硬质岩全风化物填筑高速铁路路基试验研究

龚军平，陈尚勇，陈培利，李英杰

(1中铁三局集团有限公司，山西太原 030001;2．中铁第四勘察设计院，湖北武汉 430063)

硬质岩全风化物填筑高速铁路路基试验研究

龚军平1，陈尚勇2，陈培利1，李英杰1

(1中铁三局集团有限公司，山西太原 030001;2．中铁第四勘察设计院，湖北武汉 430063)

京沪高速铁路沿线部分区段优质路基填料匮乏，为此对硬质岩全风化物进行了改良，并通过现场填筑试验对孔隙率、变形模量等质量检测指标进行了关联性分析。结果表明:采用硬质岩全风化物物理改良填料时必须采取良好的防排水措施，并尽量避免用于高速铁路基床底层;硬质岩全风化物掺25%碎石改良后，填料由砾砂变为细角砾土，属于级配不良B组填料，填料的强度随碎石掺入比例的提高而提高;压实度各检测指标之间没有明显的相关性，Ev2对压实质量检测不起控制作用。

高速铁路 路基 硬质岩全风化物 试验研究

高速铁路对路基填筑质量以及工后沉降提出了很高的要求。路基变形对轨道的影响主要表现为垂直下沉，除路基自重产生的压密下沉外，在列车多次重复荷载作用下还产生累计永久下沉，过大的或不均匀的变形将对高速铁路造成危害。

京沪高速铁路全线路基工程主要分布在低山丘陵区，部分区段优质填料比较匮乏。本次结合京沪高速铁路试验工点DK1046+733.83—DK1047+139.12段路基进行物理力学试验和检验测试，确定硬质岩全风化物物理改良后填料的实际效果，以期为高速铁路路基填料的选择提供借鉴。

1 硬质岩全风化物物理改良填料的工程性质

DK1046+860—DK1047+120段路基结构形式为路堤或路堤式路堑，该段共使用全风化物改良填料约9 400 m3。填料来源为移挖作填，成分为石英闪长斑岩全风化物。填料碾压破碎后，掺入25%的粒径16～31.5 mm的石灰岩碎石进行改良(全风化物∶碎石= 3∶1)，改良前后的级配曲线见图1，级配特性及分类见表1。可见，改良后填料由砾砂变为细角砾土，填料的不均匀系数大幅提高，但是曲率系数提高不大，按路基填料分组仍属于级配不良的B组填料。

填料改良前的最大干密度2.26 g/cm3，最优含水率6.4%，改良后最大干密度2.31 g/cm3，最优含水率5.9%，改良后的最大干密度略有增大，最佳含水率略有降低。

图1 全风化物物理改良前后级配曲线

表1 填料的级配特性及分类

据前期试验，硬质岩全风化物浸水后，强度将有较大幅度衰减。压实系数为0.95时，浸水后的强度值仅为未浸水时的44%。随着压实系数的增加，其影响趋弱［6］。因此采用硬质岩全风化物改良填料时必须采取良好的防排水措施，并尽量避免用于基床底层。

2 现场填筑试验

2.1 硬质岩全风化物填筑方案及工艺流程

路堑开挖完毕且基底验收合格后开始填筑。全风化物改良填料的填筑按照“三阶段、四区段、八流程”横向全宽、纵向水平分层填筑施工。施工工艺流程见图2。

图2 全风化物改良填料施工工艺流程

填料改良:全风化物和碎石是通过体积比拌合的，拌合比例为3∶1。路基填筑前在DK1046+800左侧线路外备料场进行集中拌合，使用挖掘机拌合4遍，必须拌制均匀后方可使用。含水率控制在最佳含水率± 1%之内，含水率过大应晾晒，过小应洒水润湿。

分层填筑:路基填筑段首先按每层虚铺厚度35 cm计算全宽铺筑土方数量，再按每车9 m3计算填土车数，用白灰在路基上打好方格，填筑时严格按每车土卸一个方格。分层厚度用竹竿红布标示，填筑时每侧加宽50 cm，用白灰线标明路基边线，保证路基边坡的压实质量。

