喬志幫 上海鐵路局寧啟復(fù)線電化工程建設(shè)指揮部

1 前言

路拌改良土具有良好的整體性、穩(wěn)定性和足夠的力學(xué)強(qiáng)度，其本身壓縮量小，使工后沉降量大大減?。环弁?、粉質(zhì)黏土固化后減少了水土流失，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，減少了環(huán)境污染；可采用多工序平行流水作業(yè)，機(jī)械化程度高，進(jìn)度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，能夠充分發(fā)揮機(jī)械化作業(yè)優(yōu)勢(shì)。是一種可靠的，具有較大適應(yīng)性的路基施工方法。

2 工程概況

寧啟鐵路復(fù)線電氣化改造工程新建復(fù)線全長(zhǎng)約為268.3 km，開通速度目標(biāo)值為200 km/h。路基填高大部分為3～6 m，局部7～9 m。基床以下路堤K100+000以前采用A、B、C組填料填筑，K100+000～K268+300段路基填料為粉土，設(shè)計(jì)對(duì)該段路基基床以下填料進(jìn)行路拌水泥改良，要求改良土7d飽和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于250 kPa。

3 工藝機(jī)理

粉土結(jié)構(gòu)松散，水穩(wěn)性差，黏結(jié)力小，遇水易散，浸水飽和后或含水量增至塑、液限以上時(shí)，土體顆粒表面水化膜增厚，土粒之間的聯(lián)結(jié)減弱，土體呈軟塑或可塑狀態(tài)，強(qiáng)度就會(huì)喪失或減弱。改良土就是通過(guò)在填料中摻入石灰、水泥或其他固結(jié)材料，增加填料的黏結(jié)性。路基作為鐵路的主體工程，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性，故本工程對(duì)粉土進(jìn)行水泥改良處理。

4 施工工藝

基床以下路堤路拌改良土施工可分為試驗(yàn)段試驗(yàn)和基床以下路堤施工。

4.1 試驗(yàn)段試驗(yàn)

選取寧啟鐵路DK215+000～DK215+200雙繞地段作為試驗(yàn)段，根據(jù)試驗(yàn)，可以明確填料的性質(zhì)，總結(jié)出改良土的施工工藝和施工方法，確定工藝參數(shù)和機(jī)械設(shè)備配置，評(píng)價(jià)安全、環(huán)保措施的有效性及改進(jìn)措施，是基床以下路堤路拌改良土施工的重要環(huán)節(jié)。

4.1.1 填料選擇與試驗(yàn)

（1）對(duì)選定的土源進(jìn)行取樣，在試驗(yàn)室對(duì)試樣進(jìn)行重型擊實(shí)試驗(yàn)，試驗(yàn)測(cè)定最佳含水率W0pt=16.5%，最大干密度ρdmax=1.75 g/cm3。

（2）經(jīng)過(guò)土體顆粒分析試驗(yàn),測(cè)定土源試樣液限WL（%）=33.0,塑限WP（%）=20.1，塑性指數(shù)IP（%）=9.7。通過(guò)以上試驗(yàn)，確定填料的性質(zhì)為：低液限粉土。

（3）根據(jù)試驗(yàn)測(cè)定的最佳含水率、最大干密度進(jìn)行改良土配合比試驗(yàn)，確定了改良土7d飽和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于250 kPa的水泥摻量為4%。

4.1.2 機(jī)械設(shè)備配置

試驗(yàn)段施工機(jī)械設(shè)備配置見表1。

表1 施工機(jī)械配置表

4.1.3 試驗(yàn)段壓實(shí)試驗(yàn)

根據(jù)路拌機(jī)的拌合深度，填料的虛鋪厚度確定為28 cm，水泥的摻量為4%，碾壓遍數(shù)分別按“1111”（即靜壓1遍弱振1 遍強(qiáng)振 1 遍靜壓 1 遍，下同）、“1221”、“2222”、“2332”方式進(jìn)行碾壓，采用EDTA滴定法測(cè)定水泥含量，檢測(cè)壓實(shí)度K、地基系數(shù)K30，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2、表3、表4。

