湿限性黄土路基水泥改良土填筑的压实研究

陈向鸿

摘要：铁路路基施工的填料宜尽量选择强度高、水稳定性好的土进行填筑。本文结合湿陷性黄土地区铁路路基工程施工为进一步提高路床结构的强度和稳定性，采用对基床底层填筑厚1.9m的掺4%水泥改良土填筑施工。结合施工实践，本着实现高效性和经济性的双重目的，笔者进行了一系列的现场试验，得出了达到压实度的方法、每层填料的松铺系数及路基填筑过程中碾压遍数与压实度的最佳结合点。

关键词：水泥改良土 压实度 最优含水量 压实遍数

1 工程概况

本文以兰州至中川新建铁路工程DK40+500～DK41+802段路基施工为背景，全长1.302 km，线路位于兰州市永登县树屏镇，属西北黄土分布广泛地区，地形平缓、开阔。本工程为I级铁路，采用设计速度160 km/h的标准进行建设。因该工点土料为湿陷性黄土，土质均匀、结构疏松、孔隙发育。在未受水侵湿时，一般强度较高，压缩性小，为防止湿陷性及运营后不均匀沉降，采取4%水泥改良土填筑。

2 原理及作用

水泥改良土是通过在素土中拌入一定比例的水泥，使水泥和土充分拌合后进行碾压整平，使得水泥和土中的水分充分反应，碾压成形后水泥土开始凝结构成办结结构产生强度，从而达到提高路基强度，消除失陷性，旨在给上部结构以足够支持，防止产生较大的变形。

3 使用材料

3.1 水泥：强度等级为32.5普通水泥，经过试验水泥物理性能细度、凝结时间、安定性和强度均合格。

3.2 素土：土源来自DK41+802位置，经试验，土的天然干密度为1.76g/cm3，天然含水量为6%，4%水泥改良土的最大干密度为1.86g/cm3之间，最佳含水量在13.2%之间。

3.3 水：饮用水，符合要求。

4 施工工艺及注意事项

4.1 下承层整平验收：填筑前下承层采用平地机进行整平，压路机碾压至设计要求压实标准，即K30≥80Mpa/m，压实系数≥0.90。如下承层过于干燥，应适量洒水，在摊铺前使其表面湿润。

4.2 测量放线：采用全站仪对经过加密并复测后的桩位坐标点，每隔20m定出中桩，测设路基填筑控制边桩且在边桩插设填筑层控制标杆，用红油漆标出每层摊铺厚度和宽度位置，挂线施工。注意路基边坡两侧超填宽度宜为30～50cm。

4.3 素土摊铺：因每车土约21方，通过现场施工改良土标高测量数据显示，该工点虚铺厚度为32cm，因此得出在填土前应在下承层打好8m×8m网格，待卸土完成后，用推土机初平，摊铺均匀，后平地机整平，压路机静压一遍。

4.4 含水量测定：对已经初平虚土进行含水率确定，因含水率是影响水泥改良土填筑压实系数的最主要因素，这个我们不难从填料击实曲线中得出。

4.5 散布水泥：经对该工点现场测定素土的松铺系数1.1，根据公式：水泥掺量（50kg）=土的干密度×素土的松铺厚度×素土的松铺系数×水泥摊铺面积×水泥掺量比，可方便计算出每袋水泥散布网格面积2.02m2，水泥散布网格尺寸为2m×1m，用白灰洒出网格，每个网格布水泥一袋。注意散布水泥前检查压路机及路拌机的工作状态正常，油料充足。

4.6 拌合：水泥均匀散布后采用路拌机进行拌合，拌和时要求均匀、色泽一致、无灰带、花面。路拌机深度应达到层底，派专人用铁锹测拌合深度，不得留素土层，路拌机第二次拌合时要入下承层2cm。

4.7 检测水泥掺料剂量：经过路拌机两次拌和后区域采取土样，采用EDTA滴定法测定水泥剂量。若剂量达不到应再次散布水泥，再次拌合。经对现场的测试发现，按照素土32cm摊铺及干密度1.76g/cm3压实后现场实际厚度控制在29cm左右，可以较大程度保证检测成功率，经取样，均值在4.0～4.1之间，完全满足了允许误差-0.5%～+1%要求。

