水泥改良土在铁路施工中的探究

摘 要 ：在铁路工程建设过程中,路基是最为常见的一种结构形式,本文主要结合铁路路基工程中水泥改良土施工,探讨如何提高水泥改良土施工质量.

关 键 词 ：水泥改良土；铁路施工；探究；

新建宿州至淮安铁路SHZH-2标位于江苏省北部,沿线地层主要以第四系全新统、上中更新统的黏性土和砂类土为主,不良地质主要为软土及液化粉土,且沿线优质填料十分匮乏.本标段区间及站场改良计2376400立方米,由于工程量浩大,工期紧张,为满足业主要求保质保量按工期完成路基施工任务,水泥改良土施工显得尤为关键.下面,笔者就以本标段水泥改良土试验段为依托,探究如何更好组织水泥改良土施工.

一、水泥改良土原理

少量水泥掺入素土中就能改变土的性质,其原因为水泥分布在土中构成坚固的核心,在所有的空隙中形成水化水泥的骨架,借以约束土粒的结果.水泥与土拌和后,水泥矿物与土中的水分发生强烈的水解和水化反应,同时从溶液中分解出氢氧化钙并形成其它水化物.当水泥的各种水化物生成后,有的自行继续硬化形成水泥石骨架,有的则与土相互作用.水泥改良土是在水泥石的骨架作用下 Ca（OH）2的物理、化学作用共同作用的结果.后者使黏土微粒和微团粒形成稳定的团粒结构,而水泥石则把这些团粒包覆和连接成坚强的整体.

二、水泥改良土施工工艺

(一)施工准备

1.技术准备

主要对沿线取土场进行取样,并完成填料击实试验、水泥计量试验、含水量试验、压实系数试验、K30试验等）.

2.现场准备：

（1）试验段相应施工、管理人员组织安排已均全部到位到位；

（2）试验段施工机械设备全部就绪；

（3）已打通通往试验段的施工便道.

(二)施工流程

1.第一层的压实

改良土施工前应将第一层土方压实,检测压实度达到90%以上.经报检压实度仍不合要求的,再重新进行碾压直至达到要求为止（以经监理工程师检验合格的试验检测报告为准）.

2.路基填筑

（1）填前碾压满足规范要求后,方可开始改良土方填筑.首先由测量队用全站仪重新进行放样,确定每20m中桩、边桩.用水准仪测出该层填铺厚度控制桩的标高（松铺系数初步定为1.16）.

（2）自卸汽车每车装土12m3,按松铺厚度30计算,则每车卸料面积为40m2.在填土范围内按5m×8m方格洒灰线,施工现场由专人指挥车辆按网格卸土.

（3）填筑采用纵向全断面水平填筑.

3.标高、松铺系数及平整度

（1）首先测出填料前各横断面左中桩、边桩标高,并标记出下一层松铺厚度的位置、每一层填料完成后,必须重新对填料松铺厚度顶标高进行复核.

（2）根据填筑前后高程差计算压实厚度,推算松铺系数.松铺系数等于（松铺高程-原地面或下承层高程）/（压实后高程-原地面或下承层高程）.

（3）摊铺填料时采用推土机粗平,平地机精平和人工修补相集合的施工工艺.

（4）试验检测人员在指定的里程位置取土样检测含水率并作详细记录.

4.水泥摊铺及拌合

（1）摊铺 填土松铺平整后,用白灰在顶面洒出5m*5m的方格,根据不同的水泥掺量计算出每个方格内所需的水泥量,采用机械配合人工的方式将水泥运至方格内,并均匀的摆放,经专业工程师确认后拆封,用铁锨摊铺均匀.

（2）拌合 摊铺完成后,首先用旋耕机进行初步拌合,然后用骅犁深翻,再用旋耕机拌1遍；现场施工时,经过4次拌、犁后,土和水泥拌合均匀,混合料颜色基本一致,厚度大致在35cm左右.

（3）试验室在指定位置取土样检测含水率,并计算拌合前后的含水率差值.

