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【摘要】结合准池重载铁路工程实际情况，在湿陷性黄土地区施工中，探讨研究石灰改良湿陷性黄土在重载铁路路基基床底层的应用，通过对改良土各项性能指标及相关检测手段的研究分析，寻找路基地基处理的合理施工工艺及流程，有利控制路基的沉降变形，为类似铁路工程建设提供一定的借鉴意义。
【关键词】 铁路路基；路基填筑；石灰改良黄土；
中图分类号： U24 文献标识码：A
1工程概况
神华准池铁路项目是目前国内重载标准最高的一条铁路专用线，设计标准为25T轴重的I级双线电气化铁路，牵引质量为20000T。铁路线路大致走向是东西走向，是连接大准线与朔黄线的联络线，全长179.862km，神华准池铁路ZCZQ-6标位于山西朔州平鲁境内，正线起讫里程为DK95+185~DK112+242，线路全长17.057km，其中路基9526.39米，沿线主要穿行在中低山区、山前坡风积黄土高原区、山间沟谷区，线路经过多为湿陷性黄土特殊地质地段，冲沟极发育，沟壑纵横，多成“V”型沟和“U”型沟，地质情况十分复杂地基处理方式复杂多样，全标段在湿陷性黄土地基处理中采用了冲击碾压、强夯、石灰改良和灰土挤密桩等处理方式。
2湿陷性黄土特征
湿陷性黄土以粉土颗粒为主，呈松散多孔结构状态，孔隙比较大，常在1.0以上，它具有直立、膨胀、崩解、难压实和受含水量影响较大的特点。其湿陷性是内因和外因共同作用的结果，内在因素是它的垂直大孔性、松散多孔结构和遇水即降低或消失土颗粒间的加固凝聚力；外部条件是土体的外部压力及水，水一方面溶解黄土中的可溶盐，另一方面在微粒间起到润滑作用，黄土将自重作用下发生位移，从而造成构造物的破坏。
3湿陷性黄土改良机理
湿陷性黄土改良是用生石灰消解后与土按一定比例拌制而成，由于石灰内带正电荷钙离子与带负电荷土颗粒相互吸附，产生化学反应，形成凝聚胶体物质，即灰土中的Ca(OH)2与土中的CO2作用生成碳酸钙Ca(OH)2+CO2→CaCO3，Ca(OH)2与土中的SiO32-作用形成偏硅酸钙Ca(OH)2+SiO2→CaSiO3，并随灰土龄期增长，通过压路机碾压，强度逐渐增加，从而提高地基承载力。
4填料基准试验及填筑控制指标
4.1填料基准试验
1）通过对现场开挖黄土进行相关试验检测，其检测指标为：液限31.1%，塑限16.4%，塑性指數14.7，液性指数-0.65，土的定名为低液限粉质粘土；最大干密度1.78g/cm3，最优含水率为12.3%；有机质含量为0.8%。
2 ）石灰检测：产地规格为担子村灰厂生石灰粉，0.125m筛筛余百分含量为8.7%，氧化钙和氧化镁含量为81%，二氧化碳含量为3%.
3） 石灰改良土配合比经试验室按5%，6%，7%，8%，9%五种剂量进行试配，测得掺入剂量在7%效果最好，且比较经济。掺7%的石灰改良土，最大干密度1.69 g/cm3，最优含水率为12.6%，无侧限抗压强度为0.46MPa。
4.2填料控制指标
基床底层:A、B料孔隙率n≤29%，地基系数K30≥130MPa/m；改良土压实系数K≥0.95, 地基系数K30≥110MPa/m
5施工工艺及工艺试验
5.1施工工艺
路基填筑严格按照“三阶段、四区段、八流程”的工艺组织施工，路基进行施工前，做好临时排水系统，防止积水浸泡路基。改良土采用集料拌合站集中拌合，路基填筑时采用自卸汽车运输上料，推土机水平分层进行粗平，平地机进行精平，然后振动压路机碾压成型，施工工艺流程如下：
1）施工准备
按照施工组织设计准备土料和III以上的块石灰，对下承层进行清理、平整、压实处理，并做好相应的临时排水设施。
2）施工放样
按照每10米一个测量断面放出路基的中桩、边桩，埋设松铺厚度控制桩并标出标高线，根据松铺厚度计算每车混合料的摊铺面积，确定堆放密度。用石灰画出填料控制方格网，每个方格大小应为一车填料的松铺方量。
3）拌合
改良土混合料采用稳定土拌和设备在拌和场集中进行拌和，同时配备碎土设备消除土壤的土块。按设定配合比在拌和设备内拌制改良土混合料。混合料需拌和均匀，混合料中不应含有大于15mm的土块和未消解石灰颗粒，拌和后混合料应色泽一致、无灰条、灰团、花面，并应使混合料的组成和含水率达到规定的要求。
4）运输
采用大吨位自卸车运输。拌合好的混合料应尽快运送到铺筑现场。混合料在运送过程中应覆盖，减少水分损失。
5）摊铺
