哈大铁路路基过渡段级配碎石配合比设计与现场检测

哈大铁路路基过渡段级配碎石配合比设计与现场检测摘要：通过分析路基过渡段级配碎石配合比设计，加强现场施工控制，多个检测技术指标，确保路基填筑质量。1前言高速铁路以其快速、可靠、舒适、经济等特点，赢得了良好的经济和社会效益，是铁路发展方向；众多的优越性，必然有着更高的施工质量要求，对于保证施工质量提出了更严峻的考验。高速铁路高安全性、高舒适性要求轨道结构在列车荷载长期动力作用下保持高平顺性，这就要求严格控制路基、桥涵和隧道工程的工后沉降。从概念上来看，差异沉降包含在不均匀沉降中，不均匀沉降、均匀沉降则包含在工后沉降中。线路设计、施工的目的就是要最大限度地减少工后沉降、消除不均匀沉降。从满足列车高速、安全、舒适度要求出发，控制线路的沉降满足规范要求是最终目标，追求差异沉降、不均匀沉降为零是线下工程的理想目标。为了能满足路基沉降要求，在路桥、路隧道等设置了过渡段，最大限度减少路基差异沉降。目前从已建成的高速铁路来看，成败的关键在于路基的施工，路基的成败关键在于过渡段。过渡段的填筑要求合格的原材料、合理的配合比、科学的施工控制和必要的检测方法，确保填筑质量。填料使用掺加5%P.O42.5水泥的级配碎石；现场检测项目孔隙率n、动态变形模量Evd、静态变形模量Ev2、地基系数K30、压实系数K，五项技术指标必须同时满足规范及文件要求，才能证明过渡段的填筑是合格的。2填料技术要求及配合比设计2.1填料技术要求填料的选取上依据《客运专线铁路路基工程施工质量验收补充标准》（铁建设[2005]160号），哈大公司专门为路基填筑下发的哈大客专技质[2008]116号文件。碎石颗粒中针状、片状碎石含量应不大于20%；质软、易破碎的碎石含量不得超过10%；黏土团及有机物含量不得超过2%；过渡段掺加3%~5%P.O42.5水泥的级配碎石碎石碎石级配范围应符合表1的规定：表1过渡段用碎石级配范围绞级配编号信通过筛孔班（茄m文m京）质量百分率箩（群%透）跃50迷40与30丈25异20插10雁5森2.5摩0.5较0.075四1垃100岔95-100取—爪—嫁60-90定-犬30-65亭20-50拣10-30源2-10帜2朴-想100正95-100默-绘60-90价-正30-65棵20-50偿10-30堂2-10下3待-耀-猎100去95-100辽-睛50-80秋30-65多20-50悄10-30睁2-102.2配合比设计2.2.1级配范围的选择配合比的选择依据尽量减少孔隙率，保证密实度，而且要求级配合理。根据表1碎石的级配范围，结合现场碎石的规格最大粒径31.5mm，选择编号2为级配范围。选用粒径5~10mm，10~20mm，16~31.5mm三规格的碎石进行掺配。对于细集料的选择上可以选择粗砂，也可以选择石粉，但为了保证混合料的质量，选择石粉作为细集料。掺粗砂的混合料颗粒间的粘结力极差，很难使混合料粘结成型；选择石粉作为细集料来填充空隙，粘结力好，颗粒间的相容性好，有利于现场施工和保证施工质量。最终确定选择粒径5~10mm，10~20mm，16~31.5mm和石粉四种规格作为填料。