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1、高速铁路路基填料高速铁路路基填料选择与施工技术选择与施工技术 基床表层基床表层级配资料的预备级配资料的预备 级配资料可外购碎石和石屑。级配资料可外购碎石和石屑。或采用天然的砂卵石或砂砾破碎配或采用天然的砂卵石或砂砾破碎配制。制。 分分202040mm,1040mm,1020mm20mm，10mm10mm以下三种集料。以下三种集料。给给料料斗斗二二级级双双层层振振动动筛筛配配 料料 斗斗一一级级振振动动筛筛拌拌 合合 机机出出料料斗斗破碎机破碎机种类调整种类调整加加 水水4cm4cm4cm4cm1cm1cm24cm24cm12cm12cm1cm1cm24cm24cm12cm12cm 室内击实实验
2、阐明：级配碎石室内击实实验阐明：级配碎石的击实效果对含水量不太敏感，但的击实效果对含水量不太敏感，但存在一个相对适宜的含水量范围。存在一个相对适宜的含水量范围。即即68%68%，此时易于击实，相应的干，此时易于击实，相应的干密度最大。含水量密度最大。含水量3.55%3.55%时，干密时，干密度降低，当含水量小于度降低，当含水量小于3%3%时，不宜时，不宜击实，相对干密度较小。击实，相对干密度较小。但对级配砂砾石和级配碎石必需严厉控制但对级配砂砾石和级配碎石必需严厉控制其细集料的液限和塑性指数，亦即严厉控其细集料的液限和塑性指数，亦即严厉控制制0.5mm以下细粒土的含量，细粒土含量以下细粒土的含
3、量，细粒土含量过高，将使塑性指数增大，降低集料的强过高，将使塑性指数增大，降低集料的强度和刚度，同时其水稳性也差。度和刚度，同时其水稳性也差。 基床表层施工基床表层施工 基床表层填筑，分两层施工，基床表层填筑，分两层施工，下层为下层为0.35m，上层为，上层为0.25m。每层施工工艺流程分四区段八流每层施工工艺流程分四区段八流程。程。验收基床底层区段验收基床底层区段 拌和运输区段拌和运输区段 摊铺碾压区段摊铺碾压区段 检测实验区段检测实验区段 图6-9 基床表层填筑施工工艺流程1 1验收基床底层区段验收基床底层区段 丈量中线程度，检查几何尺寸，丈量中线程度，检查几何尺寸，核对压实规范，使其到达
4、基床底层验核对压实规范，使其到达基床底层验收规范。对不符合规范的基床底层进收规范。对不符合规范的基床底层进展修整，使其到达基床底层规范要求。展修整，使其到达基床底层规范要求。 2拌和运输区段 1) 基床表层搅拌采用厂拌，原资料必需进展材质及级配实验，材质及级配均要符合设计及规范要求。 2) 正式拌和前，必需先调试所用厂拌设备，使混和料的颗粒组成及含水量符合规定要求。 3) 拌和好的混和料要尽快运到铺筑现场，并进展碾压。用平地机摊铺混和料的，根据运输车的运输才干，计算每车混和料摊铺面积，等间隔堆放成堆；用摊铺机摊铺的，那么与摊铺机才干相互协调，减少停机待料情况。 3摊铺碾压区段 1)基床表层摊铺
5、第一层采用平地机进展摊铺。用平地机将混和料按松铺厚度摊铺均匀，对不均匀处及坑洼处人工进展调整。 2)基床表层摊铺第二层，采用摊铺机进展摊铺。摊铺方法由实验段确定。3)3)碾压采用振动压路机，先静压碾压采用振动压路机，先静压后振动碾压，碾压要遵照先轻后重、后振动碾压，碾压要遵照先轻后重、先慢后快的原那么。直线段由两侧先慢后快的原那么。直线段由两侧路肩向路中心碾压，即先边后中；路肩向路中心碾压，即先边后中；曲线段由内侧路肩向外侧路肩进展曲线段由内侧路肩向外侧路肩进展碾压。碾压时沿纵向重叠碾压。碾压时沿纵向重叠0.4m0.4m，横，横缝衔接处应搭接，搭接长度不少于缝衔接处应搭接，搭接长度不少于2m2
