中铁十二局集团第三工程有限公司 山西太原 030024
摘要：膨胀土的主要组成为亲水矿物，因此其较为容易产生变形，并且由于颗粒的分散度高，而造成多裂隙性较强，随着我国铁路发展的深入，很多铁路需要修建在膨胀土地区，所以，必须采取相应的措施对该种地基进行改良。
关键词：膨胀土路基；改良；铁路试验；
经济水平的提升带动了铁路建设，铁路在提供强大的运输能力的同时，也为居民的出行提高便利。但是部分铁路出现局部或整体沉降的情况，同时也存在路基膨胀变形现象，严重影响了铁路安全性。因此必须进行路基改良。为了提升改良成果，必须从实际出发，需要控制填筑质量，提升填筑技术。
一、路基观测断面观测
1.沉降观测断面设置，为了提升观测效果，可在本路段两千米范围内设置10个观测点，每个观测点对所属试验路段进行监督检测，设定阶段填土的高度要在3.45-11.8m之间。
2.沉降设备的设置，沉降设备放置在路基底部及中部，在试验阶段路基顶端设置观测用的观察桩。为了保证观测的准确性，必须按照相关规范要求进行。埋设设备的主要要求如下：（1）如果路基埋没沉降板高度超过30cm，要将沉降板放在显眼位置并进行标记，使用全站仪监测。首先需要挖出35cm深的坑，在底端铺上砂垫层，基本厚度为5cm。当把垫层规整放上在沉降板后，要套上保护套，然后回填。内管和外管要处于竖直方向，不能出现歪斜的情况，保证管和管之间距离一致，测量沉降管的高度。（2）为了满足观测桩的埋设要求，将基床表层级配碎石填完后，在规定位置埋设路基面观测仪，保证桩的四周围砌牢固，桩身竖直。
3.沉降及沉降周期，铁路路基出现沉降呈现出一种盆形特征，该现象说明在内部损害严重，路基中间产生的沉降量明显大于现有的路肩及坡脚的沉降量、针对沉降特征，可将其分为三个阶段，首先为施工过程中增加荷载量阶段，其次是收敛期沉降阶段，最终是铺设后的沉降阶段。根据不同阶段的沉降量要选择适当的应对措施，对现有的数据进行分析，预测出沉降曲线，进而须按照规律，解决问题。在路基填筑期间，为保证监测结果，填筑一层观测一次，如果施工停止，则每3天观测一次。工程结束后，第一个月每5天观察一次，往后便可每半个月观测1次，直到沉降观测结果稳定。
二、过渡段级配碎石观测
1.沉降状况以及结构变形，过渡段的沉降主要发生在增荷过程以及收敛期，在增荷期发生沉降现象较为明显，一般沉降量会大于1mm小于9mm，对路基进行加荷的时间应当大于10天，小于66天。此时地基会以0.06mm/d至0.25mm/d的速率进行沉降，过渡段发生沉降的程度要远远小于路基断面。其主要原因是该部位的基底在增荷前便已经予以处理了，实现对过渡段的地基在涵洞施工过程中的预压，这时已经完成了地基的沉降变形。该部位的收敛期沉降变形同路基断面的沉降变形基本一致，沉降量最大可以达到4mm，平均沉降速度小于0.14mm/d。并且碎石路基不会产生明显的压密变形，但是路基面产生的沉降会超过10mm，不过随着沉降的稳定收敛，在工后路基发生沉降的可能性十分微小。
2.对断面设置进行观测，观测断面以及选择的五处具有代表性的涵洞，设置10个断面用以观察。在该铁路试验段涵洞的两侧的过渡路基处分别设置观测断面，每个断面沿着高度方向在中心线上设置沉降板，将沉降板设置在顶面以及底面，并设置一个观测桩于路基表面。每完成一层路基施工便进行一次观测。当完成施工后，每半个月进行一次观测，并逐步的减少观测频率，直到沉降量稳定为止。
三、理论计算
1.勘察取样，该段现场设置10个沉降观测断面，理论计算选择了其中5个断面。在选定的5个断面处进行勘探、取样化验，以获取地层的计算参数。选择这5个断面的主要原因是：（1）这几个断面路基填高从5.53～11.83m，填料产生的附加应力情况能反映试验段的现状；（2）试验段的地层稳定，地面以下20m范围内均为alQ3粘土，与全线80％范围的地质条件相似，具有代表性。
2.方法及结果，因为该地段处于即将被改良的阶段，除了基床表层0.5m的碎石以外，都必须采用改良填筑。理论上来说，由于误差小，可将该部分忽略不计。理论上来说路基结构的实际压力系数均大于0.9，自身压力较小。填筑体中部及基床埋设的观测桩沉降多产生于填筑过程中土体增荷阶段，主要由地基沉降引起的。路基本体压缩变形量为0，路基面检测结果是收敛期的沉降量和地基沉降量基本一致。因此在本次计算中要考虑到填料自身重量及性质，对现有的沉降进行分析计算，可采用分层算法，当地基变形时，地基内的应力采用性质不同的计算，计算公式为
其中S为地基变形量，S1为荷载效应量，Es表示为压缩模量，m为沉降系数。在应用中理论体系和实际计算结果存在较大的偏差，则证明该体系欠缺合理性。如果相同则证明该体系具有广泛的应用。为了保证结果的准确性，如果该体系和实际有误差，则要将沉降曲线分解开，最终沉降量是在1cm左右。随着实践 的不断深入，必须对现有的规范体系进行修正，保证达到理想的标准。
四、实例分析
以某段铁路线路为例，在该线路中设置改造试验段300m，设计行车速度为200km/h，该段处于膨胀土地区。对该段路基进行改良，例如以石灰、水泥、粉煤灰以及无机改良材料作为掺剂，加强物理力学指标、胀缩性以及强度和水稳性。主要的实验改良方案如下：在膨胀土中掺入质量比为3%、5%的石灰；压实系数分别为0.92、0.95；养护龄期分别为7天、28天、60天和90天；分别对改良路基在饱和以及非饱和状态下进行强度实验。对用于实验的土经2mm筛过筛，素土拌和，保证最佳含水量±1.5%。改良土拌和，含水量最佳为±2%，根据实验方案进行拌和，闷料24小时，制备试件并进行养护。通过实验发现，经过改良后的膨胀土路基性能上有了很大的提高。这是由于石灰的掺入使得结构单元发生了变化，且该种变化具有一定的规律性，改良的结果是让土粒疏松。
现有的铁路路段存在膨胀土路基面，严重影响了铁路的运输安全。为了解决实际问题对现有的体系进行整修，需要以地基为基础条件，对膨胀土路段进行改良。整修结束后，该路段需要一个稳定的阶段，在收敛期沉降量在2cm左右，沉降较为均匀。实际测量曲线逐步趋于水平方向，表明沉降量逐渐稳定。改良后的路基变形幅度小，具有超强的稳定性和适应性。铁路路基的平稳性不仅影响到工程建设的质量，同时也是人们生命财产的重要保障。要求技术人员提升专业能力，仔细分析系统中的数据，尽量将沉降量稳定在固定的范围内，实现铁路建设的可持续发展。
参考文献：
[1]张水玲.膨胀土地区铁路基床病害分析与整治技术.2015.
[2]周红晖.李明，采用路基处理车整治铁路路基病害施工技术研究.2016.
论文作者:郭越
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第20期
论文发表时间:2018/2/9
标签：路基论文; 断面论文; 地基论文; 铁路论文; 土路论文; 阶段论文; 稳定论文; 《建筑科技》2017年第20期论文;