在料原地取4种规格有代表性的试样足够数量，将4种原材料分别进行筛分，分析筛采用碎石筛及砂石筛，筛分结果如表2表24种规格碎石颗粒分析筛孔通过率膀王蓝灿良磨叉献堡艺奔哭邮漏劣净爹运坊笛肺跟问茎塔拍阻愉青乒40无100光100坚100家100肠100窗30死75排100饮100局100乏97.5销20营2毁78蛋100粱100消75苗5箩0负0烟35判100退47.5凳2.5音0激0准0铅88逆35醋0.5祝0充0娱0零67晴20汇0.075岸0掏0亚0际20喉62.2.2级配计算在配合比设计中，可以采用计算法，根据标准条件的要求列出如下方程式求解：a1b1+a2b2+a3b3+a4b4=10095≤a1c1+a2c2+a3c3+a4c4≤10060≤a1d1+a2d2+a3d3+a4d4≤90澡3睛0御≤侮a1e1+a河2e2+a3偏e3+a4e植4怀≤讽65奉2暗0牌≤妻a幻1f姿1+a貌2f巡2+a批3f垦3+a零4f抬4削≤爆50刃1自0兰≤胶a洗1g拉1+a前2g腐2+a捐3g狗3+a厘4g姿4枝≤斩30职2故≤妻a1h1+a喂2h2+a3冒h3+a4h塞4合≤当10忘a1~a婚4校表示各规格料兴用量比例（未棉知量）桐，款b繁i~h诵i提（俩i=1~铃4路）分别表示各亮规格料在某粒猜径处的质量通宵过百分率（已蒙知量）逆，弓10愚0伐，虏9棉5忙…勿…挣2励，喇1虫0点等分别表示混月合料在该粒径君处质量通过百始分率的上限和水下限；计算法舅计算的结果较肢为精确，但是驼解篮8坦个不等式方程乏，需要使用线揭性回归构分析，计算过辩程复杂，在试向验中不易操作北，在施工过程棍中一般采用图根解法进行寸配合比钳设计。霜图解法是一种君近似的方法，俊简单而方便，从下面介绍一下碗图解法：刮1悄）搅在普通坐标纸对上作出辉图比1慈所示任意大小亦的长方形并连颂接对角命线遥O康O此’塔,稀此线即表示标突准级配曲线。酷2丝）跨在纵轴上用筛劳孔通过率中值急，就引平行线与对灾角古线木O恩O楚’容相交，再从交流点作垂线与横牙轴相交，交点伏即作为该筛孔颗孔径辛（幅m艇m任）的位置。零3鹅）颗将肿4铁种规格的颗粒暗分析也分别在盗图上绘成曲线寇。亏4秃）资具体级配过程成见庸图稀1拒，等16~蚊31.5mm索和相伟邻算10~雅20mm雄碎石曲线图属谊于重叠关系，汁找伙出到a=三a粮’迅的位置，引垂播线与对角孤线倾O断O润’盯相交，引水平绝线与纵坐标相疫交，古毁柔国即沃为暖16~蚂31.5mm民的用量比例，辜同样可以找贪出末10~卫20mm辆、却5~啄10mm慕及石粉饥（筑0~左5mm翻）的用量比例孩；练5比）跑由锻图帜1巨得到混合料配拍合比结果：点16~灵31.5mm券：练10~贷20mm史：稍5~千10mm借：石中粉示=托20食：疗2辛0识：呼25休：焰35唤图裳1练非各种规格碎石略用量比例图猾调整后的配合酿比拼：皱16~帝31.5mm雪：婆10~们20mm妖：拆5~妖10mm蒙：石班粉皱=镇2歼0丙：购2孤0症：酬3暗0趣：企3膨0苦2.航2.3篇验证级配碎石晃配合比伍按调整后的配渗合比取混合料冈20kg喝，能则皂16~欠31.5mm不碎石用量为斜4奇kg电，坟10~授20mm但碎石用量单4kg团，鹰5~宪10mm碑碎石用量赖6kg扬，石粉用量捎6熔kg吼；分别按各种特材料用量称取妹有代表性的四估种材料进行配皱合，拌合均匀林，按四分法取辽样进行颗粒分押析，验证该配蛋合比符合级配辰编闹号甲2垃的要求寻表室3短级配碎石夜颗粒分析筛孔垒通过率拌端觉赖耗俘并质冤再摔擦捷胞40粘100毙100君30轨95-100怀98纪20炮60-90丢82抱5谜30-65碎52西2.5馋20-50仔29涂0.5觉10-30潮10纤0.075息2-10使4陷赢物理指标分析留(1)详鹿碎石颗粒中针稼状、片状碎石掌含量跳应桶5肝%们，用碎石的针抽片状试验进行湿检测档(2)劲周质软、易破碎默的碎石含量不难得超卫过敏6释%蝇，碎石的压碎并值控制干(尺3)点捞黏土团及有机怖物含量守0攻%剩，依据寄铁路碎石道砟蹲试验方法求(登4)烧等掺加掺过加败5%P.O4限2.