路拌改良土施工技术在电气化改造工程中的应用

乔志帮 上海铁路局宁启复线电化工程建设指挥部

1 前言

路拌改良土具有良好的整体性、稳定性和足够的力学强度，其本身压缩量小，使工后沉降量大大减小；粉土、粉质黏土固化后减少了水土流失，保护了生态环境，减少了环境污染；可采用多工序平行流水作业，机械化程度高，进度快，劳动强度低，能够充分发挥机械化作业优势。是一种可靠的，具有较大适应性的路基施工方法。

2 工程概况

宁启铁路复线电气化改造工程新建复线全长约为268.3 km，开通速度目标值为200 km/h。路基填高大部分为3～6 m，局部7～9 m。基床以下路堤K100+000以前采用A、B、C组填料填筑，K100+000～K268+300段路基填料为粉土，设计对该段路基基床以下填料进行路拌水泥改良，要求改良土7d饱和无侧限抗压强度不小于250 kPa。

3 工艺机理

粉土结构松散，水稳性差，黏结力小，遇水易散，浸水饱和后或含水量增至塑、液限以上时，土体颗粒表面水化膜增厚，土粒之间的联结减弱，土体呈软塑或可塑状态，强度就会丧失或减弱。改良土就是通过在填料中掺入石灰、水泥或其他固结材料，增加填料的黏结性。路基作为铁路的主体工程，应具有足够的强度、稳定性，故本工程对粉土进行水泥改良处理。

4 施工工艺

基床以下路堤路拌改良土施工可分为试验段试验和基床以下路堤施工。

4.1 试验段试验

选取宁启铁路DK215+000～DK215+200双绕地段作为试验段，根据试验，可以明确填料的性质，总结出改良土的施工工艺和施工方法，确定工艺参数和机械设备配置，评价安全、环保措施的有效性及改进措施，是基床以下路堤路拌改良土施工的重要环节。

4.1.1 填料选择与试验

（1）对选定的土源进行取样，在试验室对试样进行重型击实试验，试验测定最佳含水率W0pt=16.5%，最大干密度ρdmax=1.75 g/cm3。

（2）经过土体颗粒分析试验,测定土源试样液限WL（%）=33.0,塑限WP（%）=20.1，塑性指数IP（%）=9.7。通过以上试验，确定填料的性质为：低液限粉土。

（3）根据试验测定的最佳含水率、最大干密度进行改良土配合比试验，确定了改良土7d饱和无侧限抗压强度不小于250 kPa的水泥掺量为4%。

4.1.2 机械设备配置

试验段施工机械设备配置见表1。

表1 施工机械配置表

4.1.3 试验段压实试验

根据路拌机的拌合深度，填料的虚铺厚度确定为28 cm，水泥的掺量为4%，碾压遍数分别按“1111”（即静压1遍弱振1 遍强振 1 遍静压 1 遍，下同）、“1221”、“2222”、“2332”方式进行碾压，采用EDTA滴定法测定水泥含量，检测压实度K、地基系数K30，试验数据见表2、表3、表4。

表2 EDTA滴定法测定水泥含量表

表3 压实系数表

表4 地基系数表

从以上各表内试验结果可以看出，基床以下路堤掺入水泥含量为 4%时，按照“2222”、“2332”方式进行碾压，压实度K、地基系数K30等指标均符合设计要求。

4.1.4 确定工艺参数

在试验段范围内反复进行压实试验、检测，确定工艺参数如下：基床以下路堤低液限粉土路拌改良水泥掺量4%，20 t振动压路机按照“2222”、“2332”方式进行碾压，压实度 K、地基系数K30符合设计要求，填料的虚铺厚度控制在28 cm，松铺系数为1.27，最佳含水率16.5%。

4.2基床以下路堤施工

4.2.1 工艺流程

基床以下路堤改良土应按"三阶段、五区段、九流程"的施工工艺进行填筑，为了保证机械有足够的安全作业场地，每区段长度一般应在200 m以上或以构造物为界。具体施工工艺流程见图1。

图1 施工工艺流程图

4.2.2 施工方法

（1）基底处理。

基底处理前，熟悉设计文件、工程地质报告，收集地下管线和构造物等资料。路基两侧开挖排水沟，疏通排干地表积水，清除场内杂物、杂草等。

（2）施工放样。

施工前，设置永久性平面和高程控制基点，测定边界范围。在检测合格的原地面上每隔20 m用复测加密过的导线点放出中桩和边桩，用石灰划出路基边桩线，并设立填土高度标尺，标出每层填土压实厚度。

