孫發(fā)榮（中鐵二十一局第二工程有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 引 言

某鐵路工程施工地段，除了表面是薄層黏土外，其他均為粉細(xì)砂土質(zhì)，厚度在10m以上。在施工的局部地段沙丘上還生長著大量的楊樹、柳樹以及梧桐樹等。該鐵路為II級線路且為單線鐵路（正線數(shù)目），施工過程中應(yīng)較大荷載下的重型軌道設(shè)計(jì)。路基面的標(biāo)準(zhǔn)寬度和路塹標(biāo)準(zhǔn)寬度分別為7.8m和7.4m。圖1展示了路堤標(biāo)準(zhǔn)橫斷面，包括陸地本體、基床底層和基床表層三個(gè)部分。

圖1 路堤標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖

在《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》TB 10001—2016中有規(guī)定說，對于路基基床表層填充材料的選擇，最優(yōu)的是A組的填充材料，其次是B組的填充材料，而在基床表層以下則可以選擇A組、B組或 C 組類型的填充材料進(jìn)行填筑。如果在填筑時(shí)使用的是砂類的材料，那么其基床底層的相對密度的大小應(yīng)該為0.75，基于地基系數(shù)的K30平板載荷試驗(yàn)，其大小應(yīng)超過100MPa/m，基床以下的相對密度和地基系數(shù)K30的大小應(yīng)分別達(dá)到0.70和80MPa/m[1]。

對于本工程來說，采用主要成分為粉細(xì)砂的填料。粉細(xì)砂的填料的優(yōu)點(diǎn)是比較均勻，但缺點(diǎn)也很明顯，即級配不高，所以按照鐵路施工標(biāo)準(zhǔn)可將其判定為C組類型的填料，不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)分別為2.00和0.77。圖2顯示了粉細(xì)砂顆粒大小的分布曲線。粉細(xì)砂天然含水率僅占百分之三。最大干密度1.78g/m3，最小干密度1.43g/cm3。級配曲線如圖2所示[2]。

圖2 路基填料粉細(xì)砂級配曲線

通過對粉細(xì)砂路基填筑的各項(xiàng)條件和指標(biāo)（主要包括檢測位置、碾壓方式、最大干密度、濕土密度及碾壓遍數(shù)等）進(jìn)行實(shí)施與分析，得到了如表1所示的結(jié)果。從表1可以知道，最大的干密度為1.78g/cm3，并且不受碾壓機(jī)的噸數(shù)、碾壓方式以及碾壓變數(shù)等因素的影響。當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行第二層填筑時(shí)，挖掘機(jī)行走和自卸汽車卸土?xí)r比較費(fèi)力，輪胎打滑且逐漸陷入砂里，無法再繼續(xù)前行，最終只能將自卸汽車用推土推出。將填料卸在已驗(yàn)收過的地基或路基壓實(shí)層上，利用推土機(jī)推平填料，在此過程中已破壞首層，履帶印轍繼續(xù)加深，不能再開展進(jìn)一步的試驗(yàn)[3]。在進(jìn)行鐵路建設(shè)時(shí)，利用粉細(xì)砂填料進(jìn)行填筑往往會(huì)出現(xiàn)如下問題：一是即使粉細(xì)砂填料的相對密度可以基本符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，然而K30的試驗(yàn)值卻與標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范要求范圍即基床底層 K30 為 100（MPa/m）以及路堤本體 K30 為 80（MPa/m）差別十分明顯。二是，如何防范對于重載自卸車的陷車問題比較困難自卸車遞進(jìn)時(shí)發(fā)生陷車現(xiàn)象，在這種情況下是不應(yīng)該進(jìn)入施工地點(diǎn)進(jìn)行施工的。卸料工作宜布置在運(yùn)輸及卸料方便的安全邊緣地帶。三是填料較高的路堤不適宜上料[4]。

