平原站货场扩建工程货1—货2股间路基地基处理施工方案的研究

　　该工程位于山东省德州市平原县境内，平原地区土质主要为粉质黏土，粉质黏土的水稳定性较差，遇水后极易使原地面表层土松散不成形，强度丧失。由于2013年6～8月份连续降雨，降水量达到630.2mm，远超该地区年均降水量507.5mm，且因该地段地势较低，地面坑洼不平，造成新建货场内地基表层土质含水量过高，受饱和土毛细水上升作用影响，导致货场内地基承载力达不到设计标准，制约工程实施。经先后对原地面地基采取降水、翻挖晾晒等处理措施后，于2013年11月份对原地面地基承载力进行了压实、检测试验，试验结果表明原地基经降水、翻挖晾晒后原状土的粘聚性、强度仍然较差，不能满足设计地基承载力要求。为保证新建货场地基稳定及路基施工质量，尽早投产启用，需对地基表层进行加固处理。

 

　　1方案比选

 

　　原施工设计图地基处理方案为：新建货场内清除地基表层0.2m种植土，清除完成后进行压实，然后回填普通土。

 

　　通过施工现场实地调查并结合当地地材分布实际情况，提出了两套方案从施工工艺、施工质量、投资控制等方面进行比选。

 

　　1.1石灰改良土方案

 

　　采用石灰改良土进行换填加固，加固深度0.5m（含清除表层后的0.2m），采用路拌法施工。为确定最优石灰掺入量，按照路基填筑压实工艺试验要求，分别按石灰掺入量4%、6%、8%、10%改良土进行摊铺、碾压做试验段，采用地基系数和地基承载力双指标进行试验检测，以确认在满足设计地基承载力情况下最优石灰掺入量。试验报告对比分析见表1所示。
 

 

　　根据试验结果确定石灰改良土的最优石灰掺入量为8%。该方案的优点是：施工工艺成熟、固结后期强度好、不渗水、投资较小。该方案的缺点是：因土质含水量较大，拌合均匀较为困难；施工准备、拌合时间较长，在强度达到要求前需要一定的养护时间；大风天气时，石灰粉易对周围环境产生一定的污染。工程量增减数量：石灰改良土增加139083m3，货场路基填土减少84127m3，增加投资750.1万元。

 

　　1.2碎石垫层方案

 

　　地基表层0.2m种植土清除完成后，铺设碎石垫层，碎石垫层厚0.35m。碎石垫层使地基表层具备一定的承载力，便于施工机械进行施工。同时，碎石垫层作为隔断层，防止地基毛细水上升，保持垫层以上货场填土路基的稳定。该方案优点是：施工简便迅速、分层摊铺完成后即可进行碾压、透水性好、强度高、刚度大、变形小。该方案缺点是：需要大量级配较好的碎石，运输距离较远、投资较大。工程量增减数量：碎石垫层增加67331m3，货场路基填土减少78887m3，增加投资837.6万元。

 

　　1.3方案比选

 

　　综合考虑技术、工期、经济等方面的因素，货场地基处理方案采用石灰土改良方案。

 

　　2石灰改良土配合比的选择与优化

 

　　2.1地质条件

 

　　该货场内地表分布有第四系全新统人工填土（Q4ml）（主要为素填土），其下为第四系全新统冲积（Q4al）粉质黏土、粉土、粉砂、细砂，上更新统积（Q3al）粉质黏土、粉土等。详述如下：

 

　　（1）素填土（Q4ml）：主要为路基填土，以粉质黏土为主，黄褐色，硬塑。层厚0～3.0m，路基填土基本承载力σ0=120kpa，岩土施工工程分级为II级普通土。

 

　　（2）粉质黏土、粉土互层（Q4al）：粉质黏土，黄褐色，褐黄色，软塑，局部硬塑；粉土，潮湿-饱和，稍密，局部中密，层厚4.4～12.2m，层底标高5.1～14.4m，σ0=130kpa，II及普通土。

 

　　2.2石灰改良土填料

 

　　路基填料来源于平原县城西部龙门水库取土场，土样经实验室检测，其液限WL（%）为27.6，塑限WP（%）为15.9，塑性指数IP为11.7，最大干密度ρbmax（g/cm3）为1.84，最优含水量ωopt（%）为12.5，该土样为低液限粉质黏土，进行改良。

