淺談改良膨脹土路基在鐵路試驗中的沉降問題

林滄

摘 要：某客貨共線鐵路線路時速為200km，該段鐵路試驗段大部分為膨脹土質路基，因此需要予以改良，針對該種路基的改良，需要加大控制填筑質量以及填筑工藝，這是鐵路工程建設能夠達到設計標準的基礎，也是工程能夠成功的核心。對該段路基的斷面進行改良后，對其沉降狀況進行觀測，通過對該種路基的沉降、本體壓密以及路橋過渡部位的壓密規律進行改良，將路基沉降量降至最低，以此滿足工程需要。

關鍵詞：膨脹土路基；改良；鐵路試驗

引言

膨脹土的主要組成為親水礦物，因此其較為容易產生變形，并且由于顆粒的分散度高，而造成估計惡性以及多裂隙性較強，隨著我國鐵路發展的深入，很多鐵路需要修建在膨脹土地區，所以，必須采取相應的措施對該種地基進行改良。研究路基沉降變形可以從以下幾方面入手：首先是對基底沉降的研究，其次為路基壓密特性的研究，再者還需要研究路橋過渡部位的碎石嚴密性，最后則是看路基的沉降是否均勻。通過在路基的各個層級、過渡段底層以及設置沉降板或者在表面設置觀測樁對路基沉降狀態進行觀測，并計算對比理論值。以理論作為基礎將實際的觀測結果進行分析，將實際的觀測結果同理論分析結合起來，并對改良后的鐵路試驗段路基沉降規律進行研究，以此對工后沉降進行研究，用以對全線進行施工指導。

1 觀測

1.1 斷面設置

在兩千米的范圍中設置觀測斷面十個用以對鐵路試驗段路基沉降狀況進行觀測，該段填土高度大于3.78米小雨11.83米。

1.2 埋設設備

1.2.1 布置。將沉降板設置在每個斷面的中部和底部，并在鐵路試驗段路基頂面設好觀測沉降量用的觀測樁。

1.2.2 要求。若路基填土埋設沉降板需要超過標高30cm，那么沉降板放出的位置需要使用全站儀，埋設點需要首先挖出35cm深的坑，在坑底需要鋪上墊層，一般墊層厚度為5cm，將墊層整正后放置好沉降板，并套上保護管，將坑回填。對該部位夯實后要求內管和外管均應當同水平面垂直，不能出現歪斜的狀況，并且保證管間距離保持一致。并使用水準儀將內沉降管標高予以測出，該讀數即沉降管初始的讀數。

1.3 沉降

該鐵路試驗段路基的沉降呈現出一種盆型特征，這種特征在橫斷面上的表現極為明顯，路基的中間產生的沉降量明顯會大于路肩以及坡腳的沉降量。將沉降進行階段性的總結可以分成三個階段：首先是施工過程中荷載的增加造成的沉降，其次為收斂期沉降最后這工后路基在使用過程中產生的沉降。雖然只有鋪軌后沉降量才能被檢測出來，但是仍舊能夠根據沉降曲線預測出工后的沉降狀況。

1.4 結構壓縮變形以及沉降

該鐵路試驗段路基基本采用了改良土進行填筑，除了基床表層因結構需要，有0.6m沒有采用改良土。從實際的沉降情況分析，路基由于結構自身性能發生的壓縮變形可以忽略不計，形變量極小。大多數沉降都在增荷階段完成，并且收斂期發生的沉降量基本等于地基的收斂沉降量，所以結構壓縮變形幾乎可以忽略，沉降主要是地基沉降。

1.5 工后沉降的預測

從結果上對沉降進行分析，通過改良土進行填筑的路基不會發生大程度的沉降，并且收斂期較短，因此工后沉降的預測不適合采用雙曲線擬合的方式進行預測。由于該鐵路試驗段工程在后續施工中路基已經承受了施工活載，所以基本完成了收斂，因此工后沉降可以忽略。