表1 某鐵路粉細(xì)砂路基填筑物理改良試驗(yàn)段報(bào)告表（礫砂:細(xì)砂=6:4）

表2 某鐵路粉細(xì)砂路基填筑物理改良試驗(yàn)段報(bào)告表（礫砂:細(xì)砂=7:3）

對于填料的改良主要可以分為兩大類，一類是物理改良，另一類則是化學(xué)改良。通過采取將粗砂、卵石以及礫石等粗顆粒土摻入到泥土中的方式來達(dá)到提升顆粒級配的目標(biāo)，以改善工程性能的物理力學(xué)性能，從而達(dá)到地基加固的目標(biāo)?；瘜W(xué)改良指的則是土樣分別進(jìn)行摻固化劑、石灰、水泥等摻合料摻入改良土試驗(yàn)，進(jìn)一步提升土體工程性能，達(dá)到改良效果。具體而言，一方面是可以對填土的速率加以控制，從而使得路基的相關(guān)施工工作安全、穩(wěn)定的順利進(jìn)行下去，保證不會(huì)出現(xiàn)因施工不當(dāng)而產(chǎn)生的過大的附加沉降現(xiàn)象；另一方面則是在預(yù)測遠(yuǎn)期沉降時(shí)以沉降觀測相關(guān)資料為依據(jù)，并以沉降發(fā)展的相關(guān)速率、趨勢以及剩余沉降量等為根據(jù)采取恰當(dāng)合理的施工措施，從而讓路基的工后沉降量以及沉降速率兩因素都能夠在運(yùn)行的范圍內(nèi)[5]。

對于該施工現(xiàn)場來說，其施工地水泥的來源是比較遠(yuǎn)的，并且在進(jìn)行相關(guān)改良措施的確認(rèn)過程中，因施工的工期比較緊張，所以最終在距離線位 10～30千米的位置相關(guān)施工單位以及建設(shè)單位與政府達(dá)成了十幾處土地的使用協(xié)議，填料包括礫砂這些A組或者B組的填料。并且在路基DK35+768～DK35+835 段（不受雨水經(jīng)常沖洗的區(qū)域或部位）進(jìn)行物理改良。采用礫砂與細(xì)砂摻拌的形式，在規(guī)定的檢測位置和對應(yīng)的填土層數(shù)上進(jìn)行試驗(yàn)。體積比分別為 6：4 和 7：3。試驗(yàn)所得到的密實(shí)度、K30 試驗(yàn)結(jié)果如表1、表2所示。

2 改良后應(yīng)該達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)

為加強(qiáng)路基的強(qiáng)度和水穩(wěn)定性，粉細(xì)砂填料經(jīng)礫砂改良，基床底層的相對密度應(yīng)超過0.75，K30應(yīng)超過100MPa/m。而對于基床以下的位置，其相對密度則應(yīng)該在0.70以上，而相應(yīng)的地基系數(shù)K30需要在80MPa/m以上[6]。

對于粉細(xì)砂填料來說，在經(jīng)過礫砂改良后，主要由孔隙率 n(%)以及地基系數(shù) K30 兩參數(shù)控制，其中，基床底層的孔隙率應(yīng)該在31%以上，地基系數(shù)K30則應(yīng)該在120MPa/m以上，而對于基床以下的空隙率，則需要在32%以上，而對應(yīng)的地基系數(shù)則需要在110MPa/m以上。

3 物理改良試驗(yàn)結(jié)果

物理改良的試驗(yàn)結(jié)果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)部分：第一，當(dāng)?shù)[砂、細(xì)砂改良體積比為7：3時(shí)，松鋪厚度在 0.3～0.5m范圍內(nèi)，且振動(dòng)碾壓機(jī)碾壓 6 遍，則其相對密度可以達(dá)到0.81～0.86，K30則可以達(dá)到112～144MPa/m，都可以滿足基床底層及以下路堤壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。第二，當(dāng)?shù)[砂、細(xì)砂改良體積比為 6：4，松鋪厚度為0.3～0.5米范圍內(nèi)，且振動(dòng)碾壓機(jī)碾壓為8 遍時(shí)，其相對密度在 0.76～0.84范圍內(nèi)，K30 達(dá)到71～84MPa/m，相對密度能滿足基床底層及以下路堤要求。由此，我們可以知道不論是改良土體積比為6：4 的情況下還是在 7：3的條件下，都可以解決施工難點(diǎn)，進(jìn)一步提高施工的效率[7]。

4 結(jié) 語

粉細(xì)砂屬于C組類型的填料，填筑后的K30卻不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，所以需要進(jìn)一步的改良；現(xiàn)階段的鐵路施工一般都是采取大型的機(jī)械進(jìn)行作業(yè)，而在粉細(xì)砂填筑的路基上難以開展有效施工。因此，本文通過摻入不同體積 A、B 組（礫砂或碎石土）填料到粉細(xì)砂填料中進(jìn)行試驗(yàn)，最后通過結(jié)果分析得出此種改良方式能夠在一定條件下增加K30的值，從而在滿足《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》要求的基礎(chǔ)上解決施工方面的難題。可以說，鐵路路基施工是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要求施工部門和監(jiān)理部門在施工管理過程中認(rèn)真負(fù)責(zé)，及時(shí)掌握和運(yùn)用新工藝、新方法，對現(xiàn)有技術(shù)缺陷進(jìn)行完善和改良，根據(jù)實(shí)際需要選擇最佳技術(shù)方案，從而提升鐵路施工的質(zhì)量和效益。