時速200km鐵路粉黏土及細(xì)砂改良工法-1

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1、時速200km鐵路粉黏土及細(xì)砂填料改良施工工法一、前言我國第一條高速鐵路秦沈客運(yùn)專線東段（凌海---沈陽）A13~A22標(biāo)取土土源絕大多數(shù)為粉黏土和細(xì)砂，由于這種粉黏土粘粒較少，細(xì)砂又粒徑單一、顆粒均勻、級配不良，因而填筑時均達(dá)不到《秦沈客運(yùn)專線鐵路路基施工技術(shù)細(xì)則》中對細(xì)粒土（粉黏土）和粗粒土（細(xì)砂）的填筑技術(shù)指標(biāo)檢測要求，此問題引起了鐵道部工管中心，秦沈工程指揮部和鐵三院的高度重視，決定由鐵一局和鐵三院共同成立“秦沈東段填料試驗(yàn)組”會同現(xiàn)場監(jiān)理對該類粉黏土和細(xì)砂進(jìn)行了長達(dá)4個月的室內(nèi)和現(xiàn)場的模擬填筑試驗(yàn)。經(jīng)過鐵道部有關(guān)專家對試驗(yàn)結(jié)果多次召開專題會

2、議，認(rèn)真分析和論證，最后確定該類粉黏土摻中粗砂進(jìn)行改良（路基本體摻20%，基床底層摻25%），細(xì)砂摻卵石進(jìn)行改良（50%：50%），并在東段付諸實(shí)施，解決了秦沈線東部填料填筑的一大難題，得到了鐵道部工程管理中心，秦沈總指的高度評價。該成果被中鐵一局集團(tuán)公司評為2001年度科技進(jìn)步一等獎。并被鐵道部寫入“秦沈線施工技術(shù)總結(jié)”和京滬線路基施工有關(guān)規(guī)則。二、工法特點(diǎn)1、根據(jù)填料的性質(zhì)通過室內(nèi)外試驗(yàn)，確定改良方案及現(xiàn)場施工壓實(shí)方案，施工過程要求采用集中大功率重型機(jī)械，各工序緊密銜接快速施工，快速成形。2、質(zhì)量控制嚴(yán)格，要求每層檢測，采用較先進(jìn)的快速檢測儀器：

3、核子密度濕度儀，“K30”檢測車準(zhǔn)確測定改良土填筑時的含水率、壓實(shí)后的壓實(shí)密度、K30值并即時計算顆粒間孔隙率n′值，確保填筑時質(zhì)量。3、比遠(yuǎn)運(yùn)山皮石，級配易控制，且易碾壓成形，進(jìn)度快。比其它類化學(xué)改良（摻粉煤灰、白灰、水泥、固化劑等）工藝簡單，造價低，無污染。4、改良細(xì)砂基本不需晾曬，小雨天仍可施工；粉黏土摻中粗砂改良后水分易揮發(fā)，雨后稍加晾曬即可施工。135、改良后的粉黏土及細(xì)砂填筑施工質(zhì)量好，不但可滿足路基本體，尚可滿足基床底層的填筑技術(shù)指標(biāo)要求。三、適用范圍該施工工法適用于那種由于顆粒粒徑均勻單一，級配不良的細(xì)砂或粘性顆粒（<0.005mm）

4、過少，級配單一的粉黏土，二者經(jīng)物理改良（摻中粗砂或卵石）后的填筑施工。改良后的粉黏土和細(xì)砂可用于鐵路路基本體和基床底層的填筑。四、工藝原理及關(guān)鍵技術(shù)（一）工藝原理1、孔隙率較大的細(xì)砂，均勻地?fù)饺脒m當(dāng)比例的卵石后，在外力（擊實(shí)力或碾壓力）的作用下，卵石顆粒間的勢能不斷減小，顆粒不斷靠近，直至孔隙最小，而在此過程中，細(xì)砂也在力的作用下，同時不斷填充卵石顆粒間的不斷減小的空間，整體孔隙率大大減小。因而，比細(xì)砂顆粒大得多的卵石顆粒形成了骨架網(wǎng)絡(luò)，原來松散的細(xì)砂被不斷填充和“分割”在卵石顆粒間的孔隙內(nèi)，因而增大了摩阻，也增加了穩(wěn)定。2、填料中的細(xì)粒土（粉黏土等

5、）的力學(xué)性質(zhì)主要與粘性顆粒（<0.005mm）的粘結(jié)，大小顆粒的嵌鎖及顆粒間的摩擦力有關(guān)，加入適當(dāng)比例的中粗砂后雖沒有增加粘性顆粒，但改善了顆粒級配，比粉黏土顆粒大的多的中粗砂顆粒同時形成骨架，因而改善了該類粉黏土的力學(xué)性質(zhì)。（二）關(guān)鍵技術(shù)及施工原則1、確定需改良的粉黏土、細(xì)砂摻入中粗砂及卵石的最合理的比例。2、確定最簡便和準(zhǔn)確的摻入方法及工藝。3、最適宜的填層厚度，最佳含水率、最適宜的機(jī)械組合和最經(jīng)濟(jì)合理的壓實(shí)遍數(shù)。4、由于這兩種改良土水分易散失，填筑時應(yīng)略高于最佳含水率（+1%~+2%）。集中采用大型機(jī)械，分區(qū)段快速施工，分段成形，確保在最佳含水

6、率時碾壓完畢。5、每層均需檢測合格后方才填筑上一層。五、工藝流程13底層準(zhǔn)備區(qū)段中粗砂攤鋪區(qū)段粉黏土攤鋪和初壓區(qū)段混合料拌和區(qū)段檢測檢驗(yàn)簽證區(qū)段整形碾壓區(qū)段TF進(jìn)入下道工序（一）粉黏土物理改良工藝流程如下：（二）細(xì)砂改良工藝流程1、同改良粉黏土施工一樣對底層進(jìn)行檢查和準(zhǔn)備,然后按設(shè)計配比（細(xì)砂：卵石=50%∶50%）用穩(wěn)定土拌和機(jī)或?qū)⒙咽c細(xì)砂折算成體積比(卵石:細(xì)砂=5:6)用挖掘機(jī)將其反復(fù)拌和均勻，根據(jù)天氣和運(yùn)距不同使混合料的含水量控制在比最佳含水率高2%左右。2、根據(jù)每層細(xì)砂摻卵石混合料（即改良土）虛鋪30~40cm厚度的需要量，直接將改良土送

7、到路基上，考慮機(jī)械碾壓施工，兩側(cè)加寬量40~60cm，并按此標(biāo)準(zhǔn)分層填筑。3、上料時應(yīng)順前進(jìn)方向依次卸料，推土機(jī)配合，隨卸隨平。重車不得在前一層已驗(yàn)收的路基上行走，以免破壞下層路面。4、經(jīng)推土機(jī)初平的改良土，表面要平整，并具有規(guī)定的路拱。5、用壓路機(jī)快速碾壓1~2遍，暴露潛在的不平整，然后用平地機(jī)整平。平地機(jī)由兩側(cè)向路中心刮平，必要時返回刮一遍。136、對于局部的坑洼處，人工配合用齒耙將表面5cm以上耙松，并用新拌和的改良土找平整形。7、初步整形后，測量檢查改良土的松鋪厚度，必要時進(jìn)行補(bǔ)料或減料。8、在用平地機(jī)整形過程中隨時用核子密度儀檢查填料的含水

8、量。根據(jù)天氣和運(yùn)距，含水量宜超過最佳含水量2%。如果含水量不夠,應(yīng)用灑水車均勻地噴灑補(bǔ)充水量,如含水量過高應(yīng)