5.碾压及压实度

辗压时先慢后快、先轻后重、由两侧至中间、轮迹重叠1/3、最大速度不超过4km/h,辗压时应确保均匀,无漏压、无死角、无明显轮迹.

（1）改良土拌合均匀后,当土层在最佳含水量左右时（由试验人员抽检）,先用压路机快速静压一遍,然后用平地机精平,再用压路机弱振2遍,再强振碾压1遍后,试验人员开始用灌沙法跟踪检测压实度,直到达到标准,最后再用压路机静压一遍收光；

（2）辗压时先慢后快、先轻后重、由两侧至中间、轮迹重叠1/3、最大速度不超过4km/h,辗压时应确保均匀,无漏压、无死角、无明显轮迹.

（3）压实度

土方填筑压实度检测采用灌砂法,根据《客货共线铁路路基工程施工技术指南》TZ202-2008表5.3.6-3规定,基床以下路堤改良土填筑压实系数K≥0.90,地基系数K30≥80.0.每次检测压实度时每100m等间距检测2个断面6个点,每个断面左、中、右各1个点,左、右点距路基边缘1m处,不足100m按100m检测；检测地基系数时纵向每100m检查2个断面4个点,距路基边缘2m处2点、中间2点,不足100m按100m检查.

做压实度实验检测时,确保灌砂粒径符合规范要求,确保打洞深度和规格（h等于150cm的圆柱体）.

每层辗压开始后,试验工程师在振动辗压第1遍过后,每碾压一遍检测一次压实度和含水率,并将检测结果及时通知路基负责人并做好记录.

(三)试验段总结

1.通过试验段土方填筑的施工,依据现场检验结果,总结得出：

（1）最合适松铺厚度为30cm,松铺系数为1.16；

（2）最佳机械组合为：2台骅犁、1台路拌机、2台压路机、2台挖掘机、10台14m3运输车、1台推土机、1台平地机、1台装载机；

（3）最佳掺灰量

翻晒7天、含水率为23%左右的土方,最佳掺灰量为7%；

翻晒3天、含水率为26%左右的土方,最佳掺灰量为10%.

（4）最适宜的碾压遍数

静压1遍,弱振2遍,强振2遍,静压一遍收光,压实度≥90%,作为路基本体改良土施工方案；

（5）最合适的碾压速度：2.3Km/h+0.3时碾压效果最佳；

（6）含水率：含水率应控制在最佳含水率+2%时开始碾压效果最好.

2.注意事项

（1）务必确保机械设备完好,明确人员分工,施工安排合理有序,严格按照工艺要求施工.

（2）水泥改良土施工过程中,素土含水量、掺灰量直接影响改良土施工质量,施工过程中务必配备专人监测填料含水量、摊铺厚度、掺灰量及碾压质量.

（3）当下层水泥改良土检测合格后,上层不能连续施工时需要进行洒水养护,养护期不得少于7d,且注意控制改良土表面湿度.

（4）由于改良土施工过程中工序连续性强、机械与人工穿插作业,务必作好施工人员的安全教育工作,施工现场必须穿工作服、佩戴安全帽,听从安全人员管理.

三、结束语

本文笔者首先介绍了水泥改良土原理,接着以项目水泥改良土试验段为依托,详细介绍了水泥改良土施工工艺,最后根据试验段施工总结出如何根据试验数据确定最佳水泥改良土施工方案以及改良土施工过程中的注意事项.同时通过本试验段施工,摸索并总结出了一套路基土方改良填筑施工最合理的施工组织和施工工艺,并总结出如何依据招标文件的技术及质量标准进行规范的程序管理方法和质量控制手段；摸索并总结高含水率的粉土的改良参数,总结出适宜的松铺厚度、不同自然条件下最佳碾压机械设备组合、最合适的碾压遍数和碾压速度；收集相关数据,得出不同含水率的土方改良所需的最佳水泥掺入量,为因保障工期而需要的最经济的投资预算提供详实的数据.本文为项目后续大规模施工水泥改良土提供了蓝本,并且具有铁路路基改良土施工的普遍参考价值.