4.8 碾压：待改良土拌合均匀且灰剂量检测合格后，通过平地机、人工配合初平后，用压路机在路基全宽内碾压至要求的压实密度，不得出现明显轨迹。碾压时，纵向搭接长度不得小于2m，纵向行与行之间轨迹重叠不小于40cm，上下两层填筑接头应错开不小于3m，表面始终保持湿润，碾压速度控制在1.5km/h。

4.9 质量验收：根据规范要求，基床底层压实标准，对改良土应采用压实系数和地基承载系数作为控制指标，即：地基承载系数K30≥100Mpa/m，压实系数≥0.93。地基承载系数检测数量为每100m范围内每三层抽样检查K30，2个断面，4个点，距路基基边2m处2点，路基中部2点，宜在压实后2～4小时内检测；压实系数沿线路纵向每100米2个断面6个点，每层抽检。

4.10 养生和防护：改良土碾压完成后，如不能连续施工应进行养生，采用洒水车和塑料薄膜相结合养生，保湿养生不少于7天，如分层施工时，检测指标合格后，上层填筑施工连续可以不进行专门养生期。

5 数据分析

确定松铺系数：选定DK40+500～DK40+600段数据进行分析。

5.1 素土松铺系数：素土摊铺及整平静压一遍后，分别获得了松铺层与压实层的厚度值实测值，实测结果如下：

■

5.2 改良土松铺系数：实测结果如下：

■

5.3 试验数据分析：

5.4 含水量控制：

理论上讲，含水率在±2%的最佳含水率范围内都能达到较大的压实度。为此，笔者还专门选定试验点用25T压路机压实6遍测定，在不同含水量下的压实度，结果如下：

■

通过对以上数据分析，可以得出如下结果：

①最佳素土松铺厚度：33cm，松铺系数为1.08；②最佳改良土松铺厚度：33.5cm，松铺系数为1.11；③最经济合理的压实遍数：改良土施工碾压6遍，即：静压+弱振+强振+强振+弱振+静压；④最佳含水率控制在±3%，都能达到比较高的压实度。

6 综合效果评价

若不考虑实际情况，而只是一味的套规范，如：含水量都以±2%最佳含水量、碾压来控制路基填筑，那么，将会浪费大量的人力、物力，给国家造成大量的不必要的损失。通过路基压实遍数与其相应压实度的最佳结合点的试验探析，不仅保证了较好的工程质量，而且又进一步降低了工程造价。

参考文献：

[1]段俊彪，白志勇.铁路路基改良土填料浸水强度试验研究[J]. 路基工程，2006（03）.

[2]付兵先.高速列车作用下水泥改良粉土路基的动力特性研究[D].中国铁道科学研究院，2011.

[3]史存林.郑西铁路客运专线路基水泥改良土击实标准的研究[J].中国铁路，2007（11）.endprint

摘要：铁路路基施工的填料宜尽量选择强度高、水稳定性好的土进行填筑。本文结合湿陷性黄土地区铁路路基工程施工为进一步提高路床结构的强度和稳定性，采用对基床底层填筑厚1.9m的掺4%水泥改良土填筑施工。结合施工实践，本着实现高效性和经济性的双重目的，笔者进行了一系列的现场试验，得出了达到压实度的方法、每层填料的松铺系数及路基填筑过程中碾压遍数与压实度的最佳结合点。

关键词：水泥改良土 压实度 最优含水量 压实遍数

1 工程概况

本文以兰州至中川新建铁路工程DK40+500～DK41+802段路基施工为背景，全长1.302 km，线路位于兰州市永登县树屏镇，属西北黄土分布广泛地区，地形平缓、开阔。本工程为I级铁路，采用设计速度160 km/h的标准进行建设。因该工点土料为湿陷性黄土，土质均匀、结构疏松、孔隙发育。在未受水侵湿时，一般强度较高，压缩性小，为防止湿陷性及运营后不均匀沉降，采取4%水泥改良土填筑。

2 原理及作用

水泥改良土是通过在素土中拌入一定比例的水泥，使水泥和土充分拌合后进行碾压整平，使得水泥和土中的水分充分反应，碾压成形后水泥土开始凝结构成办结结构产生强度，从而达到提高路基强度，消除失陷性，旨在给上部结构以足够支持，防止产生较大的变形。

