龔軍平，陳尚勇，陳培利，李英杰

(1中鐵三局集團(tuán)有限公司，山西太原 030001;2．中鐵第四勘察設(shè)計院，湖北武漢 430063)

硬質(zhì)巖全風(fēng)化物填筑高速鐵路路基試驗研究

龔軍平1，陳尚勇2，陳培利1，李英杰1

(1中鐵三局集團(tuán)有限公司，山西太原 030001;2．中鐵第四勘察設(shè)計院，湖北武漢 430063)

京滬高速鐵路沿線部分區(qū)段優(yōu)質(zhì)路基填料匱乏，為此對硬質(zhì)巖全風(fēng)化物進(jìn)行了改良，并通過現(xiàn)場填筑試驗對孔隙率、變形模量等質(zhì)量檢測指標(biāo)進(jìn)行了關(guān)聯(lián)性分析。結(jié)果表明:采用硬質(zhì)巖全風(fēng)化物物理改良填料時必須采取良好的防排水措施，并盡量避免用于高速鐵路基床底層;硬質(zhì)巖全風(fēng)化物摻25%碎石改良后，填料由礫砂變?yōu)榧?xì)角礫土，屬于級配不良B組填料，填料的強(qiáng)度隨碎石摻入比例的提高而提高;壓實度各檢測指標(biāo)之間沒有明顯的相關(guān)性，Ev2對壓實質(zhì)量檢測不起控制作用。

高速鐵路 路基 硬質(zhì)巖全風(fēng)化物 試驗研究

高速鐵路對路基填筑質(zhì)量以及工后沉降提出了很高的要求。路基變形對軌道的影響主要表現(xiàn)為垂直下沉，除路基自重產(chǎn)生的壓密下沉外，在列車多次重復(fù)荷載作用下還產(chǎn)生累計永久下沉，過大的或不均勻的變形將對高速鐵路造成危害。

京滬高速鐵路全線路基工程主要分布在低山丘陵區(qū)，部分區(qū)段優(yōu)質(zhì)填料比較匱乏。本次結(jié)合京滬高速鐵路試驗工點DK1046+733.83—DK1047+139.12段路基進(jìn)行物理力學(xué)試驗和檢驗測試，確定硬質(zhì)巖全風(fēng)化物物理改良后填料的實際效果，以期為高速鐵路路基填料的選擇提供借鑒。

1 硬質(zhì)巖全風(fēng)化物物理改良填料的工程性質(zhì)

DK1046+860—DK1047+120段路基結(jié)構(gòu)形式為路堤或路堤式路塹，該段共使用全風(fēng)化物改良填料約9 400 m3。填料來源為移挖作填，成分為石英閃長斑巖全風(fēng)化物。填料碾壓破碎后，摻入25%的粒徑16～31.5 mm的石灰?guī)r碎石進(jìn)行改良(全風(fēng)化物∶碎石= 3∶1)，改良前后的級配曲線見圖1，級配特性及分類見表1?？梢姡牧己筇盍嫌傻[砂變?yōu)榧?xì)角礫土，填料的不均勻系數(shù)大幅提高，但是曲率系數(shù)提高不大，按路基填料分組仍屬于級配不良的B組填料。

填料改良前的最大干密度2.26 g/cm3，最優(yōu)含水率6.4%，改良后最大干密度2.31 g/cm3，最優(yōu)含水率5.9%，改良后的最大干密度略有增大，最佳含水率略有降低。

圖1 全風(fēng)化物物理改良前后級配曲線

表1 填料的級配特性及分類

據(jù)前期試驗，硬質(zhì)巖全風(fēng)化物浸水后，強(qiáng)度將有較大幅度衰減。壓實系數(shù)為0.95時，浸水后的強(qiáng)度值僅為未浸水時的44%。隨著壓實系數(shù)的增加，其影響趨弱［6］。因此采用硬質(zhì)巖全風(fēng)化物改良填料時必須采取良好的防排水措施，并盡量避免用于基床底層。

