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摘要：在很多铁路试验段，大部分是膨胀土质的路基，这种膨胀土路基难以很好地承受铁路的质量，使用效果不佳，因此，需要对其进行改良。针对此种路基的改良，需要加大控制填筑建筑质量和填筑的工艺，这也是铁路建设的基本要求。但是在很多试验中发现，在进行膨胀土路基的试验过程中，对试验路段进行观察，发现路基的沉降出现不规则的现象，因此，需要对其进行研究，将沉降降到最低，以确保工程的使用质量。基于此，本文对如何改良膨胀土路基在铁路试验中的沉降问题进行了研究。
关键词：改良膨胀土；路基；铁路；试验；沉降
引言
膨胀土的主要组成成分是亲水矿物，将其用于铁路路基的建造，很容易产生变形，加上膨胀土颗粒的分散度比较高，不可预测性较强，容易产生裂隙。但随着我国社会的发展，人们对出行的需求越来越高，因此很多膨胀土地区都需要建设铁路，这就要求我们必须对膨胀土的地基进行改良，以确保膨胀土区域的铁路能够正常、安全的运行和使用。在对改良膨胀土路基在铁路试验中的沉降问题进行研究时，应当重点关注以下几点：（1）基底沉降；（2）路基压密特性；（3）路桥过渡部位的碎石严密性；（4）沉降的均匀度。
一、试验断面沉降的观测
1.1埋设设备
（1）布置；首先将沉降板设置在各个断面的中间和底部，还需在铁路的各个试验段路基的地面设置好测量用的观测桩。
（2）要求；如果路基填土埋深的沉降板需要大于标高30厘米，则沉降板放出的位置就需要使用全站仪。首先，在埋设点部位，挖出一个35厘米的深坑，在其底部垫上需要的垫层，一般为5厘米，放置好垫层后，将沉降板摆好，再加上保护管，将坑回填，并夯实。再使用水准仪测量沉降管的标高，此时的读数即为沉降管的初始值。
1.2沉降
在本文中，进行试验的铁路试验段路基的沉降呈现出一种盆型的状态，盆型特征在横段面上十分明显，路基的中间产生的沉降会远远大于路肩和坡脚的沉降量。此时，路基将进行三个阶段的沉降：第一阶段是施工过程中产生的沉降；第二阶段是路基收敛期沉降；第三阶段是施工结束后路基在使用过程中产生的沉降。路基的沉降之后再铺轨之后才能被测量出来，但是我们可以根据沉降曲线对其进行预测，进而得到预测的施工后沉降情况。
1.3结构压缩变形和沉降
在进行该路段的试验时，采用的是改良土，由于机床表层的结构需要，机床表层中有0.6m没有使用改良土。从实际情况分析，路基因为自身结构原因导致的压缩变形可以忽略不计，因为变形量非常微小。根据经验，大多数的沉降都在增荷阶段结束，而且根据计算，收敛期发生的沉降量与地基的收敛沉降量基本相等。所以，结构压缩变形产生的沉降量可以忽略不计，本文所述的沉降基本指代地基沉降，其中不包含结构压缩变形。
1.4施工结束后沉降的预测
根据沉降的结果，对沉降进行分析，发现通过改良土进行的填筑路基一般不会产生大幅度的沉降，而且其收敛期比较短，所以在施工结束后，进行沉降预测时，不宜使用双曲线拟合的方式。因为该段铁路在试验工程的后续施工中已经施加了施工活载，所以已经完成了收敛，因此可以忽略工后沉降。
二、对过渡段碎石进行的观测
2.1对断面设置的观测
在该次试验中，在观测段面和所选择的具有代表性的涵洞中，设置12个断面进行观察。同时，在该试验路段的涵洞两旁的过渡路段都分别设置观测段面，并在各个断面的中心线上设置沉降板。施工完成后，观测频率设为每半个月一次，之后逐步降低观测频率，直至沉降量趋于稳定。
2.2沉降状况和结构变形分析