3 使用材料

3.1 水泥：强度等级为32.5普通水泥，经过试验水泥物理性能细度、凝结时间、安定性和强度均合格。

3.2 素土：土源来自DK41+802位置，经试验，土的天然干密度为1.76g/cm3，天然含水量为6%，4%水泥改良土的最大干密度为1.86g/cm3之间，最佳含水量在13.2%之间。

3.3 水：饮用水，符合要求。

4 施工工艺及注意事项

4.1 下承层整平验收：填筑前下承层采用平地机进行整平，压路机碾压至设计要求压实标准，即K30≥80Mpa/m，压实系数≥0.90。如下承层过于干燥，应适量洒水，在摊铺前使其表面湿润。

4.2 测量放线：采用全站仪对经过加密并复测后的桩位坐标点，每隔20m定出中桩，测设路基填筑控制边桩且在边桩插设填筑层控制标杆，用红油漆标出每层摊铺厚度和宽度位置，挂线施工。注意路基边坡两侧超填宽度宜为30～50cm。

4.3 素土摊铺：因每车土约21方，通过现场施工改良土标高测量数据显示，该工点虚铺厚度为32cm，因此得出在填土前应在下承层打好8m×8m网格，待卸土完成后，用推土机初平，摊铺均匀，后平地机整平，压路机静压一遍。

4.4 含水量测定：对已经初平虚土进行含水率确定，因含水率是影响水泥改良土填筑压实系数的最主要因素，这个我们不难从填料击实曲线中得出。

4.5 散布水泥：经对该工点现场测定素土的松铺系数1.1，根据公式：水泥掺量（50kg）=土的干密度×素土的松铺厚度×素土的松铺系数×水泥摊铺面积×水泥掺量比，可方便计算出每袋水泥散布网格面积2.02m2，水泥散布网格尺寸为2m×1m，用白灰洒出网格，每个网格布水泥一袋。注意散布水泥前检查压路机及路拌机的工作状态正常，油料充足。

4.6 拌合：水泥均匀散布后采用路拌机进行拌合，拌和时要求均匀、色泽一致、无灰带、花面。路拌机深度应达到层底，派专人用铁锹测拌合深度，不得留素土层，路拌机第二次拌合时要入下承层2cm。

4.7 检测水泥掺料剂量：经过路拌机两次拌和后区域采取土样，采用EDTA滴定法测定水泥剂量。若剂量达不到应再次散布水泥，再次拌合。经对现场的测试发现，按照素土32cm摊铺及干密度1.76g/cm3压实后现场实际厚度控制在29cm左右，可以较大程度保证检测成功率，经取样，均值在4.0～4.1之间，完全满足了允许误差-0.5%～+1%要求。

4.8 碾压：待改良土拌合均匀且灰剂量检测合格后，通过平地机、人工配合初平后，用压路机在路基全宽内碾压至要求的压实密度，不得出现明显轨迹。碾压时，纵向搭接长度不得小于2m，纵向行与行之间轨迹重叠不小于40cm，上下两层填筑接头应错开不小于3m，表面始终保持湿润，碾压速度控制在1.5km/h。

4.9 质量验收：根据规范要求，基床底层压实标准，对改良土应采用压实系数和地基承载系数作为控制指标，即：地基承载系数K30≥100Mpa/m，压实系数≥0.93。地基承载系数检测数量为每100m范围内每三层抽样检查K30，2个断面，4个点，距路基基边2m处2点，路基中部2点，宜在压实后2～4小时内检测；压实系数沿线路纵向每100米2个断面6个点，每层抽检。

4.10 养生和防护：改良土碾压完成后，如不能连续施工应进行养生，采用洒水车和塑料薄膜相结合养生，保湿养生不少于7天，如分层施工时，检测指标合格后，上层填筑施工连续可以不进行专门养生期。

