石粉改良土在新耒阳站场施工中的应用

冯士杰

摘  要：近年来，随着铁路工程的跨越式发展，在站场填筑中，细粒土的物理改良和化学改良被广泛应用于站场路基的填筑中。以耒阳站场路基填筑为例，依据液塑限试验的结果，将D组填料改良为C组填料，并根据标准击实试验，确定了掺和料的最佳比例。通过对细粒土掺加不同比例的石粉，解决了D组填料无法直接应用于站场路基填筑的技术难题，且实际填筑的各项检测指标均可满足设计规范要求。

关键词：物理改良土;最佳含水率;压实系数;站场施工

中图分类号：U291.1              文献标识码：A               DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.01.082

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。

〔编辑：张思楠〕

Powder Improved Soil Application in the Field of Construction in the Xinleiyang Railway Station

Feng Shijie

Abstract： In recent years， with the great leap forward development of railway engineering， the station filling， the filling of fine grained soil physical modification and chemical improvement is widely used in the station roadbed in. In order to Leiyang Railway Station filling subgrade as an example， based on the liquid limit and plastic limit test results， the D group filler for improved C group filler， and compaction test according to the standard， to determine the best proportion of admixture. Through the powder on the fine grained soil by adding different proportion， solves the D group filler can not be directly applied to technical problems of subgrade filling station， and the actual filling indexes can meet the design requirements.

Key words： physical soil; optimum water content; coefficient of compaction; station construction