路基工程施工技术指南》TZ212-2005对过渡段级配碎石混合料的要求。以上几种比列的级配碎石配合比均符合要求。为此我们在室内进行了不同比列级配碎石的紧密密度试验，试验结果见表4，选取紧密密度最大的组合（0.075-5.0mm：5.0-10.0mm：10.0-20.0mm：20.0-40.0mm=50:15:20:15）进行以下试验研究。
根据《客运专线铁路路基工程施工技术指南》TZ212-2005，对某石材厂生产的级配碎石混合料进行检测。不同级配经调配后[（0.075-5.0mm：5.0-10.0mm：10.0-20.0mm：20.0-40.0mm）=50:15:20:15]的级配碎石颗粒组成满足技术要求，试验结果见表5，
从上述结果来看该组合的级配碎石满足《客运专线铁路路基工程施工技术指南》TZ212-2005对过渡段级配碎石的技术要求。
3.3级配碎石击实试验
依据《铁路工程土工试验规程》TB 10102-2004试验方法，进行水泥掺量和粉煤灰掺量为4.5%的击实试验，同时采用水工碾压混凝土的试验方法检测其工作度（VC值），试验结果见表6。
从上表的试验结果来看，掺水泥或掺粉煤灰对级配碎石的最大干密度、最优含水率及工作度的试验结果影响不大。由此可见采用部分粉煤灰取代水泥对级配碎石压实质量无太大影响，室内击实曲线见图3和图4。
考虑到现场施工条件和施工工艺，确定掺合料剂量比室内设计试验掺合料剂量增加0.5%-1.0%，即过渡段级配碎石混合料配合比掺合料剂量为5.0%，最大干密度为2400kg/m3、最优含水率为6.5 %。组合级配为(0.075-5.0mm：5.0-10.0mm：10.0-20.0mm：20.0-40.0mm)=50:15:20:15的级配碎石混合料进行试验研究。在固定用水量的前提下，通过容重法计算每方改良级配碎石的材料用量，对胶材不同的掺入比例进行力学性能试验。
3.4 改良级配碎石性能试验
3.4.1粉煤灰掺量对级配碎石工作度（VC值）的影响
试验依据《水工碾压混凝土施工规范》SL53-94，《水工碾压混凝土试验规范》SL48-94进行试验，试验采用试模尺寸为150mm×150mm×150mm混凝土试模成型，成型时在上面加配重模型。采用维勃稠度仪方法测定改良级配碎石工作度（VC值）。改良级配碎石工作度（VC值）控制在45～55s。对总掺合料占5%的不同水泥和粉煤灰比例下的级配碎石进行性能试验，试验结果见表7。