猪5伍水泥，以重量蛛法计；乱3炮现场检测技术仗参数的确定遍3.松1然、摸级配碎石密度杀的测定栽慨测定们填料捷最大干密度及链最佳含水量，蚕用以在计算压实系数往的控制泥采用击实法测岂定茄，沸最大粒径绪40mm堂，采用袄重让3为型试验方法伪。茫取遮5而种材料处于干卡燥状态，制床备贷5肆个试样，每个鸟试验按阵6kg独计，按配合比魔比例称取每种籍材料用量古，戒16~悉31.5mm抄用量仆1.2雹kg凑，尽10~涨20mm晓碎石用量否1匠.痒2kg恢，忍5~宾10mm称碎石用量煎1.8刊kg传，石粉用量汗1.8宁kg气，；分别勇按锋2怒%垦、慨3霜%宿、券4侮%胀、劣5勒%唐、丙6侄%监的用水量加水缺，身每个试样拌合连均匀后邻，选闷卸2~4嫩h狼，按每个试样就用量杯300g滋加入水泥，拌摸合均匀党，保证水泥的亿均匀分布，肤直接进行此击实婚试验，缓要求遇在逗2疼h界内完成，避免颤时间过长水泥奏凝结算，而影响试验仙结果的准确性脖。卡最大干密度败2.84g贩/cm剖3贷，最佳含水牵量秋4.6右%宫；大于招40mm概粒径的颗粒含像量肾为夜0访%木，不需要对最温大干密度和最询佳含水量进行绣校正。由次确适定施工含水量报控制厚在胜4%~6方%弃之间。句帽测定颗粒密度伶，用以计算孔别隙率呀依据铁路工程才土工试验规程镰（颗粒密度试鞋验）。粒径小碰于朴5mm躬的用量瓶法测务定；粒径等于宪大于绞5mm眠的碎石，其中昏大于劝20mm才的颗粒含量少享于听10深%速用浮称法，多磁于跪10环%标用虹吸筒法。丧把水泥按小于势5mm舱的颗粒计算，此不单独计算秒；一般土的颗同粒密度应采用妨纯水测定，因于含有水泥才采烫用中性液体（伸如煤油）测定程。首先进行颗稍粒分析，确定饺小于袭5mm娃和大于伏5mm忙颗粒的质量贝分数道，分别测定大渣于和小于逐5mm饺粒径的颗粒密堵度，平均颗粒让密度应按下式暂计算：国ρ咬=1/(P烛1罢/浸ρ影1吧+P2谎/触ρ阁2晌)令式宾中建惭ρ—狱—附平均颗粒密度阿（怖g/cm晌3纠），计算至影0.01g疮/cm死3争；评ρ竿1滑，太ρ肾2梨—运—析大于和小于英5mm预粒径的颗粒密迎度凯（姜g/cm寿3栏）；著P洲1返，夕P谁2真沫—朋—县大于和小于叠5mm性粒径的粒料质放量占总质量的着质量分数；摸3.2庸级配碎石拌合爽的控制要点侧(坚1)西正式拌合前，惭应先调试厂拌敞设备，宽保证杆设备的正常运兰转；奴(顽2)川每种规格的碎酷石都单独存放趋，搭设遮雨棚代；哭拌合前测定碎销石的含水膜率寒，理论配合比云换算成施工配锈合比。晨(名3)喊在拌合前，应吹取样进行颗粒想分析，昨确保病级配碎石的级旅配在毕规定川范围虏之勤内航，如果超出范忆围，应分析原跃因，及时调整衫配合比，以保饺证级配碎石良析好的级配。巩(族4)醉要严格控制好筛级配碎石的含栗水量，哀随时检查，是臭否在施工含水厌量的允许范围堵之内，且应根倘据天气情况作俗适当的调整，蜡如天气晴朗，击气候干燥，应惹考虑在运输过胃程中水份的蒸诵发，适当加大均含水量；若含包水量过小且已气运抵工地，应伍进行洒水补压铁，反之应进行祝晾晒后碾压。羽(金5)祥在运输过程中购，用帆布覆盖愈，以免水分损岛失过大。缩3.3荡试验段试验厚走过渡段逐检测项目及技良术要求虏：艘哈大公司文件闻哈大客专技狭质练[敞2008编]恭11延6防号怪中技术参数见诊表影4靠：容表欧4摆路基过渡段填叙筑检测项目记项目光地基系迎数壳K非30跌动态变形反模量夺Evd诸静态变形统模量肠Ev2鸣压实系客数邻K脉孔隙率为n刊压实标准愉≥祝150犹≥册80造≥肿50帽≥捎0.95固＜吨28护擦试验段的确定锡按施工工艺流安程作试验段，始来确定旱碾压遍数，偶松铺系数招及最佳检测时干间医，用以指导现拜场施工。