表2 EDTA滴定法測(cè)定水泥含量表

表3 壓實(shí)系數(shù)表

表4 地基系數(shù)表

從以上各表內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，基床以下路堤摻入水泥含量為 4%時(shí)，按照“2222”、“2332”方式進(jìn)行碾壓，壓實(shí)度K、地基系數(shù)K30等指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。

4.1.4 確定工藝參數(shù)

在試驗(yàn)段范圍內(nèi)反復(fù)進(jìn)行壓實(shí)試驗(yàn)、檢測(cè)，確定工藝參數(shù)如下：基床以下路堤低液限粉土路拌改良水泥摻量4%，20 t振動(dòng)壓路機(jī)按照“2222”、“2332”方式進(jìn)行碾壓，壓實(shí)度 K、地基系數(shù)K30符合設(shè)計(jì)要求，填料的虛鋪厚度控制在28 cm，松鋪系數(shù)為1.27，最佳含水率16.5%。

4.2基床以下路堤施工

4.2.1 工藝流程

基床以下路堤改良土應(yīng)按"三階段、五區(qū)段、九流程"的施工工藝進(jìn)行填筑，為了保證機(jī)械有足夠的安全作業(yè)場(chǎng)地，每區(qū)段長(zhǎng)度一般應(yīng)在200 m以上或以構(gòu)造物為界。具體施工工藝流程見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

4.2.2 施工方法

（1）基底處理。

基底處理前，熟悉設(shè)計(jì)文件、工程地質(zhì)報(bào)告，收集地下管線和構(gòu)造物等資料。路基兩側(cè)開挖排水溝，疏通排干地表積水，清除場(chǎng)內(nèi)雜物、雜草等。

（2）施工放樣。

施工前，設(shè)置永久性平面和高程控制基點(diǎn)，測(cè)定邊界范圍。在檢測(cè)合格的原地面上每隔20 m用復(fù)測(cè)加密過(guò)的導(dǎo)線點(diǎn)放出中樁和邊樁，用石灰劃出路基邊樁線，并設(shè)立填土高度標(biāo)尺，標(biāo)出每層填土壓實(shí)厚度。

（3）填料填筑。

根據(jù)試驗(yàn)段取得的參數(shù)，素土虛鋪厚度控制在28 cm，按照每車7.0 m3的容積，插桿掛線，撒石灰方格網(wǎng)施工，方格網(wǎng)為6.25 m×4 m,為保證路基邊坡坡度及邊坡壓實(shí)質(zhì)量，填筑時(shí)路基兩側(cè)各加寬50 cm。

（4）灑水或晾曬。

碾壓前控制填料含水量在最佳含水量+2%～-3%范圍內(nèi)。當(dāng)填料含水量較低時(shí)，及時(shí)采用灑水措施；當(dāng)填料含水量過(guò)大時(shí)，采用取土坑挖溝拉槽降低水位和用推土機(jī)松土器拉松晾曬相結(jié)合的方法，降低填料含水量。

（5）攤鋪整平。

填料使用推土機(jī)攤鋪，平地機(jī)平整，控制層面無(wú)顯著的局部凸凹。平整面做成坡向兩側(cè)4%的橫向排水坡。

（6）攤鋪水泥。

水泥采用人工攤鋪，根據(jù)試驗(yàn)段取得的虛鋪厚度，經(jīng)計(jì)算水泥摻量按2.27 m×2.27 m的正方形內(nèi)攤鋪兩袋水泥,人工攤鋪均勻。

（7）水泥拌合。

使用路拌機(jī)對(duì)素土和水泥進(jìn)行拌合，路拌機(jī)勻速、平穩(wěn)運(yùn)行，確保拌合均勻、深度一致，路拌機(jī)每遍拌合均應(yīng)控制厚度達(dá)到虛鋪厚度28 cm，保證本層拌合徹底，色澤一致，無(wú)灰團(tuán)、灰條和花面現(xiàn)象。