（3）填料填筑。

根据试验段取得的参数，素土虚铺厚度控制在28 cm，按照每车7.0 m3的容积，插杆挂线，撒石灰方格网施工，方格网为6.25 m×4 m,为保证路基边坡坡度及边坡压实质量，填筑时路基两侧各加宽50 cm。

（4）洒水或晾晒。

碾压前控制填料含水量在最佳含水量+2%～-3%范围内。当填料含水量较低时，及时采用洒水措施；当填料含水量过大时，采用取土坑挖沟拉槽降低水位和用推土机松土器拉松晾晒相结合的方法，降低填料含水量。

（5）摊铺整平。

填料使用推土机摊铺，平地机平整，控制层面无显著的局部凸凹。平整面做成坡向两侧4%的横向排水坡。

（6）摊铺水泥。

水泥采用人工摊铺，根据试验段取得的虚铺厚度，经计算水泥掺量按2.27 m×2.27 m的正方形内摊铺两袋水泥,人工摊铺均匀。

（7）水泥拌合。

使用路拌机对素土和水泥进行拌合，路拌机匀速、平稳运行，确保拌合均匀、深度一致，路拌机每遍拌合均应控制厚度达到虚铺厚度28 cm，保证本层拌合彻底，色泽一致，无灰团、灰条和花面现象。

（8）碾压。

拌合完成后，进行快速静压封面，防止土中水份过早散失，压路机时速控制在4～5 km/h，按照静压2遍、弱振2遍、强振2遍、静压2遍收面的方式碾压。碾压时，纵向行与行轮迹重叠不小于0.3 m，相临两区段纵向重叠不小于1.5 m。

（9）养生。

碾压完成12 h后，使用洒水车对表面洒水养护，养护期间勿使改良土过湿，更不能忽干忽湿。碾压完至下一层填土，始终保证路基面湿润。除洒水车外，其他车辆严禁通行。

（10）路基检测。

路基分层压实，分层检测，检测的主要内容如下：每层填土的含水量、水泥含量、7d饱和无侧限抗压强度，按规范分层要求的压实系数K和地基系数K30。当含水量符合要求时才能碾压；当水泥含量、压实系数K和地基系数K30、7d饱和无侧限抗压强度全部合格时，改良土质量合格。

5 质量控制要点

（1）严格控制填料的虚铺厚度及压实工艺符合试验段所确定的参数，拌合深度应确保无“素土”夹层。

（2）改良土配合比应保证无侧限抗压强度及压实质量能达到设计要求。

（3）填筑施工前应按规范要求对取土场填料取样检验，当填料土质发生变化或更换取土场时应重新进行检验。

（4）改良土的收缩裂缝会引起路基面破坏，要严格控制填料压实含水率，注意养生，以控制路基面收缩裂缝。

（5）为保证改良土的压实质量，水泥拌合至碾压完毕要在4 h之内完成。

6 安全管理措施

（1）施工前，须对进场作业人员进行安全教育培训。

（2）施工区域设置警示标志，严禁非作业人员、作业车辆入内。

（3）施工现场设专人统一指挥，并设置一名专职安全员负责现场安全工作。

（4）既有线路基帮宽改良，当填土高度低于既有路肩1.0 m时，既有线路肩处设置硬隔离进行防护，防止施工机械侵入铁路限界。

（5）施工运输机械从一端驶入路基，卸完填料后从另一端驶出，路基上面不得调头。

7 环境保护措施

（1）填料、水泥在运输、存储、拌合等重要环节加强扬尘控制防范措施。严禁车辆带泥上路，运输车辆使用彩条布覆盖，进场道路及时洒水，防止车辆道路抛洒、扬尘。当风力过大达到4～5级时，不宜在村庄附近进行施工。

（2）加强噪声污染控制防范措施。尽量放在白天施工，各种施工机械要经常进行维护，车辆在施工现场要少鸣笛。

8 结束语

对路基填料进行路拌水泥改良，增加了填料的黏结性，提高了填料的强度，使路基填料具有良好的整体性和稳定性，与场拌改良土相比，施工方便，造价相对较低。经过两个雨季的冲刷，宁启铁路复线新建路基沉降变化与边坡变化均在设计允许范围内，取得了良好的效果。