5 数据分析

确定松铺系数：选定DK40+500～DK40+600段数据进行分析。

5.1 素土松铺系数：素土摊铺及整平静压一遍后，分别获得了松铺层与压实层的厚度值实测值，实测结果如下：

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5.2 改良土松铺系数：实测结果如下：

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5.3 试验数据分析：

5.4 含水量控制：

理论上讲，含水率在±2%的最佳含水率范围内都能达到较大的压实度。为此，笔者还专门选定试验点用25T压路机压实6遍测定，在不同含水量下的压实度，结果如下：

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通过对以上数据分析，可以得出如下结果：

①最佳素土松铺厚度：33cm，松铺系数为1.08；②最佳改良土松铺厚度：33.5cm，松铺系数为1.11；③最经济合理的压实遍数：改良土施工碾压6遍，即：静压+弱振+强振+强振+弱振+静压；④最佳含水率控制在±3%，都能达到比较高的压实度。

6 综合效果评价

若不考虑实际情况，而只是一味的套规范，如：含水量都以±2%最佳含水量、碾压来控制路基填筑，那么，将会浪费大量的人力、物力，给国家造成大量的不必要的损失。通过路基压实遍数与其相应压实度的最佳结合点的试验探析，不仅保证了较好的工程质量，而且又进一步降低了工程造价。

参考文献：

[1]段俊彪，白志勇.铁路路基改良土填料浸水强度试验研究[J]. 路基工程，2006（03）.

[2]付兵先.高速列车作用下水泥改良粉土路基的动力特性研究[D].中国铁道科学研究院，2011.

[3]史存林.郑西铁路客运专线路基水泥改良土击实标准的研究[J].中国铁路，2007（11）.endprint

摘要：铁路路基施工的填料宜尽量选择强度高、水稳定性好的土进行填筑。本文结合湿陷性黄土地区铁路路基工程施工为进一步提高路床结构的强度和稳定性，采用对基床底层填筑厚1.9m的掺4%水泥改良土填筑施工。结合施工实践，本着实现高效性和经济性的双重目的，笔者进行了一系列的现场试验，得出了达到压实度的方法、每层填料的松铺系数及路基填筑过程中碾压遍数与压实度的最佳结合点。

关键词：水泥改良土 压实度 最优含水量 压实遍数

1 工程概况

本文以兰州至中川新建铁路工程DK40+500～DK41+802段路基施工为背景，全长1.302 km，线路位于兰州市永登县树屏镇，属西北黄土分布广泛地区，地形平缓、开阔。本工程为I级铁路，采用设计速度160 km/h的标准进行建设。因该工点土料为湿陷性黄土，土质均匀、结构疏松、孔隙发育。在未受水侵湿时，一般强度较高，压缩性小，为防止湿陷性及运营后不均匀沉降，采取4%水泥改良土填筑。

2 原理及作用

水泥改良土是通过在素土中拌入一定比例的水泥，使水泥和土充分拌合后进行碾压整平，使得水泥和土中的水分充分反应，碾压成形后水泥土开始凝结构成办结结构产生强度，从而达到提高路基强度，消除失陷性，旨在给上部结构以足够支持，防止产生较大的变形。

3 使用材料

3.1 水泥：强度等级为32.5普通水泥，经过试验水泥物理性能细度、凝结时间、安定性和强度均合格。

3.2 素土：土源来自DK41+802位置，经试验，土的天然干密度为1.76g/cm3，天然含水量为6%，4%水泥改良土的最大干密度为1.86g/cm3之间，最佳含水量在13.2%之间。

3.3 水：饮用水，符合要求。

4 施工工艺及注意事项

4.1 下承层整平验收：填筑前下承层采用平地机进行整平，压路机碾压至设计要求压实标准，即K30≥80Mpa/m，压实系数≥0.90。如下承层过于干燥，应适量洒水，在摊铺前使其表面湿润。

4.2 测量放线：采用全站仪对经过加密并复测后的桩位坐标点，每隔20m定出中桩，测设路基填筑控制边桩且在边桩插设填筑层控制标杆，用红油漆标出每层摊铺厚度和宽度位置，挂线施工。注意路基边坡两侧超填宽度宜为30～50cm。

4.3 素土摊铺：因每车土约21方，通过现场施工改良土标高测量数据显示，该工点虚铺厚度为32cm，因此得出在填土前应在下承层打好8m×8m网格，待卸土完成后，用推土机初平，摊铺均匀，后平地机整平，压路机静压一遍。