2 現(xiàn)場填筑試驗

2.1 硬質(zhì)巖全風(fēng)化物填筑方案及工藝流程

路塹開挖完畢且基底驗收合格后開始填筑。全風(fēng)化物改良填料的填筑按照“三階段、四區(qū)段、八流程”橫向全寬、縱向水平分層填筑施工。施工工藝流程見圖2。

圖2 全風(fēng)化物改良填料施工工藝流程

填料改良:全風(fēng)化物和碎石是通過體積比拌合的，拌合比例為3∶1。路基填筑前在DK1046+800左側(cè)線路外備料場進(jìn)行集中拌合，使用挖掘機(jī)拌合4遍，必須拌制均勻后方可使用。含水率控制在最佳含水率± 1%之內(nèi)，含水率過大應(yīng)晾曬，過小應(yīng)灑水潤濕。

分層填筑:路基填筑段首先按每層虛鋪厚度35 cm計算全寬鋪筑土方數(shù)量，再按每車9 m3計算填土車數(shù)，用白灰在路基上打好方格，填筑時嚴(yán)格按每車土卸一個方格。分層厚度用竹竿紅布標(biāo)示，填筑時每側(cè)加寬50 cm，用白灰線標(biāo)明路基邊線，保證路基邊坡的壓實質(zhì)量。

攤平碾壓:首先采用推土機(jī)按卸土車每格均勻攤鋪，然后按竹竿紅布所示高度使用人工配合平地機(jī)進(jìn)行粗平，每一攤鋪層填料中的粗細(xì)料應(yīng)均勻，有粗、細(xì)集料集中處使用人工進(jìn)行整平，并使層厚均勻，層面平整。然后用壓路機(jī)快速靜壓1遍，平地機(jī)緊跟精平。

碾壓由BMW25振動壓路機(jī)縱向進(jìn)退式進(jìn)行，邊部多壓2～3遍。輪跡重疊橫向不小于50 cm，前后相鄰兩區(qū)段不小于2.0 m，上下兩層填筑接頭處錯開不少于3 m。按平行線路方向行走、先兩側(cè)后中間，先靜壓后弱振再強(qiáng)振的步驟進(jìn)行碾壓。碾壓時含水率控制在ωopt±2%。

整修成型:邊坡應(yīng)隨每層的填筑、碾壓進(jìn)程同步整修，保證填筑邊坡整齊平順，使碾壓設(shè)備能夠走行到邊。及時對邊坡進(jìn)行拍實夯壓，防止雨水淋刷浸泡。路堤完成后，按照設(shè)計寬度對邊坡進(jìn)行修整達(dá)標(biāo)。

2.2 壓實試驗結(jié)果

碾壓完畢后對孔隙率進(jìn)行檢測，每層填筑完成后按規(guī)范規(guī)定的頻率和方法進(jìn)行檢測，其它質(zhì)量檢測指標(biāo)DK1046+860—DK1046+920段在第3層、6層、8層，DK1046+920—DK1047+120段在第3層、5層進(jìn)行檢測。，圖3為改良前后孔隙率檢測對比圖，從圖3可見，全風(fēng)化物摻碎石改良后，在相同壓實遍數(shù)下，填料的孔隙率變得更小，可提高填料的力學(xué)性能和減小填料自身的沉降。

圖3 全風(fēng)化物改良前后孔隙率檢測對比

DK1046+860—DK1046+920段第3層采用硬質(zhì)巖改良填料鋪筑后，碾壓8遍(靜壓1遍+弱振1遍+強(qiáng)振4遍+弱振1遍+靜壓1遍)，壓路機(jī)碾壓速度為3.5 km/h，碾壓后的各項檢測值均達(dá)到規(guī)范要求，見表2。

表2 硬質(zhì)巖改良填料碾壓后檢測數(shù)據(jù)