（8）碾壓。

拌合完成后，進(jìn)行快速靜壓封面，防止土中水份過(guò)早散失，壓路機(jī)時(shí)速控制在4～5 km/h，按照靜壓2遍、弱振2遍、強(qiáng)振2遍、靜壓2遍收面的方式碾壓。碾壓時(shí)，縱向行與行輪跡重疊不小于0.3 m，相臨兩區(qū)段縱向重疊不小于1.5 m。

（9）養(yǎng)生。

碾壓完成12 h后，使用灑水車對(duì)表面灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期間勿使改良土過(guò)濕，更不能忽干忽濕。碾壓完至下一層填土，始終保證路基面濕潤(rùn)。除灑水車外，其他車輛嚴(yán)禁通行。

（10）路基檢測(cè)。

路基分層壓實(shí)，分層檢測(cè)，檢測(cè)的主要內(nèi)容如下：每層填土的含水量、水泥含量、7d飽和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，按規(guī)范分層要求的壓實(shí)系數(shù)K和地基系數(shù)K30。當(dāng)含水量符合要求時(shí)才能碾壓；當(dāng)水泥含量、壓實(shí)系數(shù)K和地基系數(shù)K30、7d飽和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度全部合格時(shí)，改良土質(zhì)量合格。

5 質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）嚴(yán)格控制填料的虛鋪厚度及壓實(shí)工藝符合試驗(yàn)段所確定的參數(shù)，拌合深度應(yīng)確保無(wú)“素土”夾層。

（2）改良土配合比應(yīng)保證無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及壓實(shí)質(zhì)量能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（3）填筑施工前應(yīng)按規(guī)范要求對(duì)取土場(chǎng)填料取樣檢驗(yàn)，當(dāng)填料土質(zhì)發(fā)生變化或更換取土場(chǎng)時(shí)應(yīng)重新進(jìn)行檢驗(yàn)。

（4）改良土的收縮裂縫會(huì)引起路基面破壞，要嚴(yán)格控制填料壓實(shí)含水率，注意養(yǎng)生，以控制路基面收縮裂縫。

（5）為保證改良土的壓實(shí)質(zhì)量，水泥拌合至碾壓完畢要在4 h之內(nèi)完成。

6 安全管理措施

（1）施工前，須對(duì)進(jìn)場(chǎng)作業(yè)人員進(jìn)行安全教育培訓(xùn)。

（2）施工區(qū)域設(shè)置警示標(biāo)志，嚴(yán)禁非作業(yè)人員、作業(yè)車輛入內(nèi)。

（3）施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)專人統(tǒng)一指揮，并設(shè)置一名專職安全員負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)安全工作。

（4）既有線路基幫寬改良，當(dāng)填土高度低于既有路肩1.0 m時(shí)，既有線路肩處設(shè)置硬隔離進(jìn)行防護(hù)，防止施工機(jī)械侵入鐵路限界。

（5）施工運(yùn)輸機(jī)械從一端駛?cè)肼坊?，卸完填料后從另一端駛出，路基上面不得調(diào)頭。

7 環(huán)境保護(hù)措施

（1）填料、水泥在運(yùn)輸、存儲(chǔ)、拌合等重要環(huán)節(jié)加強(qiáng)揚(yáng)塵控制防范措施。嚴(yán)禁車輛帶泥上路，運(yùn)輸車輛使用彩條布覆蓋，進(jìn)場(chǎng)道路及時(shí)灑水，防止車輛道路拋灑、揚(yáng)塵。當(dāng)風(fēng)力過(guò)大達(dá)到4～5級(jí)時(shí)，不宜在村莊附近進(jìn)行施工。

（2）加強(qiáng)噪聲污染控制防范措施。盡量放在白天施工，各種施工機(jī)械要經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)，車輛在施工現(xiàn)場(chǎng)要少鳴笛。

8 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)路基填料進(jìn)行路拌水泥改良，增加了填料的黏結(jié)性，提高了填料的強(qiáng)度，使路基填料具有良好的整體性和穩(wěn)定性，與場(chǎng)拌改良土相比，施工方便，造價(jià)相對(duì)較低。經(jīng)過(guò)兩個(gè)雨季的沖刷，寧啟鐵路復(fù)線新建路基沉降變化與邊坡變化均在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，取得了良好的效果。