高速铁路路基填料改良技术的研究

【摘要】随着我国铁路建设和铁路技术的不断发展，高速铁路的建设已经越来越广泛地在全国各地有序开展。为确保铁路的安全性和平稳性，就需要保证铁路路基建设的平稳性，保证其足够的强度和刚度。其中，路基填料作为高铁铁路路基质量的重要保证，需要通过不断实现填料技术的改良，通过改良土的研究和有效运用，确保整体铁路的平稳性和安全性。本文首先对高速铁路路基填料进行简要概述，分析改良土的定义及其技术特点，阐述高速铁路路基填料改良技术的设计思想，并结合不同改良土的特点分析填料的具体改良技术。

【关键词】高速铁路；路基填料；改良技术；固化剂

高铁铁路路基需要保证足够的强度和刚度，确保纵向变化的均匀，才能够有效保证高铁列车在运行过程中的高速度和高效率，实现运行中的安全性和平稳性。由于高铁路基会因自重造成压密下沉，从而使得高铁轨道垂直下沉，同时还会因列车负重超荷导致压力过大，产生累积塑性的的路基变形，导致路基的不平稳，铁路轨道出现不平顺现象。这样一来，列车运行过程中既无法保证运行安全，同时会因长期的不规范动力作用加剧轨道的变形。应当在路基施工当中，对路基填料进行有效改良，结合具体的土质情况，选取最合适的改良技术和办法。

1.高速铁路路基填料概述

高速铁路路基的建设，是保证铁路轨道的稳固性、确保列车安全运行的基本保证。在具体的建设当中，应当选取优质的填料，以有效避免路基使用当中出现沉降的情况，确保后期不出现病害和相应的安全问题。根据填料质量的不同，可分为A组、B组和C组等不同的填料組别。A组填料质量最优，B组和C组则稍稍差于A组[1]。从我国的路基填料现状来看，由于我国南方多雨，且粘土分布较广，具有很强的高速型和高液限，无法保证最佳的工程性。A组填料由于其优质性较强，成本较高，且需要通过远途运送，才能保证正常的施工。为有效降低施工成本，提高施工效率，就需要通过有效的填料改良技术，将C组或D组的填料进行有效改良，既保证填料的质量，又能节约建设成本。

2.改良土的定义及其技术特点

从我国铁路部门对于改良土的定义来看，主要指在土体当中掺入适量的石灰、水泥或固化剂、粉煤灰等材料，以有效提高土体的建设质量，提高其整体的工程性能。从我国公路和水利以及建设等部门对于改良土的称呼来看，也将其称作稳定土或固化土，即相较于原始土体而言，将其运用到路基施工当中，其工程性能更为稳定，也表明改良土是通过掺入固化剂和固化材料来实现的[2]。改良土当中掺入水泥、石灰等固化材料之后，土料的各方面性能均有显著改善，从其技术特点来看，首先表现在其强度和耐久性会不断的增加，且水稳性和抗冻性均有显著改善。同时，在完成改良过程之后，土料的力学性能也有显著的改善，其承载力和可压实性更强，能保证铁路路基的高强度。

3.高速铁路路基填料改良技术的设计思想

对于高速铁路路基填料的改良，最基本的设计思想应确保其动态特性，结合具体的土质情况和实际改良操作的情况，进行相应的技术调整，确保改良过程的科学性和合理性，提高改良土的性能，确保路基填料较高的工程性能[3]。由于高速铁路较一般性铁路，列车运行速度较快，对于铁路路基的变形要求更为严格，对于整体路基的质量和安全性要求更高。因此，其路基填料改良土的改良设计也应当将动强度作为控制条件，将静强度作为改良效果的判别标准。在填料改良技术的设计中，应将临界动应力作为主要的参考标准。当列车的运行速度较低，则加荷频率低，临界动应力大；当列车速度提高，则加荷频率增大，临界动应力也就相应降低，同时造成路基病害的增加。在具体设计当中，应当保证列车动荷载传递到基床底层顶面的动应力小于改良土的临界动应力。