3 各質(zhì)量檢測指標(biāo)的相關(guān)性分析

各質(zhì)量檢測指標(biāo)與孔隙率相關(guān)性不明顯，這是因為其它質(zhì)量檢測指標(biāo)和孔隙率的意義不同，受影響的主要因素不一樣。影響孔隙率的主要因素是級配和填料密實程度，但是影響其它質(zhì)量檢測指標(biāo)的因素較多，如孔隙率、含水率、檢測面的平整程度、土體均勻性，甚至檢測時間等都有可能影響其它質(zhì)量檢測指標(biāo)。

圖4為各質(zhì)量檢測指標(biāo)之間的關(guān)系圖，可以看出各質(zhì)量檢測指標(biāo)之間相關(guān)性不明顯。這主要是因為試驗段壓實質(zhì)量好，各檢測指標(biāo)均局限在一個較小的變化范圍，再加上各檢測指標(biāo)本身具有一定的離散性。

圖4 各質(zhì)量檢測指標(biāo)之間的關(guān)系

對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果見表3。從表3可見，各檢測指標(biāo)均超過規(guī)范最低標(biāo)準(zhǔn)。以Ev2值超過比率最高，可見Ev2對壓實質(zhì)量檢測基本不起控制作用。

表3 檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計

4 結(jié)語

1)硬質(zhì)巖全風(fēng)化物浸水后，強(qiáng)度有較大幅度的衰減，隨著壓實度的增加，其影響趨弱。因此采用硬質(zhì)巖全風(fēng)化物改良填料時必須采取良好的防排水措施，并盡量避免用于高速鐵路基床底層。

2)硬質(zhì)巖全風(fēng)化物摻碎石改良后，填料由礫砂變?yōu)榧?xì)角礫土，填料的不均勻系數(shù)有大幅提高，但是曲率系數(shù)提高不大，屬于級配不良B組填料。填料的強(qiáng)度隨碎石摻入比例的提高而提高。

3)填料的虛鋪厚度一般應(yīng)＜35 cm，合理碾壓遍數(shù)為8遍，即靜壓1遍+弱振1遍+強(qiáng)振4遍+弱振1遍+靜壓1遍;碾壓時含水率控制在ωopt±2%。

4)各檢測指標(biāo)之間沒有明顯的相關(guān)性。Ev2對壓實質(zhì)量檢測基本不起控制作用。建議對硬質(zhì)巖風(fēng)化物填料填筑的路基進(jìn)行質(zhì)量檢測時，采用K、K30(或Evd)聯(lián)合檢測。

［1］鄧天天，吳斌，屈暢姿，等．花崗巖全風(fēng)化物及其改良土的擊實試驗分析［J］．鐵道建筑，2009(4):122-125．

［2］馮沅，陳杲，劉軍勤．開山軟巖填筑路基施工技術(shù)［J］．山西交通科技，1997(4):35-38．

［3］鄭明新，方燾，刁心宏，等．風(fēng)化軟巖填筑路基可行性室內(nèi)試驗研究［J］．巖石力學(xué)，2005(增1):53-56．

［4］李志勇，曹新文，謝強(qiáng)．全風(fēng)化花崗巖的路用動態(tài)特性研究［J］．巖土力學(xué)，2006(12):2269-2273．

［5］馬宏劍．湛江地區(qū)全風(fēng)化花崗巖路用特性與地理信息系統(tǒng)應(yīng)用研究［D］．南京:東南大學(xué)，2006．

［6］李淵杰，李糧綱，余雷．石英二長巖全風(fēng)化物路基填料的可行性室內(nèi)試驗研究［J］．鐵道建筑，2010(5):96-98．

［7］周援衡，王永和，卿啟湘，等．全風(fēng)化花崗巖改良土高速鐵路路基填料的適宜性試驗研究［J］．巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2011 (3):625-634．

TU413．6

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2013．05．35

1003-1995(2013)05-0116-03

2012-10-10;

2013-01-20

鐵道部科技研究開發(fā)計劃項目(2008G031-C)

龔軍平(1972—)，男，山西呂梁人，高級工程師，碩士。

(責(zé)任審編 葛全紅)