摘要：铁路客货共线的路基工程作为轨下承重的土工结构物，其质量的好坏直接关系到轨下基础的整体稳定性。路基填料是影响路基质量的重要因素，为保证路基填料的强度及整体的稳定性，需选择强度良好，级配良好，水稳性良的填料。对于不达标的填料应加以物理改良，确保路基填料的质量。
关键词：填料强度；级配；物理改良
1、工程背景
孟塞车站路基位于新建铁路磨丁至万象线DK68+640~DK71+100.该段路基的原地面为季节性软土，基底处理分块石的换填和水泥搅拌桩改良。基床以下路堤填C组料（软岩土），基床底层填筑B组料（中角砾），基床表层填筑A组料（中角砾）。
2、岩石分类
岩石根据风化程度大致可以分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩、极软岩。我们可以根据简单的物理方法来定性鉴定，一般来说:
①、坚硬岩（花岗岩、玄武岩、石英岩、硅质砾岩等）表现为：锤击声清脆，有回填，震手，难击碎，基本无吸水反应；
②、较硬岩（大理岩、板岩、石灰岩、白云岩、钙质砂岩等）表现为：锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎、有轻微吸水反应；
③、较软岩（凝灰岩、千枚岩、泥灰岩、砂质泥岩等）表现为：锤击声不清脆，无回弹，较易击碎，饱水后指甲可刻出印痕；
④、软岩（全风化的各种岩石，各种半成岩等）表现为：锤击声哑，手可捏碎，浸水后脱落且可以捏成泥团。
单轴抗压强度试验分别测定干燥和饱和状态下的强度，并提供极限抗压强度和软化系数。对各向异性明显的岩石应分别测定平行和垂直层理面的强度。
3、A、B组料的物理改良的目的
中老铁路磨丁至万象线段设计时速为160Km/h的客货共线，为保证铁路运行期间的安全，乘车的舒适性和运输的稳定性，所以要求路基的上部的强度大、刚度大、稳定性好和耐久性强。在路基普通填料达不到规范要求时，则须对路基填料的进行物理改良。通过科学规范的试验，使路基填料达到设计标准要求，为路基施工提供技术保障，以满足行车安全。
4、料源的选定
孟塞车站的A、B料主要来源于隧道弃渣以及碎石场破碎料。经大范围的调查，钻芯取样，对岩石进行抗压强度试验，选用孟塞1#隧道的弃渣以及班华楠隧道出口弃渣的岩石属于灰岩和砂岩类。灰岩的单轴抗压强度为56.72MPa，饱和强度为51.24 MPa，软化系数0.90. 砂岩的单轴抗压强度为58.64MPa，饱和强度为54.06 MPa，软化系数0.92，符合规范要求。经运输至孟塞车站备料场，过100mm的筛子形成料堆。为了保证路基试验段的的填料符合A、B组填料要求，对料堆取样进行颗粒分析试验（见表1）：
表1：
经过土工室内的颗粒分析及击实试验，该料的颗粒密度为2.70g/cm3,修正最大干密度为2.23g/cm3,修正最优含水率为5.2%。但在击实的过程中，该料存在不易击实，板结度不够。通过筛分可得，该料的定名为:间断级配中角砾，属于B组料。B料掺土为保证路基填料的质量，需对料场的B组料进行物理改良，改良配合比由监理站组织试验室确定，确保达到填料要求。
针对该间断级配B料的改良方法主要有，按比例掺和一定的水泥、石灰、石屑、细粒土等，虽然掺和水泥和石灰的改良效果相比于石屑和细粒土会好，但其成本高。经对比分析，掺和细粒土或石粉进行改良成本低，施工难度低。从两种料掺和后的外观效果来看，石粉更接近,且其水稳性比掺和细粒土要好，雨季施工更适宜，加上老挝地区雨水充沛，故确定采用掺和石粉对间断级配中角砾B类土进行物理改良。石粉源于外购，石粉的表观密度是2.60g/cm3.其结果如下（见表2），
筛分表2
所以混合料按B组料95：石粉5进行掺和，经过土工室内的颗粒分析、击实试验、界限含水率试验（液塑限联合测定法），得知：最大粒径≤100mm，修正最大干密度为2.26g/cm3,修正最优含水率为5.0%；通过现场取样进行筛分试验来验证其级配良好程度：（见表4）
表4
x
经现场试验段的碾压效果来看，掺5%的石粉后，易压实，板结强度高，现场压实度及K30检测均符合要求。
5、施工质量控制要点
a.现场不同的材料分类集中堆放,以防混淆；在DK69+800右侧按A、B、C类料形成堆料场，并严格执行先过筛，后堆料，以确保填料没有超粒径。
b.严格按照技术交底和试验数据进行拌合，试验室定期定量（5000m3）对混合料进行检测，并及时反馈现场进行调整，保证混合料的质量。
c.松铺厚度和压实遍数组合通过现场试验确定后严格执行，保证检测指标符合《铁路路基工程施工质量验收标准》TB10414-2003。
c1：松铺系数的确定：根据试验段路基填筑前的砂垫层夯实的标高，摊铺整平后的标高以及压实完毕后的标高，计算出松铺系数=（摊铺平整后的标高-砂垫层夯实的标高）÷（压实完毕的标高-砂垫层夯实的标高）=（645.715-645.415）÷（645.665-645.415）=30÷25=1.2