4.4 含水量测定：对已经初平虚土进行含水率确定，因含水率是影响水泥改良土填筑压实系数的最主要因素，这个我们不难从填料击实曲线中得出。

4.5 散布水泥：经对该工点现场测定素土的松铺系数1.1，根据公式：水泥掺量（50kg）=土的干密度×素土的松铺厚度×素土的松铺系数×水泥摊铺面积×水泥掺量比，可方便计算出每袋水泥散布网格面积2.02m2，水泥散布网格尺寸为2m×1m，用白灰洒出网格，每个网格布水泥一袋。注意散布水泥前检查压路机及路拌机的工作状态正常，油料充足。

4.6 拌合：水泥均匀散布后采用路拌机进行拌合，拌和时要求均匀、色泽一致、无灰带、花面。路拌机深度应达到层底，派专人用铁锹测拌合深度，不得留素土层，路拌机第二次拌合时要入下承层2cm。

4.7 检测水泥掺料剂量：经过路拌机两次拌和后区域采取土样，采用EDTA滴定法测定水泥剂量。若剂量达不到应再次散布水泥，再次拌合。经对现场的测试发现，按照素土32cm摊铺及干密度1.76g/cm3压实后现场实际厚度控制在29cm左右，可以较大程度保证检测成功率，经取样，均值在4.0～4.1之间，完全满足了允许误差-0.5%～+1%要求。

4.8 碾压：待改良土拌合均匀且灰剂量检测合格后，通过平地机、人工配合初平后，用压路机在路基全宽内碾压至要求的压实密度，不得出现明显轨迹。碾压时，纵向搭接长度不得小于2m，纵向行与行之间轨迹重叠不小于40cm，上下两层填筑接头应错开不小于3m，表面始终保持湿润，碾压速度控制在1.5km/h。

4.9 质量验收：根据规范要求，基床底层压实标准，对改良土应采用压实系数和地基承载系数作为控制指标，即：地基承载系数K30≥100Mpa/m，压实系数≥0.93。地基承载系数检测数量为每100m范围内每三层抽样检查K30，2个断面，4个点，距路基基边2m处2点，路基中部2点，宜在压实后2～4小时内检测；压实系数沿线路纵向每100米2个断面6个点，每层抽检。

4.10 养生和防护：改良土碾压完成后，如不能连续施工应进行养生，采用洒水车和塑料薄膜相结合养生，保湿养生不少于7天，如分层施工时，检测指标合格后，上层填筑施工连续可以不进行专门养生期。

5 数据分析

确定松铺系数：选定DK40+500～DK40+600段数据进行分析。

5.1 素土松铺系数：素土摊铺及整平静压一遍后，分别获得了松铺层与压实层的厚度值实测值，实测结果如下：

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5.2 改良土松铺系数：实测结果如下：

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5.3 试验数据分析：

5.4 含水量控制：

理论上讲，含水率在±2%的最佳含水率范围内都能达到较大的压实度。为此，笔者还专门选定试验点用25T压路机压实6遍测定，在不同含水量下的压实度，结果如下：

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通过对以上数据分析，可以得出如下结果：

①最佳素土松铺厚度：33cm，松铺系数为1.08；②最佳改良土松铺厚度：33.5cm，松铺系数为1.11；③最经济合理的压实遍数：改良土施工碾压6遍，即：静压+弱振+强振+强振+弱振+静压；④最佳含水率控制在±3%，都能达到比较高的压实度。

6 综合效果评价

若不考虑实际情况，而只是一味的套规范，如：含水量都以±2%最佳含水量、碾压来控制路基填筑，那么，将会浪费大量的人力、物力，给国家造成大量的不必要的损失。通过路基压实遍数与其相应压实度的最佳结合点的试验探析，不仅保证了较好的工程质量，而且又进一步降低了工程造价。

参考文献：

[1]段俊彪，白志勇.铁路路基改良土填料浸水强度试验研究[J]. 路基工程，2006（03）.

[2]付兵先.高速列车作用下水泥改良粉土路基的动力特性研究[D].中国铁道科学研究院，2011.

[3]史存林.郑西铁路客运专线路基水泥改良土击实标准的研究[J].中国铁路，2007（11）.endprint