用推土机将混合料进行摊铺粗平完成后，然后再用平地机精平和整形，分层填筑压实厚度控制在30cm。
混合料应全断面均匀摊铺，不得出现纵向接缝，不宜中断。当因故中断超过2h时，应设置横向施工缝，横向接缝应采用搭接施工。
整型应按规定的坡度和路拱进行，并特别注意接缝处的整平。在整型过程中，严禁车辆通行。初步整型后，检查混合料的松铺厚度，必要时应进行补料或减料。
6）碾压
当混合料接近最佳含水率时，压路机在路基全宽内碾压至要求的压实密度，且表面无明显的轮迹。碾压时，各区段交接处应相互重叠压实，纵向搭接长度不小于2.0m，纵向行与行之间的轮迹重叠不小于40cm，上下两层填筑接头应错开不小于3.0m。两作业区段之间的衔接处纵向搭接拌和长度不小于2.0m。
7）养生
改良土碾压完成后，如不能连续施工应进行养生，使改良土表面保湿养生不少于7天。养生期间勿使改良土过湿，更不能忽干忽湿，应控制好交通，当改良土分层施工时，下层检验如压实度、平整度等指标合格后，上层填土能连续施工时可不进行专门的养生期。
5.2工艺试验
通过工艺试验段试验检测，粗铺厚度28cm，碾压6遍后即可满足基床底层设计指标要求；粗铺33cm，碾压7遍即可满足基床底层设计指标要求；粗铺39cm，碾压8遍即可满足基床底层设计指标要求。
经比较，确定选择松铺厚度30cm，碾压7遍（静压1遍+弱振1遍+强振4遍+静压1遍）工艺参数的施工方法指导大面积路基基床底层改良土施工。
通过工艺试验段路基试验分析，石灰改良土可以满足基床底层填筑要求。
6结束语
利用石灰改良湿陷性黄土，其工程性质明显优于素土，主要表现为物理及力学性能指标的明显提高，能够用于路基基床底层填筑，且满足基床底层压实度要求。黄土中掺入石灰后，其湿陷性明显降低，也较素土易压实，地基承载力满足设计要求。新建大准至朔黄铁路联络线六标段路基经过两个雨季的侵袭，未发现有任何沉降变形。
参考文献
【1】铁路工程土工试验规程（TB10102-2010 J1135-2010）.中国铁路出版社，2011年。
【2】铁路路基工程施工质量验收标准（TB10414-2003 J285-2004）. 中国铁路出版社，2004年。
【关键词】 铁路路基；路基填筑；石灰改良黄土；
中图分类号： U24 文献标识码：A
1工程概况
神华准池铁路项目是目前国内重载标准最高的一条铁路专用线，设计标准为25T轴重的I级双线电气化铁路，牵引质量为20000T。铁路线路大致走向是东西走向，是连接大准线与朔黄线的联络线，全长179.862km，神华准池铁路ZCZQ-6标位于山西朔州平鲁境内，正线起讫里程为DK95+185~DK112+242，线路全长17.057km，其中路基9526.39米，沿线主要穿行在中低山区、山前坡风积黄土高原区、山间沟谷区，线路经过多为湿陷性黄土特殊地质地段，冲沟极发育，沟壑纵横，多成“V”型沟和“U”型沟，地质情况十分复杂地基处理方式复杂多样，全标段在湿陷性黄土地基处理中采用了冲击碾压、强夯、石灰改良和灰土挤密桩等处理方式。
2湿陷性黄土特征
湿陷性黄土以粉土颗粒为主，呈松散多孔结构状态，孔隙比较大，常在1.0以上，它具有直立、膨胀、崩解、难压实和受含水量影响较大的特点。其湿陷性是内因和外因共同作用的结果，内在因素是它的垂直大孔性、松散多孔结构和遇水即降低或消失土颗粒间的加固凝聚力；外部条件是土体的外部压力及水，水一方面溶解黄土中的可溶盐，另一方面在微粒间起到润滑作用，黄土将自重作用下发生位移，从而造成构造物的破坏。
3湿陷性黄土改良机理
湿陷性黄土改良是用生石灰消解后与土按一定比例拌制而成，由于石灰内带正电荷钙离子与带负电荷土颗粒相互吸附，产生化学反应，形成凝聚胶体物质，即灰土中的Ca(OH)2与土中的CO2作用生成碳酸钙Ca(OH)2+CO2→CaCO3，Ca(OH)2与土中的SiO32-作用形成偏硅酸钙Ca(OH)2+SiO2→CaSiO3，并随灰土龄期增长，通过压路机碾压，强度逐渐增加，从而提高地基承载力。
4填料基准试验及填筑控制指标
4.1填料基准试验
1）通过对现场开挖黄土进行相关试验检测，其检测指标为：液限31.1%，塑限16.4%，塑性指數14.7，液性指数-0.65，土的定名为低液限粉质粘土；最大干密度1.78g/cm3，最优含水率为12.3%；有机质含量为0.8%。
2 ）石灰检测：产地规格为担子村灰厂生石灰粉，0.125m筛筛余百分含量为8.7%，氧化钙和氧化镁含量为81%，二氧化碳含量为3%.