6、m。4 4检测实验区段检测实验区段 1 1基床表层检测：按照基床表基床表层检测：按照基床表层压本质量规范及检测方法和频度进层压本质量规范及检测方法和频度进展检测。基床压实假设达不到要求，展检测。基床压实假设达不到要求，要分析缘由，重新补压，直到满足要要分析缘由，重新补压，直到满足要求。求。 2 2基床外表修整养护：部分外基床外表修整养护：部分外表不平整要洒水补平并补压，使其外表不平整要洒水补平并补压，使其外形质量到达设计要求。曾经施工的基形质量到达设计要求。曾经施工的基床外表制止任何车辆通行。床外表制止任何车辆通行。每作业面摊铺碾压机具组合每作业面摊铺碾压机具组合1 1采用平地机摊铺：采用平地
7、机摊铺：1 1台大功率推台大功率推土机、土机、1 1台平地机、台平地机、1 1台重型自行式台重型自行式震动压路机、震动压路机、2 2台冲击夯、台冲击夯、5 5台以上台以上自卸汽车；自卸汽车；2 2采用摊铺机摊铺：采用摊铺机摊铺：1 1台摊铺机、台摊铺机、1 1台重型自行式震动压路机、台重型自行式震动压路机、2 2台冲台冲击夯、击夯、5 5台以上自卸汽车。台以上自卸汽车。施工参数施工参数 一个摊铺区段长度以120150m为宜。 摊铺前对下承层进展地基系数K30复测，对不合格地段进展处置，确保下承层无质量隐患。 下层虚铺厚度40cm，碾压后为35cm，下层铺筑两侧各超宽30cm，碾压成型后切掉；上
8、层铺筑前先砌护肩，有利于控制路基面高程，靠护肩30cm范围，用冲击夯夯实。合理的碾压遍数合理的碾压遍数基床表层下层：先静压基床表层下层：先静压2 2遍，再弱遍，再弱振振1 1遍，强振遍，强振3 3遍，弱振遍，弱振1 1遍，最后遍，最后再静压再静压2 2遍收光平整外表。遍收光平整外表。基床表层上层：先静压基床表层上层：先静压2 2遍，再弱遍，再弱振振1 1遍，强振遍，强振2 2遍，弱振遍，弱振1 1遍，最后遍，最后再静压再静压2 2遍收光平整外表遍收光平整外表施工控制施工控制级配碎石铺筑碾压的含水量应在级配碎石铺筑碾压的含水量应在3.5%3.5%以以上。小于上。小于3.5%3.5%时，一那么碾压
9、困难，二时，一那么碾压困难，二那么地基系数那么地基系数K30K30和颗粒间孔隙率和颗粒间孔隙率n n达达不到要求。思索水分损失，消费时含水不到要求。思索水分损失，消费时含水量可适当提高量可适当提高12%12%。含水量为。含水量为3.55%3.55%时，时，碾压后马上到达很高强度，到达地基系碾压后马上到达很高强度，到达地基系数检测要求所需放置时间短，在数检测要求所需放置时间短，在2 2天以内。天以内。含水量为含水量为78%78%时，碾压后不能很快到达时，碾压后不能很快到达很高强度，到达地基系数很高强度，到达地基系数K30K30检测要求所检测要求所需放置时间在需放置时间在3 3天左右。天左右。编压
10、实方法方法nn核子密度核子密度仪nn灌水法灌水法K30/Mpa/mK30/Mpa/m第一天第一天第三天第三天第一天第一天第三天第三天第一天第一天第三天第三天1#1#静静压2+2+弱振弱振1+1+强强振振2+2+弱振弱振1+1+静静压2 218.418.418.018.019.219.219.219.2112112163163静静压2+2+弱振弱振1+1+强强振振3+3+弱振弱振1+1+静静压2 216.516.515.215.217.317.316.816.8196196静静压2+2+弱振弱振1+1+强强振振4+4+弱振弱振2+2+静静压2 214.614.615.815.815.315.31
