铁路填石路基现场填筑试验研究

2014-08-05郑密密

黑龙江交通科技 2014年9期

郑密密，樊敏

(1.贵州民族大学;2.贵州省水利水电勘测设计研究院)

1 引言

填石路基作为一种特殊的路基结构型式，在公路中有了广泛的应用。填石路基填料粒径较大，所以在施工方面与填土路基是有一定区别的。当前国内外对填石路基的施工工艺都没有较为完整的研究成果，施工过程缺少定量的技术指导。铁路部门在这方面的研究甚少，本文主旨在为以后填石路堤在铁路上的应用提出一些参考意见本文结合在建的贵广高速铁路的联络线现场试验段，致力研究讨论铁路方面填石路堤的压实技术。

2 试验过程中的变化参数

本次试验中所用的填料由现场山体爆破而得，属硬质石灰岩。试验所用的填料最大粒径控制为100 mm。经综合考虑原设计方案，施工条件和试验时间，经费等因素。现场试验最后确定的有关参数如表1 所示。

表1 试验参数选取范围

3 碾压机械的选择

碾压机械的种类非常多。不同的填料适用不同的压实机械的压实，如对于粘性土宜采用羊角碾，而对非粘性土就不适用。根据以往的的一些经验，大能量的振动压路机对填石料的压实效果最好。振动碾圧在振动的过程中，填料会发生运动，从而使不同粒径之间颗粒的相互填充和挤密;同时，振动压路机的还能以连续、快速冲击波的形式作用于填料，在石料中产生压应力和剪应力，使得颗粒克服彼此之间的阻力而重新挤密，利于压实。一般而言，对于填石路基的压路机械选用原则是:选用工作质量大，激振力大，振动频率合适(30～35 Hz)，振幅较高(1.8 mm 以上)的机型。最好选用拖式振动压路机。因此，本次试验选用20 t 振动压路机作为压实机具。

4 压实方式

为了探讨摊铺厚度对压实效果的影响，试验过程采用4种摊铺厚度，即45 cm、50 cm、55 cm、60 cm，针对每种厚度的碾压6～8 遍，检测每遍碾压后的沉降差和沉降率，初步地了解填料的压实效果。碾压时，第一遍通常是采用静压，然后再采用振动碾压。实验过程是在直线段上进行的，碾压由两边向中间，纵向进退式进行。碾压时，横向之间要求有20 cm 左右的横向搭接。实验中还要讨论碾压速度对压实效果的影响，所以碾压时也采用不同的速度对不同的摊铺厚度进行碾压。根据以往的研究知道，若碾压速度变成原来的2 倍，要达到同样的碾压效果，碾压遍数也要变成原来的2倍。所以，为达到最佳的压实效率，碾压速度必须合理选择。

5 试验结果分析

(1)摊铺厚度

通过对试验段填料现场试验数据的总体分析，可以发现，对于同一填料在相同压实条件下，填石路基的沉降率同摊铺厚度存在一定的关系。从图1 可总结出摊铺厚度与沉降率的关系，

图1 摊铺厚度与沉降率的关系

由此可知，填料在相同的压实条件下，在一定的层厚范围内沉降率随着摊铺厚度的增大而增大，在某个层厚达到最大值，之后又随着摊铺厚度的增大而减小。从图中可以看到层厚从45～52 cm 时沉降率一直增大，而从层厚52 cm 继续增大时沉降率反而在减小。以上结果表明，对于填石路堤而言，存在着一个较为合理的碾压厚度，此时路堤的沉降最大，压实效果最好。

(2)碾压遍数

根据现场实测数据可知，对于不同碾压遍数，路堤的沉降率也会有变化，每组填料在不同摊铺厚度情况下的沉降率变化情况整理结果如下:

图2 沉降率与压实遍数的关系

由图3 可知，在增加碾压遍数的情况下，填料的沉降率都随之增加，最后趋于稳定。图示里面摊铺厚度为50 cm时，沉降率最大。究其原因可能是该层是地基处理后第一层摊铺，地基在振动压实过程中产生了沉降，而且根据虚铺厚度的分析结果可知，最优的虚铺厚度在52 cm 左右。从图还可以看出不管是何种摊铺厚度，在相同的压实机械条件下，在第2～4 遍碾压时沉降较为明显，在第4～7 遍沉降变缓。总的来说:路基填筑体的密实程度随碾压遍数的增加而增加，而碾压遍数增加到一定程度后，路基填筑体密实程度的增长率变小，趋于缓和。

(3)碾压速度

合适的碾压速度对路基的压实质量及工程的经济性都有一定的影响，试验也对压路机在快速和慢速的情况下进行了研究。

图3 碾压速度与碾压遍数以及沉降率的关系

从图4 的曲线变化趋势可以得出:三种填料在相同的碾压遍数下的沉降率都是随着碾压速度的增大在减小。但是鉴于压实效率的问题又不可能让碾压速度太慢，且从图中可以看到填料的沉降率在2 km/h 和4 km/h 时相差并不是很大，所以可以采用4 km/h 的速度。

(4)含水量

在本次试验路段上，针对填料的含水量对路基压实效果的影响问题也进行了现场试验。具体试验方案是，在同样摊铺厚度55 cm 的情况下，其中一层料是在填料原始的天然含水量条件下进行压实施工。另一层料则是通过洒水车进行洒水工作，洒水量控制在填方量的4%左右，这个数值主要是以室内试验的结果为参考。两个断面均用相同压路机进行碾压，碾压遍数控制在7 遍，然后进行压实效果对比。

表2 含水量试验数据

从上面表的试验数据表明，洒水后的干密度与不洒水的干密度大0.073 g/cm3，洒水压实后的沉降率比不洒水的大0.47%。根据试验结果，并参考以往有关研究资料，可以看出，对于坚硬类岩石的填石路基而言，其填料强度高，粒径较大，透水性良好，含水量对粒径较大的石料的影响很小，通过增加含水量来改变压实效果，作用不会很明显，反而会增加施工工序，增耗工程费用，影响施工进度。