填筑粉土路基的技术处理措施

陈 坤 张淑真

(1.化工部长沙设计研究院，湖南长沙 410116;2.湖南岳常高速公路开发有限公司，湖南岳阳 414000)

0 引言

路基是铁路或公路的承重层，承受着车轮荷载的反复作用，应具有足够的强度、刚度和低压缩性，以及足够的水稳性和冻稳性。而路基填料的质量对此性能有直接而决定性的影响。但在进行铁路或公路路基施工中经常会遇到施工所在区域土质不理想的情况，比如粉土。粉土为粒径大于0.075 mm的颗粒质量不超过总质量的50%，且塑性指数不大于10的土。粉土多呈散粒结构，是一种具有特殊工程性质的土，由于其状态及含水量不同，表现出来的性质变化较大。位于地下水位线以下的粉土一般呈稍密～中密状态，压缩性高，力学强度低，在地震等动荷载作用下易发生液化。对粉土填筑路基改良措施的研究近几年才见于报道，常见的有碾压方法、换填、桩基处理以及掺加混合料等［1-5］，但这些改良研究多集中于室内试验研究阶段;在实际工程中尚无可普遍应用的改良手段［6-8］。换言之，目前的粉土研究的现状是理论与实际存在一定的脱离。

本文结合已完工的某时速200 km电气化铁路复线工程的路基工程填筑施工过程，对用于路基的粉土填料采用掺入水泥改良的工程措施，并比选不同碾压方式的实际压实效果，将实际与理论结合并检验理论，以期对粉土改良施工提供参考。

1 工程概况

该工程所在区域为冲海积平原地貌，平坦开阔。路基填土高度3.8 m，其中基床底层1.9 m。其地层岩性主要为:素填土(Qm14)褐灰色，松散，厚 0.3 m ～2.9 m;粉土(Qal4)灰黄色，中密，厚1.0 m ～5.5 m;粉砂(Qal4)灰色，饱和，松散 ～ 稍密，厚0.7 m ～6.4 m;粉砂(Qmc4)灰色，饱和，中密，厚14.0 m～25.0 m。该4种土质性质不良，直接用其所填筑的路基松散，刚性差，强度低，遇到雨天则极易造成滑坡流失，对路基质量将不能保障。根据现场实际情况及设计要求，对用于路基的粉土采用掺入水泥改良的工程措施，在施工过程中，对路堤本体采用路拌法施工，基床底层以下路基采用场拌法施工，并依据《铁路路基工程施工质量验收标准》路基填筑压实采用双指标:地基系数和压实系数对改良结果进行检验和评价。

2 工程施工要点

1)施工前对需改良的土源进行取样试验:确定其最大干密度、最佳含水量、水泥掺量的最佳配比。要求水泥的初凝时间应大于3 h、终凝时间大于6 h、改良土7 d饱和无侧限抗压强度不小于250 kPa。并对试验及测量仪器进行校验标定。

2)经试验室试验:测试取土场土源的土体含水率为15% ～19%，P.O42.5水泥的最佳掺量为4%，改良土的7 d饱和无侧限抗压强度达到270 kPa～280 kPa，强度满足设计的250 kPa要求。拌后改良土含水率为12.5% ～16.5%，与最佳含水率14.5%相差在±2%之间，满足施工要求。

根据已有的研究结论及工程现场检验的结论证明:使用水泥改良粉土后的强度比未改良的粉土的强度提高约3.28倍，且水泥改良粉土的效果要优于同剂量同龄期其他掺料的改良效果。结果同时表明，掺合量存在一个最佳的掺合值，当掺合量达到最佳值后继续增加掺合料其改良料的强度不再明显增加，而水泥掺料的最佳掺合值较大(见图1)。

图1 改良后粉土无侧限抗压强度与掺合量的关系曲线

3)填筑施工:场拌土按4%水泥掺量的±1%进行控制稳定土的生产，控制场拌机械的拌和速度5 t/min，随时拌和随时运往工地(运距2 km左右)，工地以划方格网的方法控制卸土量，以福田15 t自卸车为准，每个方格为6 m×6 m卸土1车，推土机及时初平，同时在现场取样做EDTA水泥用量测试，并检查拌和土的外观质量，由于是稳定土拌和机拌和，所以其质量指标是满足要求的。

4)静压平整:当推土机每初平长度在30 m～50 m，用压路机静压1遍，消除不均匀沉降后，再用平地机进行精平整，并用测量仪器检测路基的宽度、松铺厚度(按35 cm)、横坡及高程等指标。