11、5.215.21261261851852#2#静静压2+2+弱振弱振1+1+强强振振2+2+弱振弱振1+1+静静压2 218.518.517.617.619.219.218.818.8128128172172静静压2+2+弱振弱振1+1+强强振振3+3+弱振弱振1+1+静静压2 212.612.612.412.412.512.512.812.8142142221221静静压2+2+弱振弱振1+1+强强振振4+4+弱振弱振2+2+静静压2 212.712.712.612.612.912.912.812.81301301891893#3#静静压2+2+弱振弱振1+1+强强振振2+2+弱振弱振1+1
12、+静静压2 218.018.018.018.018.718.718.218.2120120164164静静压2+2+弱振弱振1+1+强强振振3+3+弱振弱振1+1+静静压2 213.213.213.013.013.013.012.912.9182182234234静静压2+2+弱振弱振1+1+强强振振4+4+弱振弱振2+2+静静压2 212.612.612.412.413.213.212.812.8120120186186 级配碎石的配合比宜选为级配碎石的配合比宜选为202040mm40mm碎石：碎石：101020mm20mm碎石：小于碎石：小于10mm10mm砂砾砂砾=25:25:50=25
13、:25:50或或30:20:5030:20:50。 不宜不宜20:30:5020:30:50施工本卷须知施工本卷须知 拌和好的级配碎石搁置时间过久宜出拌和好的级配碎石搁置时间过久宜出现离析景象，会导致在摊铺过程中出现离析景象，会导致在摊铺过程中出现粒料不均匀，产生集料窝。并且由现粒料不均匀，产生集料窝。并且由于离析后松散的级配碎石具有较好的于离析后松散的级配碎石具有较好的透水性能，天气变化不易控制其含水透水性能，天气变化不易控制其含水量，过大的含水量会浸软基床底层填量，过大的含水量会浸软基床底层填料，从而对碾压后的测试结果产生很料，从而对碾压后的测试结果产生很大影响，因此级配碎石宜随拌随用。大
14、影响，因此级配碎石宜随拌随用。路堤本体及基床底路堤本体及基床底层施工完后不要施工完后不要急于刷坡，急于刷坡，为保保证基床表基床表层边缘压实度以及度以及压路机作路机作业平安，平安，应适当适当加加宽铺筑断面，加筑断面，加宽值以以404050cm50cm为宜。宜。级配碎石的配碎石的摊铺碾碾压应遵照遵照“先两先两侧后中央，先静后中央，先静压后振后振压再静再静压的的施工施工顺序，作序，作业面上不面上不调头不不转弯弯的原那么的原那么进展全断面碾展全断面碾压。碾压时，压路机轮迹应重叠碾压时，压路机轮迹应重叠1/31/3，并保证路基边缘及加宽部位压本质并保证路基边缘及加宽部位压本质量，对于压路基不易到达的部位
15、，量，对于压路基不易到达的部位，应采用冲击夯等其他压实设备进展应采用冲击夯等其他压实设备进展处置。处置。几点领会几点领会级配碎石的大小配碎石的大小颗粒配比粒配比对施工施工质量有重要影响，只需量有重要影响，只需经过实验才干才干确定不同粒径的配合比。确定不同粒径的配合比。严厉控制填料的含水量，并控制填料的含水量，并经过实验确定合理的碾确定合理的碾压遍数。遍数。采用采用颗粒粒间孔隙率孔隙率nn控制控制级配碎配碎石的石的压本本质量更量更为合理。合理。含水量含水量对K30K30的的测试结果有重要影果有重要影响。响。基床底层改良土施工技术基床底层改良土施工技术石灰土强度构成机理石灰土强度构成机理 在细粒土
