石粉改良土在新耒阳站场施工中的应用

 　现行的铁路设计规范中，D类细粒土不能直接作为路基填料。如果必须将其作为路基填料，则必须采取改良措施。如果直接用D类细粒土填筑路基，则会对路基的稳定性带来巨大影响。目前，在我国铁路和公路的路基工程中，处理D类细粒土的方法分为化学改良和物理改良。化学改良在我国道路建设中属于比较成熟的技术，工艺领先;物理改良通过改良材料与土体的物理结合，借助改良材料自身性能抑制土体的不良性质，从而使整体性能得到改良。 
　　1  工程概况 
　　新建武汉至广州铁路客运专线新耒阳站场（DK1776+229.48～DK1778+600段）线长2 370 m，共设4股道（中间Ⅰ、Ⅱ道为正线，左为3道，右为4道）。耒阳站为高填方路基，填方高度为6～9 m。DK1777+500～+750段的地基采用方桩、CFG桩加固处理。线路路基采用A，B组填料填筑，站台、站坪（DK1777+425～+850段）设计采用C组填料或改良土填筑。具体如图1和图2所示。 
　　图1  耒阳站股道的规划设计 
　　图2  耒阳站线路路基的填料设计 
　　2  合理选择填料和最佳掺量 
　　2.1  合理选择填料 
　　对DK1778+200～+400段左侧现有弃土场进行了代表性土样试验，其主要物理性能指标如表1所示。 
　　表1  弃土场土样的物理性能指标 
　　土样序号 
　　液限/% 
　　塑限/% 
　　塑性指数/% 
　　天然含水率/% 
　　填料等级 
　　1 
　　40.4 
　　23.6 
　　16.8 
　　20～24 
　　D 
　　2 
　　48.2 
　　36.5 
　　11.7 
　　16～25 
　　D 
　　3 
　　32.5 
　　18.2 
　　14.3 
　　16～20 
　　C 
　　4 
　　41.5 
　　23.3 
　　18.2 
　　18～24 
　　D 
　　5 
　　40.7 
　　24.5 
　　16.2 
　　14～18 
　　D 
　　取样试验数据表明，现有弃土场的土源大部分为高液限粉质黏土，含水率普遍偏高，具有膨胀性，填料等级为D组填料。根据设计图纸，该土质不符合填料要求，需改良后方可用于站 
　　台、站坪的填筑工程。 
　　通过调查耒阳市周边的建材市场发现，当地的采石场偏多，石屑粉的储量较多且价格低廉。综合考虑工程成本和施工条件后，认为采用掺加石粉改良土质的方法具有可行性，可降低工程成本。石屑粉（粒径<0.5 mm）具有较低的吸水率，物理性能稳定，质地坚硬，颗粒表面粗糟，握裹力强，具有抗裂性和抗膨胀性。因此，在土样中加入石粉可改变黏性土的物理特性，从而满足填料设计的要求。 
　　2.2  确定合理的理论掺量 
　　2.2.1  液塑限试验 
　　表性土样采取不同掺量，混合料的物理性能指标试验结果如表2和图3所示。 
　　表2  混合料的物理性能指标 
　　掺量/% 
　　0 
　　10 
　　20 
　　30 
　　40 
　　100 
　　液限 
　　42.7 
　　37.2 
　　35.2 
　　30.2 
　　27.3 
　　11.7 
　　塑限 
　　26.9 
　　14.3 
　　14.1 
　　14.5 
　　14.1 
　　10.5 
　　塑性指数 
　　15.8 
　　22.9 
　　21.1 
　　15.7 
　　13.2 
　　1.2 
　　含水率 
　　24.8 　　21.3 
　　18.2 
　　14.8 
　　11.7 
　　0 
　　填料等级 
　　D 
　　C 
　　C 
　　C 
　　C 
　　C 
　　图3  混合料中掺量与液限的对比关系 
　　2.2.2  标准击实试验 
　　在不同的掺量条件下，混合料最优含水率与最大干密度的关系如表3所示。 
　　表3  不同的掺量条件下混合料最优含水率与最大干密度的关系 
　　掺量/% 
　　0 
　　10 
　　20 
　　30 
　　40 
　　ρdmax 
　　1.68 
　　1.73 
　　1.79 
　　1.80 
　　1.85 
　　ωopt 
　　21.5 
　　16.5 
　　14.5 
　　13.8 
　　13.2 
　　从试验数据结果中可以看出，石粉掺量的增加与液限的减小有一定的线性关系，且石粉掺量与含水率也存在一定的线性关系。当掺量为10%时，液限<40%，属于低液限黏土，为C组填料;当掺量在30%时，塑性指数小雨17，为低液限粉质黏土，土样的含水率接近最优含水率，有利于施工。综合试验结 
　　果与弃土场土源特点后发现，在满足施工条件的情况下，最佳掺量应为30%. 
　　3  试验段施工检测 
　　在新耒阳站站线DK1777+425～+550段二站台进行试验段填筑。该段为高填方地段，基底采用CFG处理，桩间土夯实后的压实系数K>0.9，满足设计要求。褥垫层经验收合格后，进行改良土试验段工艺试验。试验段按路基长100 m、宽20 m确定，每层虚铺厚度不超过35 cm，根据设计文件要求改良细粒土填筑压实标准指标为：K30≥110;K≥0.95;EV2≥60;EVd≥40. 
　　路基试验段压实后抽样检验的数量为：每层抽检6点压实系数K，左、右边缘1 m处4点，路基中部2点，K30与EV2、EVD 4点，距左、右边缘2 m处2点，中部2点。碾压方式采用静压1遍+强震2遍+弱震2遍+静压1遍。碾压时，应严格按照程序作业。试验段3层检测结果统计如下：压实系数K值检测18点，检测结果在0.954～0.996之间，最小值为0.954;EVd检测12点，检测结果在45.4～91.5 MPa之间，最小值为45.4 MPa;K30检测12点，检测结果在156～214 MPa之间，最大值为214 MPa;EV2检测12点，检测结果在120～198 MPa之间，最大值为198 MPa;EV2/EV1记录12点，数据在1.82～3.41之间，其中，EV2/EV1≤2.6，占62%. 
　　各检测指标满足现行设计规范、验收标准和施工指南。通过总结试验段的施工工艺，将石屑粉改良土应用在DK1777+425～+850段的填筑工程后，可满足设计要求。