5)碾压:用平地机进行精平后，填筑土层的含水率、松铺厚度、横坡、宽度等指标均符合要求，即可紧跟进行碾压施工。压路机行进速度控制在2.5 km/h，碾压严格按照规范规定的操作规程进行。而且每碾压一遍，立即进行压实系数的检测，并且进行对比试验，以选择比较合适的施工碾压方式。依此参数来指导以后的路基施工。

粉土的压实效果除了主要受最佳含水量的影响外，还主要受压实功的影响。压实功主要通过控制压路机在不同碾压时段的碾压振幅和频率实现。在本工程中，经过多种碾压工艺的遴选，选定三种碾压方案进行效果比选，即:2312(静压2遍，弱振3遍，强振1遍，静压2遍)，1331(静压1遍，弱振3遍，强振3遍，静压1遍)以及242(静压2遍，弱振4遍，静压2遍)3种碾压方式。现场检验后的结论证明:碾压遍数对压实度一般呈正向相关影响，但工程实际中应当有一个最优的碾压方案;在松铺厚度为35 cm时，采用2312的碾压方式更易实现最佳的压实效果，且其压实度要高于其他两种，能达到事半功倍的效果。当先采用静压时，使得填料间的空隙缩小，相互间接触，并形成受力的骨架结构，采用弱振将细颗粒逐渐敲入粗颗粒之间，采用强振使得各颗粒间的粘结进一步加强，并使得颗粒空间进一步紧密，压实度得以提高。最后的静压对压实度的提高并不明显，也说明了压实度的提高主要在于此前的弱振和强振过程中。但当采用过多的强振时(如1331碾压方式)，会使得其中的骨架颗粒粉碎，破坏了已形成的密实结构，所以出现了压实度下降的现象。

根据以上碾压方式的试验，选定第一种碾压方案即:2311(静压2遍，弱振3遍，强振1遍，静压1遍)碾压方式(见图2)。

6)养生:水泥改良土填筑路基的养生工作，也是保证路基质量的重要一环，因此必须认真抓好。特别是温度较高季节，一定要及时洒水，保持路面的湿润，保证强度的提高。待路基养生期达到7 d以后，方可进行下一层路基的填筑。

3 现场成果检验

地基系数K30是表示土体表面在平面压力作用下产生的可压缩性的大小，能够直观地表征路基刚度和承载能力。主要采用刚性承压板进行平板载荷实验，通过取得的应力—位移曲线，进而读取下沉量为1.25 mm时所对应的荷载值。目前已在铁路路基施工方面得到推广应用，并已成为现行新建铁路控制基床和路堤填料压实质量的主要指标之一。

图2 碾压方式与压实度关系曲线

为了检验实际成果的成败，进行了K30平板试验，根据现场的测试结果:通过以上手段改良的粉土路基的地基系数试验K30均大于要求的110 MPa/m的标准(见表1)。也证明了其所取得的技术参数可以指导同工况的路基施工。

表1 K30平板试验数据统计表 MPa/m

4 结语

1)粉土的工程性质不甚良好，但通过技术改良，也可以应用于路基填筑，并且其填筑效果也是有保证的。粉土路基采用掺加水泥改良的方法，可以达到较好的效果，可以达到满足工程实用的填料要求。2)粉土路基的填筑效果受碾压遍数的影响，也受碾压方式的影响，工程实际中应根据现场情况选择合适的碾压方式，可达到事半功倍的效果。3)粉土路基的研究应加强各种环境气候、各种施工技术水平等多种复杂条件下的研究。这有待于更多的学者和工程技术人员的辛勤工作。

［1］GB 50021-2001，岩土工程勘察规范［S］.

［2］铁道科学研究院.京沪高速铁路试验路堤报告(卷四)［M］.北京:铁道出版社，2002.

［3］TB 10414-2003，铁路路基工程质量验收标准［S］.

［4］李艳春.粉土底基层加固及施工技术研究［D］.石家庄:河北工业大学硕士论文，2002.

［5］陈碧宗.浅谈高等级公路——铁路路基压实质量检验及控制方法［J］.铁道科学，2006(5):21.

［6］曹 玉，滕伟福.高速铁路粉土路基改良试验研究及分析［J］.岩土工程界，2004(4):66.

［7］王佳杰，张春峰，李 宁.粉土路基压实控制与效果评价技术研究［J］.交通标准化，2010(92):37.

［8］王国晓，楚永红.粉砂土路基填筑质量控制要点［J］.河南科技，2010(42):36-39.

［9］杨 健，薛 辉.低液限粉土路基压实工艺的探讨［J］.青海交通科技，2010(sup):42.

［10］刘麟德.坝基饱和砂土液化试验及其防止措施［J］.土木工程学报，1983(42):15.

［11］钟龙辉.轻亚粘土地震液化判定方法的分析［J］.岩土工程学报，1980(11):68.