16、中掺入适量的石灰，并在最正确含水量下拌匀压实，使石灰与土发生一系列的物理、化学作用，从而使土的性质发生根本的变化。 普通分四个方面，第一是离子交换作用；第二是结晶硬化作用；第三是火山灰作用；第四是碳酸化作用。离子交换后使粘土胶团双电层中的电离子交换后使粘土胶团双电层中的电动电位降低，分散层减薄，添加了土动电位降低，分散层减薄，添加了土粒间的范德瓦尔力；粒间的范德瓦尔力；火山灰反响将生成含水硅酸钙、铝酸火山灰反响将生成含水硅酸钙、铝酸钙等胶凝物质；钙等胶凝物质；石灰碳化后变为碳酸钙晶粒；石灰碳化后变为碳酸钙晶粒；石灰结晶是指氢氧化钙由原来的松散石灰结晶是指氢氧化钙由原来的松散的无定型形状变为晶体
17、形状，只需有的无定型形状变为晶体形状，只需有水和空气存在，不论石灰土混合料处水和空气存在，不论石灰土混合料处于松散形状或密实形状，于松散形状或密实形状， 上述4个物理化学变化总是不断进展，直到石灰中的活性氧化钙、活性氧化镁反响终了为止。石灰本身的碳化与结晶作用主要是石灰本身反响的结果，反响的程度与土质的变化影响不大。即无论石灰与何种土进展改良加固，只需石灰剂量保证，石灰的剂量满足要求，石灰的碳化与结晶过程是不会有太大的差别的。离子交换、火山灰反响不仅受石灰质量、剂量的影响，而且土本身的各种性能将显著地影响到这两种作用的程度和结果，不同的土质与这两种反响过程会有显著的差别。 石灰改良土早期强度的
18、构成关键在于离石灰改良土早期强度的构成关键在于离子交换和火山灰反响的程度大小。子交换和火山灰反响的程度大小。根据离子交换反响的原理，土颗粒上进根据离子交换反响的原理，土颗粒上进展反响才干的大小之一是取决于土的外展反响才干的大小之一是取决于土的外表积的大小，二是取决于土的交换容量表积的大小，二是取决于土的交换容量的多少。当石灰中的钙离子与土粒之间的多少。当石灰中的钙离子与土粒之间发生离子交换反响时，交换的部位都是发生离子交换反响时，交换的部位都是在土颗粒的外表上进展的，所以，土粒在土颗粒的外表上进展的，所以，土粒的外表积越大，可交换的部位也就越多，的外表积越大，可交换的部位也就越多，从而呵斥的效
19、果也就越显著。从而呵斥的效果也就越显著。 火山灰反响生成的产物是一种具火山灰反响生成的产物是一种具有很高水稳性的凝胶物质，依托这种有很高水稳性的凝胶物质，依托这种产物将土的颗粒胶连、包裹在一同，产物将土的颗粒胶连、包裹在一同，构成石灰土的早期强度。影响这一过构成石灰土的早期强度。影响这一过程的要素一是取决于外因条件，如周程的要素一是取决于外因条件，如周围环境的温度和湿度，石灰的质量与围环境的温度和湿度，石灰的质量与剂量；二是取决于内因条件，主要是剂量；二是取决于内因条件，主要是指土本身的土质要素。当外界条件充指土本身的土质要素。当外界条件充分满足的条件下，内因即土质要素就分满足的条件下，内因即
20、土质要素就起着决议性的作用了。起着决议性的作用了。 首先，不同的土成分对火山灰反首先，不同的土成分对火山灰反响其这至关重要的作用。研讨阐明，响其这至关重要的作用。研讨阐明，其火山灰反响的氧化物只是具有活性其火山灰反响的氧化物只是具有活性的二氧化硅和三氧化二铝，这些活性的二氧化硅和三氧化二铝，这些活性的氧化物与石灰作用，生成凝胶物质，的氧化物与石灰作用，生成凝胶物质，而那些非活性的原生矿物，如石英、而那些非活性的原生矿物，如石英、云母、长石类在碱条件下是不发生反云母、长石类在碱条件下是不发生反响的。响的。 因此经过物理的和化学的作用，石灰改良土发生聚会，由于胶凝物生成，构成了凝胶聚会构造。随着龄