 

　　改良土外掺料石灰来源于济南市平阴县，生石灰宜采用合格建筑钙质生石灰，其石灰的CaO+MgO含量不小于80%，CO2含量不大于9%，未消化残渣含量（5mm圆孔筛余）不大于15%。

 

　　2.3外掺料剂量

 

　　石灰剂量以石灰质量占全部粗细土颗粒干质量的百分率表示，即石灰剂量=石灰质量/干土质量。

 

　　根据实验室出具的土工试验报告，按石灰土层的厚度和石灰土的干密度及石灰剂量，计算出每平方米需用的石灰用量。

 

　　石灰土地基处理深度为50cm，其中：下层30cm，上层20cm，石灰掺入剂量为8%，石灰土的最大干密度为1.84g/cm3。

 

　　（100/8）*X+X=1840………设X为石灰重量

 

　　X=136.3（kg）………每立方米所需石灰量

 

　　每立方米石灰土所需加灰量（30cm）

 

　　136.3*（1*1*0.3）=40.89（kg）

 

　　每立方米石灰土所需加灰量（20cm）

 

　　136.3*（1*1*0.2）=27.26（kg）

 

　　3实施过程中采取的质量控制措施

 

　　3.1原材料质量控制

 

　　石灰采用生石灰，选用的石灰质量应符合规范规定，宜采用合格建筑钙质生石灰，其石灰的CaO+MgO含量不小于80%，CO2含量不大于9%，未消化残渣含量（5mm圆孔筛余）不大于15%。石灰改良土外掺料应分类堆放、与原地面架空隔离，并有防风、雨设施，防止材料受潮、变质。生石灰在使用前7～10天应充分消解，消解后的石灰将产生一定的温度，不产生扬尘，也不过湿成团，成为能通过5mm筛孔的粉状，并且要尽快使用，混合料应不含有大于15mm的土块和未消解的石灰颗粒。

 

　　3.2实施过程中质量控制

 

　　（1）本段改良土工程属大面积施工，改良厚度为50cm，合理的现场放料及均匀的拌合尤为关键。石灰和土料按标准卸入场地之后，初次拌合由挖掘机完成，挖掘机尽量将土质拌合均匀，然后推土机大致平整，在初平的同时，辅助拌合机械为旋耕犁机，旋耕犁机进行来回翻整，第一遍由中心向两侧，第二遍再由两侧像中心翻整，最后由路拌机拌一遍，保证改良土拌合质量及拌合均匀。

 

　　（2）施工过程中，严格按照铁路路基施工技术指南规定的“三阶段、四区段、八流程”的施工工艺组织施工，改良土每层填筑压实厚度不超过30cm，两工作段的纵向搭接长度不小于2m，混合料中不含超尺寸颗粒土块、未消解石灰颗粒和素土层，压实机械采用重型振动型压路机，严格按照经试验确定的工艺参数进行碾压施工，碾压遍数不少于六遍，行驶速度不超过3km/h，碾压时，各区段交接处应互相重叠压实，纵向搭接长度不得小于2.0m，纵向行与行之间的轮迹重叠不小于0.4m，上下两层填筑接头应错开不小于3.0m，每层施工完毕，检验合格后方可进行下道工序施工，确保路基压实施工质量。

 

　　（3）改良土填筑施工质量检验采用地基系数K30（Mpa/m）和压实系数K双指标进行质量控制，碾压成型后的路基面压实系数应大于0.90，地基系数K30应大于80Mpa/m。

 

　　4结语

 

　　该段路基地基采用石灰改良土处理于2014年2月至2014年4月施工完毕，

 

　　经检测，地基承载力检测数据全部达到设计要求，从根本上解决了因土质含水量较高，填料无法压实，地基承载力不能满足设计要求问题，同时石灰改良土固结后期强度好、不渗水，且较碎石垫层处理方案投资小，节省了投资87.5万元，取得了良好地技术、经济效益。

 

　　参考文献：

 

　　[1]TB10001-2005铁路路基设计规范[S]

 

　　[2]TB10106-2010铁路工程地基处理技术规程[S]