高速铁路路基压实质量探析

一、路基压实的意义

高速铁路路基在施工过程中通过挖、运、填等工序，土料原始天然结构被破坏，呈松散状态，为使铁路路基具有足够的强度和稳定性，必须进行人工及机械压实使其呈密实状态。利用碾压机或强夯等机械设备对路基填料进行压实时，使三相填料中土的团块和土的颗粒重新排列，互相靠近、挤紧，使小颗粒土填充于大颗粒土的空隙中，使空气逸出，从而使土的空隙率减小，单位体积的重量提高，形成密实整体，内摩擦力和粘聚力增加，使路基强度增加，稳定性提高。通过室内试验和众多铁路路基的调查均说明，土体经过压实后，使土基的物理力学性质得到极大的改善。压实度良好的路基强度高、抵抗变形的能力大，可以避免自然沉降或高速列车行驶作用下路基产生进一步压实和沉陷；压实密实可以明显地减少土体的透水性，减少毛细水的上升高度和饱水量，增加其水稳定性，能在一定程度上防止冬季结冻期间土体的水分积聚和春融期路基软化，从而为路基的正常工作和列车高速行驶创造有利条件。所以路基的压实工作是路基施工过程中的一个重要工序，是保证铁路路基强度和稳定性的根本措施之一。

二、影响压实质量的因素

根据试验研究结果，土的压实过程和压实质量受多种因素的影响，对于具有塑性的土，影响压实质量的因素有内因和外因两方面，内因主要是填料的含水量、性质等，外因指压实功、压实设备和压实方法等。

2.1含水量对压实的影响

通过击实试验，我们知道干密度是作为表征土体密实度的指标，在同等压实功作用下，一定含水量之前土的干密度随含水量增加而提高，这主要是因为水在土颗粒之间起润滑作用，土颗粒间阻力减小，压实时土粒易于移动挤紧，空隙减小，干密度得以提高。干密度达最大值后，含水量再继续增大，土中空隙被过多的水所占据，含水量愈大占据的体积愈多，压实时不能压缩，更不易被挤出，而水的密度较土颗粒低，因此土的干密度随含水量增加而降低。压实时如控制土的含水量为最佳含水量时，则压实效果最好，耗费的压实功最轻。试验结果说明，只有在最佳含水量时，压实到最大干密度的土体，在遇水饱和后其密度和强度下降的幅度最小，因此其水稳定性最好。这是由于在最佳含水量时压实到最大干密

度的土体其剩余空隙最小，当受水浸时其吸水量最小，密实度下降也最小。因此，含水量是影响压实效果的决定性因素，在最佳含水量时，最容易获得最佳的压实效果。

2.2填料对压实的影响

填料的性质主要是指颗粒组成、粒径的大小、细粒含量、分化程度、有机物含量等，在高速鐵路路基填料可以划分为ABCD组料，不同填料的性质对压实效果影响也大，一般说来，不同的填料有不同的最佳含水量及最大干密度，分散性较高的土（液限含水量较高），其最佳含水量值较高，而最大干密度值较低。这是因为土颗粒愈细，比表面积愈大，颗粒表面的水膜愈多，另外还由于粘土中含有水性较高的胶体物质所致。对于砂土，因其颗粒粗呈松散状态，水分易散失，所以最佳含水量的概念对他没有多大的实际意义。所以在高速铁路路基的填料中要选择合适的填料。

2.3压实功对压实的影响

压实功指压实作用的大小，如压实机具的重量、碾压次数、锤或夯板的重量和落差、锤击次数等，一般以焦耳为单位。压实功对压实效果的影响是除含水量以外的另一重要因素。由试验可得，同一种土，压实功愈大，土的最大干密度也愈大，而对应的土的最佳含水量愈小。在相同含水量条件下，压实功愈高，土的密实度愈大。施工中增加压实功（增加碾压遍数）以提高路基密实度的办法，其作用有一定的限度，即当压实功增加到一定程度后，土的密实度并不随压实功的增加而有显著提高，且不经济。因此，在施工现场应严格要求，使土的含水量尽可能接近最佳含水量，以便更经济地达到要求的压实度。

2.4压实设备和压实方法对压实的影响

压实设备不同，压力传布的作用深度也不同。夯击式机具作用深度最大，振动式次之，静力碾压式最浅。压实后土体表层密实度最高，随深度增加土的密实度递减。因此，随压实度工具的不同，分层压实时的土层厚度也不同。压实时荷载作用时间愈长，土的密实度愈高，但密实度的增长速度随时间加长而减小。因此，压实机具应低速行驶，以获得较好的压实效果。在京沈客专的高速铁路路基中，经碾压试验确定A组料的一般施工工艺为碾压八遍（静压1变，弱振2遍，强振5遍），虚铺厚度为30cm时，为最经济合理。

三、压实施工和质量控制

3.1.压实施工

压实施工中选择合理压实设备，常用的压实机具可分为静力碾压式、夯击式和振动式三种类型。静力碾压式包括普通的二轮压路机和三轮压路机、轮胎压路机等；夯击式包括各种夯锤、夯板、夯机等；振动式为振动压路机。不同的压实机具对不同土质的压实效果不同。正常条件下，对于砂性土以振动式机具效果最好，夯击式次之，碾压式较差；对于粘性土，则与碾压式和夯击式较好。此外，压实机具的单位压力不应超过土的极限强度，否则会引起路基剪切破坏。在压实施工过程中应严格按照碾压试验确定的施工工艺和参数进行碾压，及时检测含水率，填料性质等；观察现场填料粒径是否超过规范要求，是否存在拌合不均的现象等；对于靠近建筑物或构筑物旁边碾压不到的地方要用小型机具进行人工夯实，一般可按15cm一层进行夯实等。

3.2压实质量控制

为保证压实质量，在施工过程中应经常进行压实工作的控制和检查，以便适时调整压实工作。可按以下步骤进行。

1填料在出场前进行室内击实试验确定最佳含水量和最大干密度，并对填料级配和细粒含量、膨胀性、有机物等试验指标进行检测。

2根据在铁路路基所处的部位和填料的性质，确定规范要求的压实度K值、地基系数K30、动态变形模量EVD等指标。

3合理选择压实机具，根据填料类别和压实机具的效能，通过工艺性试验确定每层填土的松铺厚度及碾压遍数等施工参数，严格执行。

3压实过程中一般控制土的含水量为最佳含水量0-+2，含水量太大时，应将土摊开晾晒至合适的含水量；含水量过低时，需均匀加水至合适含水量时再进行碾压。

4检测土的压实质量，可采用不同的试验方法进行，如灌砂法、K30、EVD等，检测过程符合试验规范要求，检测结果符合设计规范要求，否则不能进行下一层填筑。

四、未来我国高速铁路路基发展

随着我国高速铁路的不断发展，路基作为铁路的重要组成部分，必须有足够的强度和一定范围内的变形，作为承载高速铁路的基础—路基的设计得到越来越

广泛的重视，把路基作为土工结构物来设计的理念将在以后的路基设计中逐步得到体现，利用路基和混凝土构成土工结构物，利用一些复合土工织物，加强路基的整体稳定性和抵抗破坏的能力，利用各种改良土和级配碎石等对路基填料进行改良等，这些都将成为我国未来高速铁路路基发展的主要趋势。