21、期的增长，棒状及纤维状结晶体构成，并不断生长，构成了结晶体的网架构造。随着龄期的继续增长，胶凝构造层加厚，结晶的网架构造加密，构成了胶凝结晶的网状混合构造。离子交换反响使泥土胶体絮凝，土离子交换反响使泥土胶体絮凝，土的湿坍性得到了改善，使石灰土获的湿坍性得到了改善，使石灰土获得初期的水稳性；碳酸化反响与火得初期的水稳性；碳酸化反响与火山灰反响对提高石灰土的强度与稳山灰反响对提高石灰土的强度与稳定性起决议性作用。当他们的生成定性起决议性作用。当他们的生成物处于胶凝形状时，石灰土构造属物处于胶凝形状时，石灰土构造属凝聚构造，随着结晶网架的构成，凝聚构造，随着结晶网架的构成，逐渐向结晶缩合构造转化，
22、其刚度逐渐向结晶缩合构造转化，其刚度不断添加。不断添加。水泥土强度构成机理水泥土强度构成机理 水泥与土拌和后，由于土的影响，水水泥与土拌和后，由于土的影响，水化反响进展较缓慢。水泥的矿物成分化反响进展较缓慢。水泥的矿物成分在土中先与水进展剧烈的水解和水化在土中先与水进展剧烈的水解和水化反响，同时在溶液中分解出氢氧化钙反响，同时在溶液中分解出氢氧化钙并构成其他水化物。当各种水化物生并构成其他水化物。当各种水化物生成后，有的本身继续硬化构成水泥骨成后，有的本身继续硬化构成水泥骨架具有强度；有的那么同有活性的土架具有强度；有的那么同有活性的土进展反响。进展反响。 水泥土强度增长的根本原理是基于水泥土
23、强度增长的根本原理是基于水泥与土之间的物理化学反响，不水泥与土之间的物理化学反响，不仅存在水泥的水化硬化，而且伴随仅存在水泥的水化硬化，而且伴随着土体与水泥水化物的相互作用，着土体与水泥水化物的相互作用，水泥土的强度构成主要有水泥土的强度构成主要有4 4个层次：个层次：土的固有构造，物理改良，水泥硬土的固有构造，物理改良，水泥硬化，硬凝反响。其中水泥硬化对强化，硬凝反响。其中水泥硬化对强度的奉献最大。度的奉献最大。粘土粘土水水水泥水泥水泥水化水泥水化物理吸附物理吸附离子交换离子交换Ca(OH)2Ca(OH)2CSHCSH水泥土孔隙水水泥土孔隙水Ca(OH)2Ca(OH)2饱和否饱和否粘土粘土C
24、a(OH)2Ca(OH)2硬凝反响硬凝反响CSHCSH等水化物等水化物是是CSHCSHCa2+ Ca2+ CaOCaO， OHOH粘土粘土物物理理吸吸附附离离子子交交换换物物 理理 改改 良良土土CSHCSH减减 少少减减 少少否否图图1 1 水泥硬化反响方式表示图水泥硬化反响方式表示图 水泥与粘土拌和后，水化产生Ca(OH)2和CSH等水化物，Ca(OH)2随即被土质吸收。假设水泥土孔隙水仍处于Ca(OH)2过饱和形状，那么CSH等水泥水化物将正常生成；且由于有富余的Ca(OH)2存在，土中活性物量变得以与Ca(OH)2进展充分的硬凝反响，生成CSH等水化物。在这种情况下，水泥土可得到较高的
25、强度。 假假设水泥土孔隙水已不再水泥土孔隙水已不再为Ca(OH)2Ca(OH)2所所饱和，那么土和，那么土质将将继续吸收生成吸收生成CSHCSH所所需的需的Ca2+Ca2+，OHOH，使水泥水化生成的，使水泥水化生成的CSHCSH量大大减少。而土中的活性物量大大减少。而土中的活性物质因得不因得不到足到足够的的Ca(OH)2Ca(OH)2，而不能，而不能发生硬凝反响，生硬凝反响，因此因此导致水泥土致水泥土强度降低。度降低。改良土的击实实验改良土的击实实验改良土的无侧限抗压强度实验改良土的无侧限抗压强度实验水泥或石灰的剂量测定水泥或石灰的剂量测定EDTA滴定法滴定法 改良土的施工要求改良土的施工要
