铁路客运专线路基填料分析

摘要:对武广客运专线铁路路基试验段填料的质量及压实后的各项压实指标进行分析,总结出对现场填料质量的控制方法及路基填料的质量对路基压实质量的影响,为路基施工质量控制提供借鉴。

关键词:客运专线 路基 A、B组填料

铁路路基是铁路工程的构筑物,在运营过程中处各种复杂的自然环境中,长期受水的侵蚀、温度变化及冻融循环等不利因素的危害。因此,铁路路基须具有足够的整体稳定性、强度和水稳性等性能,才能抵抗各种危害因素的破坏,承受行驶列车荷载,保证列车高速运行的稳定和安全。无砟轨道对路基的质量要求高,要求成型路基必须具备长期受荷变形小、强度高、且纵向沉降均匀,保证列车高速、安全、舒适、平顺运行。路基的压实质量是路基工程质量的重点,要保证路基压实质量除选用良好的施工机械和施工工艺外,对路基填料的质量控制不能忽视。武广客运专线对基床以下路堤及基床底层要求使用AB组填料。本文对武广客运专线武广2标一项目队的试验段(DK1478+480～DK1478+680)使用的填料进行了探讨,分析填料质量对路基压实性能的影响及填料质量控制方法。

1 填料的分析 1.1 路基填料分类

填料按颗粒粒径大小可分为三大类别:巨粒土、粗粒土和细粒土。巨粒土和粗粒土根据颗粒组成、颗粒形状、细粒含量、颗粒级配、抗风化能力等指标要求分为A、B、C、D组;细粒土则分为粉土、黏性土和有机土,粉土、黏性土采用液限ωL进行分组:当ωL＜40%时为C组,当ωL≥40%时为D组。有机土为E组。

1.2 填料的筛分结果及压实质量检测结果

根据客运专线无砟轨道路基设计的特殊性,对路基施工预测的路基工后沉降不应大于15mm,基床以下路堤和基床底层填料种类应选用A、B组填料,基床以下路堤选用C类细粒土时需进行物理改良或化学改良。武广客运专线对基床底层及基床以下路堤的填料最大粒径进行了规定,要求不大于60mm,这样选用的填料就仅限于A、B类碎石、砾石和砂类土或者改良土。

武广客运专线武广2标一项目队基床底层路基试验段全长200m,设计采用A、B组填料,该段路基填料为望麓石场AB料场加工厂生产,每50m提供不同级配的填料,在相同的碾压条件下进行碾压,碾压结束后,对不同级配的填料段进行压实质量检测(空隙率、K30、Evd、Ev2),检测结果如表1和表2所示。

四组填料颗粒级配曲线如下:(如图1、2、3、4）

1.3 数据分析

从以上试验数据分析判定如下:第一组填料为级配不良的含土细角砾,属于B类土;第二组填料为级配良好的含土细角砾,属于A类土;第三组填料为级配不良的含土细角砾,属于B类土;第四组填料为级配良好的含土细角砾,属于A类土。相同碾压条件下第二组和第四组填料较第一组和第三组填料空隙率检测结果小,K30、Evd、Ev2检测结果大。

A组填料和B组填料是通过颗粒级配来区分的,级配良好的定为A组填料,级配不良的定为B组填料。武广客运专线对填料中的细粒

含量也有要求,规定A、B类填料的细颗粒含量不得大于总土质量的15%。填料的级配曲线中反映了填料中各粒径土的分布情况,通过用不均匀系数Cu和曲率系数Cc来表征土体的颗粒分布情况。结合以上各项试验数据分析得到:

(1)不均匀系数(Cu)表示大小颗粒的组成情况,Cu值越大说明颗粒越不均匀,反之越均匀,不均匀的颗粒组成级配良好。

(2)曲率系数(Cc)值表征土颗粒的分布曲线形态范围,颗粒应是连续分布,会形成良好的级配,如某些颗粒缺少,会导致级配不良好。

(3)规范规定颗粒级配良好条件是:Cu大于5,同时曲率系数(Cc)在1～3范围内。颗粒级配良好的填料较颗粒级配不良的填料易压实,强度和稳定性都高。

(4)级配良好的A组填料,在相同的碾压条件下,比B组填料获得好的压实效果,承载力高,空隙率小。

2 结论

填料质量对路基的压实质量影响比较大,路基填料质量的主要控制填料最大粒径、细粒含量和级配。级配的质量是控制不均匀系数Cu和曲率系数Cc,不均匀系数Cu和曲率系数Cc是在级配曲线上取得通过60%、30%及10%对应的颗粒粒径,再运用公式

Cu=d60/d10,Cc=d230/(d10×d60)进行计算。经分析d10需控制在0.1mm～0.075mm范围内,d30控制在2.5～1mm范围内,d60控制在20mm以下但不能小于5m范围内。反过来在武广客运专线AB组填料最大粒径控制在60mm时,小于等于0.1mm土的颗粒含量应控制在5%～15%,小于等于2.5mm的土颗粒含量应控制在25%～35%,小于等于20mm的颗粒含量控制在65%～70%,这样能保证组成的颗粒级配良好,就能很好地控制填料级配的质量。所以在AB料场生产AB料时应进行分级堆放,再按要求的比例进行拌合,保证填料的级配质量。在客运专线路基施工过程中,一定要重视路基填料的选择和质量控制,使用级配良好的填料,不仅可以保证路基的压实质量,而且还能取得好的经济效果。