高速铁路路基填料试验

高速铁路路基填料改良的实验

北京铁路建设集团有限公司李国琪

摘要：在膨胀土中掺入一定数量的熟石灰，生石灰，水泥等形成的改良土，其性能有一定的改善，尤其以生石灰的改良效果最好。加入掺合料的改良土，其塑性指数减小，粘粒含量降低，膨胀性降低，强度提高，尤其是抗水性能有极大的改善。

关键词：高速铁路路基填料改良试验

1、概述

众所周知，铁路路基长期经受着列车动荷载的作用和水文气候变化的影响，特别是基床土为粘性土时，土质为不良土，极易形成基床病害，后患无穷。因此，在TBJ1—99《铁路路基设计规范》中对粘性土基床的土质规定了明确的标准，即“在年平均降水量大于500mm地区，其塑性指数不得大于12，液限不得大于32%”但是，在我国的不少地区，尤其是多雨地区，上述标准的粘性土常常并不多见，而一些高塑性，高液限的粘性土或膨胀土却分布很广。在此地区修筑铁路路基时，就必须采取适宜的施工

方法对基床进行妥善处理，以便减少路基建成后产生的基床病害。

在建中的秦沈高速铁路及拟建中的京沪高速铁路要求比现行的铁路技术更高，特别是对路基的最终沉降量的控制更高，更严。要做到这一点，就必须保证路基填料的质量。而实际上线路所经好多路段的土质都具有弱裂隙土性质，按《铁路路基设计规范》要求属于D级填料，不能直接用于填筑路基，如果沿线砂源缺乏的话，路基填料的选择将十分困难。因此为了不打无把握之仗，为了适应铁路建设的更新改造，我们拟进行了填料改良优化试验，现仅就本次试验的室内方法和改良土的性质变化进行简要介绍。

2．室内试验方法

本次试验选用了熟石灰，生石灰，325#普通硅酸盐水泥作为掺合料，采用了3种配合比，分别为3%、5%、7%，并进行了同一配合比下，不同龄期的强度试验。试验项目为物理性，粒度分析，击实,湿化，无侧限抗压强度（不浸水，饱和），膨胀性等项目。

2. 1 制样的技术要求

2．1．1为了增加拌合效果和适应以上各试验项目的制样要求，扰动样均采用风干后碾碎，过0.5mm筛，再制成各种试件。

2．1．2生石灰在使用前进行洒水分解成粉状，过0.5mm筛后保存备用。

2．1．3配合比的百分数是指掺合料的重量占改良土总重量

的百分率。如拟配5%的石灰土，即5（掺合料）：95（干土）重量比。掺合料一般采用烘干样，土宜采用风干状（一般根据所需干土重和风干含水量，计算出应称取的风干土重量）。

2．1．4 无侧限抗压强度试件制备采用压样法。

当掺合料是熟石灰，水泥时，则按以下步骤制样。

①称取一定重量的风干土，平铺于搪瓷盘内。

②根据最佳含水量计算所需加水量，均匀地喷洒在样品上，（如样品数量多，应分层喷洒）在保湿状态下浸润一昼夜。

③将样品充分拌匀，测定浸润后的含水量，若与计算含水量差值超过1%时，适当增减土中水分。

④按比例称取一定重量的掺合料，并于湿土充分拌匀。

⑤根据重塑桶的体积，最大干密度和试样含水量，计算并称取一定量的湿土样。

⑥将称出的湿土全部均匀地分层压入（或锤入）重塑桶内，层与层之间应刮毛，使其连接紧密。去掉重塑筒后，称取重量计算密度。

⑦试样制备的数量应比规定的数量多2个。一组试样的密度，含水量与制备标准之差值应不大与0.03g/cm³和1%，且各试样之间的差值也应满足这一要求。

当掺合料是生石灰时，则应按以下步骤进行。

⑴称取一定重量的风干土并加适量的水湿润，浸润一昼夜。

⑵按比例称取一定重量的生石灰，并与湿土充分拌匀。

⑶根据最佳含水量计算所需增加的水量，均匀地喷洒在样品上，在保湿状态下再浸润一昼夜。

⑷将样品充分拌匀，测定浸润后的含水量，计算含水量差值。

⑸超过1%时应适当增减土中水分。

⑹根据重塑桶的体积，最大干密度和试样含水量，计算并称取一定量的湿土样。

⑺将称出的湿土全部均匀地分层压入（或锤入）重塑筒内，层与层之间应刮毛，使其连接紧密。去掉重塑筒后，称取重量计算密度。

⑻试样制备数量应比规定的数量多2个，同一组试样的密度，含水量与制备标准之差应不大于0.03g/cm3和1%，且各试样之间的差值也应满足这一要求。

2．1．5其他试样的试样制备采用击实法

前四个步骤同无侧限抗压强度法试样制备

⑤采用重型击实法进行击实。

⑥根据各种试验项目的不同要求，在击实样上制取各种试件。

⑦制样的数量和精度要求与无侧限要求相同。

2．1．6计算

①按下式计算干土质量Ms＝M/(1+W)

②按下式计算土样制备含水量所需加水量。

Mw=M/(1+W)*(W'-W)

③按下式计算制备试样的所需湿土质量。

M'=(1+W')*ρd * V

其中：Ms_____干土质量（g）

M _____ 风干土质量（g）

W _____ 风干土含水量(%)

Mw ____ 土样所需加水量（g）

W' ____ 土样要求的含水量（%）

M' ____ 制备试样所需湿土质量（g）

ρd____ 要求的干密度（g/cm³）

V _____ 击实土样（或压样器容积cm³）

2.2 样品饱和度的技术要求

根据不同的土性选择合适的饱和方法

2.3 样品养护的技术要求

养护条件，湿度是影响灰土性质的重要因素，特别对其膨胀，收缩，抗水性能有决定的作用。这次养护原则上是维持试样的含水量不发生变化，样品养护前后通过称量计算其含水量，养护后的含水量与养护前相比，变化不大于2%。

具体方法如下：

⑴将锯沫洒上足量的水淋干后备用。

⑵将制好的试样放入保湿器内，注意标识。

⑶将准备好的锯沫放入试件周围，全部复盖。

⑷将保湿器放在阴凉潮湿处，养护至规定天数。

①试验技术要求一般情况下按TBJ102-96《铁路工程土工实验方法》标准执行。

②人工制备样品的各项实验均在最佳含水量，最大干密度确定的标准令期下进行。

③塑限、液限，应在确定的标准令期下进行。

④击实试验采用重型击实法，同时测定加入掺和料之前和之后的含水量。

⑤无侧限抗压强度试验应在标准令期下，养护后，进行饱和然后在试验。

3．改良土的性质变化

3．1塑性及膨胀性的变化

从表1可以看出，加入掺和料后，土的塑性指数及无荷膨胀量都有不同程度的减小，其中加入生石灰减少最多。而加入水泥减少最小。塑性指数的减小主要是由于塑限提高较多，大约提高50%以上，而且随着掺和料配合比的增大，塑限也有逐步提高的