猴采璃用寨25麦t真压路机，每层市的最大压实厚玉度不宜超过汤30cm各，最小压实厚转度不宜小于虾15cm哑；确定松铺厚筋度按环35cm俊填筑。采取边雅碾压边检测的训方式来确定碾揉压遍数。汪碾压方式移静桌压彼1艇遍，弱堪振么2灶遍，强惕振伴3珠遍，弱迁振挪1腹遍，静纤压茧1圣遍进行检测，启检测项目含水浇率纪、孔隙率、动棍态变形模赶量德E巧VD哈、静态变形模计量棒EV臣2血、地基系赛数萄K锁30暗；如检测不合斯格，洒水或晾触晒，继续碾压政，直至合格。察通过试验段，察确定松铺系数欢为削1.2治5购，剧含水量控制支在财4%~6烫%炎，体碾压遍唉数辨8钉遍，静寻压致1懒遍，弱垦振庄2迁遍，强浓振押3无遍，弱豆振孟1烟遍，静建压怀1储遍的方式进行筐，摄如果松铺厚吸度锐20cm~线25cm和，可以适当的钥减少弱振和强芒振的遍数。池确定碾压遍数英可以婆减少丝不必要的恩碾压，节约成幅本；确定最佳且检测时间能够已缩短施工周期怒，为总工期节筒约时间。咏加入水泥的级燃配碎石宜徐在培2航h仁内使用完串毕。摊铺碾委压纲1萝h紧完成，立刻进眠行检测，如果救摊铺时间过长衬，超过水泥的早初凝时间，塘不利于混合料柳的板结；碾压哈时间过长，超岛过了水泥的终伏凝时间，反而赏会破坏结构，透降低混合料的名无侧限抗压强均度课，降低结构层负抵抗破坏的能折力炎。叠掺入胸了梨5温%专的垄P.O42.慨5绍水泥，观测试陪验段表面是否肝有开裂现象或茎者裂纹，如果届出现必须调整毅水泥用量。览3.汁3.豆3已水泥剂量的确幼定好抽检级配碎石质中水泥用量懒，利包用怖EDTA馆滴定试验，测症定施工级配碎喉石中水泥用量紫，兽从而用现场的犯施工数据来确勺定配合比中水判泥所占的比例员。馋4锁现场施工晨控制与烧检测娇4.1境填料控制援从原材料抓起帖，加大对原材既料的抽检频率势，确保原材料讲合格。驴每冰2000m宪3芳抽样检验颗粒概级配、颗粒密旋度、针状、片芽状颗粒含量、配黏土团及有机逃物含量。水泥搏每元200母t阴或不记足捏200傍t答为一批，抽样悠检本验奶1研组。每次拌合国级配碎石，旗取样进行颗粒扩分析龙，如果超出屋级配周范围，应分析挥原因，及时调灶整配合比，以虹保证级配碎石礼良好的级配。累4.绞2霸分层厚度控制压通过实验可知焰，过渡段级配肿碎石松铺系家数截1.2赢5橡，由此确定，佩填筑松铺厚度常不得大于绣35cm袋。确保过渡段农的填筑质量。我4.浇3量含水颂率梯的控制略在路基的填筑姑中，施工含水甜率鄙的准确性直接下影响填筑质量响，也是影响最装大的因素。施缴工含水引率窗的规定均以击宁实试验的最佳州含水享率健ω评opt执为控制标准，广要求其含水率厕等于或接近最阻佳含水率。在昏一定的击实功妇条件下，土的堵密度最初随土英的含水率的增撒加而上升，但用达睡到食ω户opt枣后陈，喝ω礼再继续增加，女土的密实度反烂而会下降，所耗以要使路基填借制密实，必须介控制好现场填崭料的含水率。裙在级配碎石的纤加工过程中，蛮不间断的测定还含水率，控制疼在协4%~6岁%垄，确保级配碎闸石填料的现场上施工性券能亿。储进入施工仍现场的填料，昆在摊铺之前，施根据天气情况殖，可用土工布免覆盖。摊铺完仅后，填料表面隐必须进行洒水档养护隔，可根据填层接面积的大小，消选择洒水设备坑，人工洒水或梯者洒水车等颠。吴4困.4律碾压遍数的控但制材严格按照试验壳段总结出的雷结果扎进行碾压，包杆括压路机的吨忠位、碾压遍数吨、碾压时间、黎松铺厚度。土因为在级配碎渣石里掺入匠了凳5顶%蜡的戚P