c2:压实遍数的确定：通过在试验段（DK69+200-DK69+315）上进行的工艺性试验，设计标高645.665mm。可得（表5）
表5
b. 区间正线路基沿线纵向长度每200m、站场路基每10000平米，施工单位每层均匀检验压实系数6个点（基床表层为12个点），另外每60cm检地基系数4个点（基床表层为8个点）。
7、现场检测技术
检验方法：按现行《铁路工程土工试验规程》TB 10102规定的试验方法进行检验。碾压是路基施工的重要环节，压实质量与路基路面的强度，刚度，稳定性和平整度密切相关，压实度是路基施工质量检验的关键项目。压实度的检测方法根据不同土样可分为：灌砂法、灌水法、环刀法、核子密度湿度仪及无核 密度仪。
压实度是筑路材料压实后的干密度和标准最大密度之比，以百分率表示。标准最大干密度需要在施工前通过室内重型击实试验或振动压实试验得到；压实后的干密度通常采用挖坑灌砂法、灌水法或环刀法及核子密度仪法现场检测，其中核子密度仪法是无损检测。
灌水法：在选定的试坑位置铲平略大于试坑直径的地面，并根据土样的最大粒径确定试坑尺寸，深度不应大于层厚。试坑挖好后，将略大于试坑容积的塑料薄膜沿坑底、坑壁紧密相贴，袋口周围用重物压牢固定。记录储水筒的初始水位高度，打开储水筒的注水管，让水缓缓流入坑内的塑料薄膜袋内。当袋内水面上升到接近坑口地面时将水流调小，待水面与坑口地面齐平时立即关闭注水管，持续3-5min，记录储水筒水位的高度。如袋内出现水面下降时，应另取塑料薄膜袋重做试验。试验完毕，应将试坑分层回填，并夯实。
灌砂法:其原理是：在压实层挖坑取出材料，烘干，获得干质量；利用密度确定的砂灌到试坑内，以置换坑的体积，从而得到压实材料的干密度，进而计算得到压实度。灌砂法必须保证标准最大的干密度的试验材料与现场压实层填料是同种材料；量砂要规则；每次换量砂，都必须测定松方密度，量砂筒下部圆锥体内砂的数量也应该每次重新标定；试坑周壁应竖直，避免出现上大下小或上小下大的情形，这样就会使检测密度偏大或偏小。
8、压实度影响因素分析：
a、含水量：由击实曲线可知，含水率对压实度至关重要，一般来说，在最优含水率的-3到+2范围内，才能得到较好的压实效果。这是因为：路基土体的压实过程需要克服土体颗粒间的内摩擦力和颗粒之间咬合力（粗粒土）以及分子引力（细粒土）以实现压缩土体，从而使土在短时间内得到结构强度。土是由土颗粒（固相）、水（液相）、及气体（气相）三种物质组成。随着土体被压缩，自由气体被排出，土体内的内摩阻力随之增加。当含水量较小时，颗粒间的内摩擦力较大，因此压实到一定程度后，压实功不能并不能克服内摩擦力，此时的土样呈松散状态；随着含水量的增大，水分充分包裹粗粒土的表面，从而降低内摩擦了，相同的压实功，在一定程度上降低内摩擦力，提高密实度；当含水过大时，导致单位土体内孔隙的水富余，水的体积不能压缩，土体水稳定性降低，密实度也随之降低。
b、碾压厚度：现场的压实功都是从上到下逐渐传递，且在距表面5cm处最密实。若过厚则会导致填筑层的密实性，影响路基的稳定性。
c、碾压遍数：现场压实功和室内击实功一样，对最佳含水率和最大干密度都有影响：击实功越大，土的干密度也越大，而土的最佳含水率则越小，但这种增大也是有一定的限度。
d、碾压速度：碾压速度决定碾压轮对单位面积内材料的压实时间，速度低则碾压时间会大大的提高，作用在被压材料上的能量也增大。速度过快，想要达到预期的压实效果，则需加大碾压遍数，且速度过快将导致路面不平整。
f、压实机械：轻型压路机，振动压路机，光面压路机，羊足碾和胶轮压路机等，它们的压实效果各不相同，作用于不同的层面，其效果也不同。含水量一定时，轻型压路机只能得到较小压实效果，而振动压路机则比光轮压路机具有较好的压实效果。现场实际施工需要考虑单位压力不应超过土体的极限强度。
g、粒料级配：粒料级配对压实的密实度也有明显的影响。均匀的颗粒的砂，单一尺寸的砾石和碎石，都很难碾压密实，只有级配良好的材料具有一定的咬合力（砾石类土），才能达到相关的密实度要求，也才能满足强度和稳定性的要求。
9、结语
孟塞车站是整条线段的重点工程，备受当地政府的关注。在路基填料已单一选定的基础上，对路基填料进行物理改良，通过科学、规范的试验，使路基填料达到设计标准要求，确定路基在填料施工中的控制要素，为路基施工提供技术保障，为后续同类工程提供参考依据。
参考文献：
【1】.《铁路工程土工试验规程》TB10102-2010
【2】.《铁路路基设计规范》TB10001-2016
【3】.《铁路路基工程施工质量验收标准》TB10414-2018
【4】.《磨丁至万象线路基工程设计专用图》
【5】.《岩土工程勘察规范》GB50021-2001
论文作者:邱哲,廖浇凝
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/12
标签：路基论文; 压实论文; 填料论文; 密度论文; 标高论文; 强度论文; 密实论文; 《防护工程》2019年第5期论文;