4.针对不同改良土特点的填料改良

4.1水泥改良土

就水泥改良土而言，对需改良的涂料掺入水泥这一性能较好的固化材料，能够大大提高涂料的强度，并有效提高其抗压强度，保证较高的稳定性。然而，水泥改良土的改良技术设计和施工中，应当注意水泥用量的特点。当水泥用量过小时，则无法保证改良土较高的强度和刚度，无法实现最佳的土料改良效果。当水泥用量过大时，则会因水泥比例过高，导致水泥细颗粒不断增多，从而造成裂缝的产生。当水泥出现裂缝之后，会导致高铁路基表层级配粗粒料和基床底层的改良土相互侵入，导致基床的排水性能大大降低，影响其排水效果，从而使得基床潜藏着相应的安全隐患。如铁路投入运行，列车因荷载过重，极容易因压力过大造成基床受到挤压，出现泥浆外涌的情况，给路基的强度和稳定性造成极大的负面影响。因此，应当保证水泥用量的准确，并保证水泥拌合过程与后续的施工过程效率，避免因水泥水化和水解作用过快导致水泥粘合度和强度受损，从而使得整体路基的强度和质量受损[4]。

4.2石灰改良土

石灰改良土的主要特点，首先，是其同样具有较高的抗压强度，水稳性和冰冻稳定性也较高。其次，石灰在完成水拌和碾压过程之后，其待用期较长，放置两三天并不会影响其压实度和强度[5]。然而，相较于水泥改良土而言，石灰改良土的强度可调范围较小，强度在一定的限制范围内，且收缩性更大。同时，相较于水泥改良土，石灰改良土强度随龄期更慢，强度增长期也更长，使得在运用其进行高铁路基施工时，施工工期受到较大限制，无法保证施工较高的效率。尤其在冬季温度较低时，其强度随龄期增长增加缓慢，因此，在运用石灰改良土进行施工时，应尽量避开冬季，选择温度较高的夏季。对石灰的化学性能和原理进行分析，可得出石灰能够对任何的细粒土进行改良，且改良土的强度能够随着土中粘粒含量的增加而增大，且在塑性指数增大时，其强度也能相应增大[6]。然而，石灰改良土存在着一定的最佳剂量，当剂量达到一定数值后，强度并不会随着石灰的增加而增加，反而有所降低。因此，在石灰改良的的制作中，应控制好石灰剂量。

结语

随着我国交通压力的不断加大，加强高铁建设，提高高铁的运行效率，确保其运行的安全性和稳定性，是当前我国铁路建设重点关注的问题。高铁铁路路基建设当中，根据路基填料土质的不同，运用最佳的填料改良技术，能够有效降低施工成本，使得填料的质量得到大大优化和提高。在改良技术的运用当中，应根据改良土特性的不同，采取相应的制作办法。作为改良土主要运用的改良材料，水泥和石灰的特性不同，其具体的改良技术也应有所不同。从实际情况出发，实现填料改良技术的提高，才能确保我国高铁建设的高质量和高效率。

参考文献

[1] 顾尚华.中国高速铁路迅速崛起[J].交通与运输.2010（04）

[2] 张忠.水泥改良土填料试验研究初探[J].国防交通工程与技术.2010（04）

[3] 狄佳.对高速铁路路基施工的几点认识[J].中国新技术新产品.2015（08）

[4] 屈泽刚，陈志华，秦伟，黄生海.风积沙路基填筑料的物理改良研究[J].铁道建筑技术.2010（03）

[5] 王启云1，张家生2，孟飞2.高速铁路粗粒土路基沉降特征及预测研究[J].铁道标准设计.2014（08）

[6] 王晓明.客运专线路基填料改良试验研究[J].铁道工程学报.2010（03）

作者简介：

姓名：何永程，专业：铁路工程，学历：本科，职称：助理工程师，研究方向：高速铁路路基填料改良技术的研究，单位：中铁十九局集团武客机项目经理部