3） 石灰改良土配合比经试验室按5%，6%，7%，8%，9%五种剂量进行试配，测得掺入剂量在7%效果最好，且比较经济。掺7%的石灰改良土，最大干密度1.69 g/cm3，最优含水率为12.6%，无侧限抗压强度为0.46MPa。
4.2填料控制指标
基床底层:A、B料孔隙率n≤29%，地基系数K30≥130MPa/m；改良土压实系数K≥0.95, 地基系数K30≥110MPa/m
5施工工艺及工艺试验
5.1施工工艺
路基填筑严格按照“三阶段、四区段、八流程”的工艺组织施工，路基进行施工前，做好临时排水系统，防止积水浸泡路基。改良土采用集料拌合站集中拌合，路基填筑时采用自卸汽车运输上料，推土机水平分层进行粗平，平地机进行精平，然后振动压路机碾压成型，施工工艺流程如下：
1）施工准备
按照施工组织设计准备土料和III以上的块石灰，对下承层进行清理、平整、压实处理，并做好相应的临时排水设施。
2）施工放样
按照每10米一个测量断面放出路基的中桩、边桩，埋设松铺厚度控制桩并标出标高线，根据松铺厚度计算每车混合料的摊铺面积，确定堆放密度。用石灰画出填料控制方格网，每个方格大小应为一车填料的松铺方量。
3）拌合
改良土混合料采用稳定土拌和设备在拌和场集中进行拌和，同时配备碎土设备消除土壤的土块。按设定配合比在拌和设备内拌制改良土混合料。混合料需拌和均匀，混合料中不应含有大于15mm的土块和未消解石灰颗粒，拌和后混合料应色泽一致、无灰条、灰团、花面，并应使混合料的组成和含水率达到规定的要求。
4）运输
采用大吨位自卸车运输。拌合好的混合料应尽快运送到铺筑现场。混合料在运送过程中应覆盖，减少水分损失。
5）摊铺
用推土机将混合料进行摊铺粗平完成后，然后再用平地机精平和整形，分层填筑压实厚度控制在30cm。
混合料应全断面均匀摊铺，不得出现纵向接缝，不宜中断。当因故中断超过2h时，应设置横向施工缝，横向接缝应采用搭接施工。
整型应按规定的坡度和路拱进行，并特别注意接缝处的整平。在整型过程中，严禁车辆通行。初步整型后，检查混合料的松铺厚度，必要时应进行补料或减料。
6）碾压
当混合料接近最佳含水率时，压路机在路基全宽内碾压至要求的压实密度，且表面无明显的轮迹。碾压时，各区段交接处应相互重叠压实，纵向搭接长度不小于2.0m，纵向行与行之间的轮迹重叠不小于40cm，上下两层填筑接头应错开不小于3.0m。两作业区段之间的衔接处纵向搭接拌和长度不小于2.0m。
7）养生
改良土碾压完成后，如不能连续施工应进行养生，使改良土表面保湿养生不少于7天。养生期间勿使改良土过湿，更不能忽干忽湿，应控制好交通，当改良土分层施工时，下层检验如压实度、平整度等指标合格后，上层填土能连续施工时可不进行专门的养生期。
5.2工艺试验
通过工艺试验段试验检测，粗铺厚度28cm，碾压6遍后即可满足基床底层设计指标要求；粗铺33cm，碾压7遍即可满足基床底层设计指标要求；粗铺39cm，碾压8遍即可满足基床底层设计指标要求。
经比较，确定选择松铺厚度30cm，碾压7遍（静压1遍+弱振1遍+强振4遍+静压1遍）工艺参数的施工方法指导大面积路基基床底层改良土施工。
通过工艺试验段路基试验分析，石灰改良土可以满足基床底层填筑要求。
6结束语
利用石灰改良湿陷性黄土，其工程性质明显优于素土，主要表现为物理及力学性能指标的明显提高，能够用于路基基床底层填筑，且满足基床底层压实度要求。黄土中掺入石灰后，其湿陷性明显降低，也较素土易压实，地基承载力满足设计要求。新建大准至朔黄铁路联络线六标段路基经过两个雨季的侵袭，未发现有任何沉降变形。
参考文献
【1】铁路工程土工试验规程（TB10102-2010 J1135-2010）.中国铁路出版社，2011年。
【2】铁路路基工程施工质量验收标准（TB10414-2003 J285-2004）. 中国铁路出版社，2004年。