26、求 改良土的施工目的是要得到一个掺入料剂量符合规定、水和掺入料分布均匀、密实度大的混合料，经过养生后，改良土成为一种结硬的整体性资料，而且外表平整、具有规定的路拱，能满足构造的运用要求。改良土的施工拌和方法改良土的施工拌和方法 第一种方法是就地拌和法或称路拌法。采第一种方法是就地拌和法或称路拌法。采用这种方法时，先将要改良的土沿线路用这种方法时，先将要改良的土沿线路挖的就地土或从附近取土坑中挖的经选择挖的就地土或从附近取土坑中挖的经选择的土摊铺在下承层上，整形后在上摊铺的土摊铺在下承层上，整形后在上摊铺掺入料，然后用拌和机进展拌和，并进展掺入料，然后用拌和机进展拌和，并进展整平和压实。整平和压
27、实。第二种方法是用挪动式拌和机沿线路拌和。第二种方法是用挪动式拌和机沿线路拌和。这种方法经常用于大的工程，在美国运用这种方法经常用于大的工程，在美国运用的最多。的最多。第三种方法是中心站拌和法或称集中第三种方法是中心站拌和法或称集中拌和法，即集中在某一场地通常在拌和法，即集中在某一场地通常在取料厂，用固定式拌合机拌和水泥取料厂，用固定式拌合机拌和水泥土混合料，用自卸卡车将拌成的混合土混合料，用自卸卡车将拌成的混合料运送到铺筑工地，然后进展摊铺和料运送到铺筑工地，然后进展摊铺和压实。压实。国内常用的方法是路拌法。国内常用的方法是路拌法。改良土混合料各成分用量计算方法改良土混合料各成分用量计算方法
28、 以水泥土为例，设水泥土的厚度为hm、宽度为bm，那么所需的水泥土混合料可用下式计算。 在计算水泥土混合料中的资料数量时，水泥的剂量按干土质量的百分率%计，即剂量=水泥/干土质量而水的数量那么按土和水泥的总干质量的百分率%计。 混合料中水的数量PWt：PW=Pm 混合料中干土的质量Pst：混合料中水泥的质量Pct：由于天然形状下的土通常都含有一定数量由于天然形状下的土通常都含有一定数量的水，因此必需的水，因此必需对水和土的水和土的质量量进展校正。展校正。 如天然形状下土的含水量如天然形状下土的含水量为00% %，那么那么应该向混合料中添加的水量向混合料中添加的水量为： 同同时，天然形状土的，天
29、然形状土的质量量应该是：是：改良土的施工技改良土的施工技术 最正确的碾最正确的碾压方式方式为：静：静压2遍，遍，根本根本稳定土体和定土体和压实表表层；弱振；弱振23遍，遍，保保证深深层土体密土体密实；继续静静压23遍，遍，压实弱振弱振时破坏的表破坏的表层，并使之平整、，并使之平整、光光洁。 水泥土不适宜水泥土不适宜强振碾振碾压、采用弱、采用弱振或静振或静压。问题：问题：1、水泥土压实系数达不到要求？、水泥土压实系数达不到要求？水泥改良粉粘土后，土中粘粒含量降低，土粒水泥改良粉粘土后，土中粘粒含量降低，土粒间粘聚力减小，同时碾压时侧向不存在约束，间粘聚力减小，同时碾压时侧向不存在约束，导致压实系数偏低。导致压实系数偏低。2、水泥土压实与检测的时效性、水泥土压实与检测的时效性 ？水泥土碾压水泥土碾压68遍根本上到达最正确效果，超遍根本上到达最正确效果，超越越8遍以后，由于施工时间长，水分损失过多，遍以后，由于施工时间长，水分损失过多，压实系数增长幅度很小，有时会下降。在水泥压实系数增长幅度很小，有时会下降。在水泥的初凝时间内完成碾压和检测。的初凝时间内完成碾压和检测。 3、施工景象？、施工景象？碾压时外表出现横向裂痕，水分散失快，极易碾压时外表出现横向裂痕，水分散失快，极易呵斥起皮、分层景象呵斥起皮、分层景象