2 過渡段碎石觀測

2.1 對斷面設置進行觀測

觀測斷面以及選擇的五處具有代表性的涵洞，設置10個斷面用以觀察。在該鐵路試驗段涵洞的兩側的過渡路基處分別設置觀測斷面，每個斷面沿著高度方向在中心線上設置沉降板，將沉降板設置在頂面以及隨時底面，并設置一個觀測樁于路基表面。沒完成一層路基施工便進行一次觀察。當完成施工后，半個月進行一次觀測，并逐步的減少觀測頻率，知道沉降量穩定下來。

2.2 沉降狀況以及結構變形

過渡段的沉降主要發生在增荷過程以及收斂期，在增荷期發生沉降現象較為明顯，一般沉降量會大于1mm小雨9mm，對路基進行加荷的時間應當大于10天，小雨66天。此時地基會以0.06mm/d至0.25mm/d的速率進行沉降，過渡段發生沉降的程度要遠遠小雨路基斷面。其主要原因該部位的基底在增荷前便已經予以處理了，實現對過渡段的地基在涵洞施工過程中的預壓，這時已經完成了地基的沉降變形。該部位的瘦臉器沉降變形同路基斷面的沉降變形基本一致，沉降量最大可以達到4mm，平均沉降速度小于0.14mm/d。并且碎石路基不會產生明顯的壓密變形，但是路基面產生的沉降會超過10mm，不過隨著沉降的穩定收斂，在工后路基發生沉降的可能性十分微小。

3 理論計算

3.1 勘察取樣

該段現場設置10個沉降觀測斷面，理論計算選擇了其中5個斷面。在選定的5個斷面處進行勘探、取樣化驗，以獲取地層的計算參數。選擇這5個斷面的主要原因是：①這幾個斷面路基填高從5.53～11.83m，填料產生的附加應力情況能反映試驗段的現狀；②試驗段的地層穩定，地面以下20m范圍內均為alQ3 粘土，與全線80%范圍的地質條件相似，具有代表性。

3.2 方法以及結果

將該段路基為改良膨脹土路基，除基床表層0.6 m級配碎石外，均采用改良土填筑。理論上來說路基結構體的壓實系數都大于0.90，自身的壓縮沉降很小，基本可以忽略不計。從現場實測結果來看，填筑體中部及基床底層埋設的觀測樁沉降多產生于填筑過程土體增荷階段，主要由地基沉降引起。

4 實例分析

以某段鐵路線路為例，在該線路中設置改造試驗段300m，設計行車速度為200km/h，該段處于膨脹土地區。對該段路基進行改良，例如以石灰、水泥、二灰、粉煤灰以及無機改良材料作為攙劑，加強該段題錄路基物理力學指標、脹縮性以及強度和水穩性。

主要的實驗改良方案如下：在膨脹土中摻入質量比為3%、5%的石灰；壓實系數分別為0.9、0.95；養護令其分別為7天、28天、60天和90天；分別對改良路基在飽和以及非飽和狀態下進行強度實驗。對用于實驗的土經2mm篩過篩，素土拌和，保證最佳含水量+1.5%。改良土試件拌和，含水量最佳為+2%，根據實驗方案中世紀的攙灰率進行拌和，悶料24小時，制備試件并進行養護。通過實驗發現，經過改良后的膨脹土路基性能上有了很大的提高。這是由于石灰的摻入使得結構單元發生了變化，且該種變化具有一定的規律性，細小的空隙增多使得結構變得疏松。

5 結束語

首先，對該鐵路試驗段路基填筑以及改良中，需要以地基的基礎條件作為對碎石過渡段和膨脹土路基進行石灰改良的先決條件，并且針對路基結構改良膨脹土和碎石自身所產生的壓密沉降能夠予以忽略。該段的路基沉降需要有一個逐漸穩定的時間，通常在填筑完工后還需要一個月的時間，路基的沉降狀態才會逐步的穩定下來，并且在該收斂期找那個沉降量一般在2cm以內。并且該時間段中的沉降量較為均勻。通過將實際測量的結果同計算出的結果相互比較刻意發現，當填筑完工后，沉降量的曲線逐步的趨向于水平，這就表明沉降量以及逐步的穩定。鐵路路基的穩定性直接影響到了鐵路線路工程建設的工程質量，因此路基的建設是對人們生命財產安全的基礎保障。

參考文獻

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