摊平碾压:首先采用推土机按卸土车每格均匀摊铺，然后按竹竿红布所示高度使用人工配合平地机进行粗平，每一摊铺层填料中的粗细料应均匀，有粗、细集料集中处使用人工进行整平，并使层厚均匀，层面平整。然后用压路机快速静压1遍，平地机紧跟精平。

碾压由BMW25振动压路机纵向进退式进行，边部多压2～3遍。轮迹重叠横向不小于50 cm，前后相邻两区段不小于2.0 m，上下两层填筑接头处错开不少于3 m。按平行线路方向行走、先两侧后中间，先静压后弱振再强振的步骤进行碾压。碾压时含水率控制在ωopt±2%。

整修成型:边坡应随每层的填筑、碾压进程同步整修，保证填筑边坡整齐平顺，使碾压设备能够走行到边。及时对边坡进行拍实夯压，防止雨水淋刷浸泡。路堤完成后，按照设计宽度对边坡进行修整达标。

2.2 压实试验结果

碾压完毕后对孔隙率进行检测，每层填筑完成后按规范规定的频率和方法进行检测，其它质量检测指标DK1046+860—DK1046+920段在第3层、6层、8层，DK1046+920—DK1047+120段在第3层、5层进行检测。，图3为改良前后孔隙率检测对比图，从图3可见，全风化物掺碎石改良后，在相同压实遍数下，填料的孔隙率变得更小，可提高填料的力学性能和减小填料自身的沉降。

图3 全风化物改良前后孔隙率检测对比

DK1046+860—DK1046+920段第3层采用硬质岩改良填料铺筑后，碾压8遍(静压1遍+弱振1遍+强振4遍+弱振1遍+静压1遍)，压路机碾压速度为3.5 km/h，碾压后的各项检测值均达到规范要求，见表2。

表2 硬质岩改良填料碾压后检测数据

3 各质量检测指标的相关性分析

各质量检测指标与孔隙率相关性不明显，这是因为其它质量检测指标和孔隙率的意义不同，受影响的主要因素不一样。影响孔隙率的主要因素是级配和填料密实程度，但是影响其它质量检测指标的因素较多，如孔隙率、含水率、检测面的平整程度、土体均匀性，甚至检测时间等都有可能影响其它质量检测指标。

图4为各质量检测指标之间的关系图，可以看出各质量检测指标之间相关性不明显。这主要是因为试验段压实质量好，各检测指标均局限在一个较小的变化范围，再加上各检测指标本身具有一定的离散性。

图4 各质量检测指标之间的关系

对检测数据进行统计分析，结果见表3。从表3可见，各检测指标均超过规范最低标准。以Ev2值超过比率最高，可见Ev2对压实质量检测基本不起控制作用。

表3 检测数据统计

4 结语

1)硬质岩全风化物浸水后，强度有较大幅度的衰减，随着压实度的增加，其影响趋弱。因此采用硬质岩全风化物改良填料时必须采取良好的防排水措施，并尽量避免用于高速铁路基床底层。

2)硬质岩全风化物掺碎石改良后，填料由砾砂变为细角砾土，填料的不均匀系数有大幅提高，但是曲率系数提高不大，属于级配不良B组填料。填料的强度随碎石掺入比例的提高而提高。

3)填料的虚铺厚度一般应＜35 cm，合理碾压遍数为8遍，即静压1遍+弱振1遍+强振4遍+弱振1遍+静压1遍;碾压时含水率控制在ωopt±2%。

4)各检测指标之间没有明显的相关性。Ev2对压实质量检测基本不起控制作用。建议对硬质岩风化物填料填筑的路基进行质量检测时，采用K、K30(或Evd)联合检测。

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TU413．6

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2013．05．35

1003-1995(2013)05-0116-03

2012-10-10;

2013-01-20

铁道部科技研究开发计划项目(2008G031-C)

龚军平(1972—)，男，山西吕梁人，高级工程师，硕士。

(责任审编 葛全红)