根据以往的经验，过渡段的沉降主要发生在增荷过程和收敛期，而且在前者产生的沉降更为明显，一般来说都会表现在1到9毫米之间，而且对路基进行加荷的时间一般为10到66天之间。在对路基加荷期间，每天，地基都会以0.06到0.25毫米的沉降速度进行沉降。而且过渡段产生的沉降量远远低于路基的断面。究其原因，主要是该部位的基地在增荷之前就已经被处理过，即预压，在这过程中就已经完成了地基的沉降，因此后面发生的沉降量微乎其微。该部位的沉降量最大可以达到4毫米，综合来看，平均的沉降速度在0.14毫米每天以下。除此之外，碎石路基不会产生十分明显的压密变形，但是路基面发生的沉降则是会大于10毫米。但是在沉降稳定收敛之后，施工结束后发生沉降的可能性非常小。
三、解决沉降的措施
在所进行的这段试验中，此路段的路基是改良膨胀土路基，除了基床表层的0.6米全部是碎石之外，其他部位都是改良土填筑。从理论上来说，路基的结构体压实系数在0.9之上，自身所造成的压缩沉降量非常微小，所以忽略不计。从现场情况来看，填筑体的中间部分以及基床底层所埋设的观测桩沉降，大多产生在填筑的过程中的土体增荷阶段，主要是由地基沉降引发的。
下面，本文以某铁路线路为例，介绍降低沉降的方法。在该铁路线路中，设置了300米长的改造试验段，将其设置为行车速度200Km/h，且该路段处于膨胀土地区。首先，对该路段进行改良，如添加掺合料，其中包含石灰、水泥、二灰以及粉煤灰和无机改良材料等。通过添加这些材料，强化该段路基的物理学指标、膨胀性、抗压强度以及水稳性。具体的改良方案如下所示：
首先，在膨胀土中添加石灰，石灰的质量比为3%和5%，压实系数为0.9和0.95，养护时间分为4种，分别是7天、28天、60天和90天，之后在饱和和非饱和两种状态下对改良过的路基进行强度试验。在试验中所用到的土，都需要经过2毫米的筛过筛，通过素土拌和，确保地基的其最佳含水量提升1.5%。改良土试件经过拌和，最佳含水量提升了2%。根据试验方案进行拌和，闷料时间24个小时，制备试件同时进行养护。经过试验，得知经过改良后的膨胀土大幅提升了路基的性能。这是因为石灰的掺入，改变路基的结构单元，而且这种变化具有一定的规律性，细小的空隙使得路基的结构变得疏松。在改良膨胀土的过程中，石灰通过交换阳离子以及碳酸化和凝胶起到了改善土体颗粒和固化土体的作用，进一步提高了土体的强度。
路基的沉降一般都有一个逐渐稳定的时间段，一般而言都是填筑结束后的一个月之内，路基的沉降状态会逐步稳定下来，并在收敛期中找到最终的沉降量，一般稳定在2毫米左右。通过计算，并比对结果得知，填筑完成后，沉降量逐步趋于水平，这说明沉降量是逐步趋于稳定的。根据图1和图2可知，改良膨胀土的关键在于掺灰量和掺入颗粒的直径。在对铁路试验路段的路基填筑进行改良之前，必须以实际地基的基础条件为基础，将其作为对碎石过渡段和膨胀土路基进行石灰改良的前提，对多种掺灰量和状态进行试验，进而得出最佳的改良方案。
四、结语
在进行铁路试验过程中，膨胀土的改良对提升铁路的使用质量、使用寿命和使用安全性都具有十分重要的意义。通过对膨胀土的改良，可以强化铁路路基的强度，减少路基沉降问题。在进行改良膨胀土的试验中，同样需要不断试验膨胀土的掺灰量，根据不同掺灰量所带来的膨胀土物理和化学上的变化，得出最适合用于实践的掺灰量，才能保证得到较好的改良效果。
参考文献：
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论文作者:许亚红
论文发表刊物:《防护工程》2017年第2期
论文发表时间:2017/6/8
标签：路基论文; 铁路论文; 土路论文; 地基论文; 路段论文; 断面论文; 石灰论文; 《防护工程》2017年第2期论文;