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怜级配编号清通过筛孔泡（夕m号m劈）质量百捞分率骑（蓝%畜）弦50蚊40陡30哲25熊20施10展5每2.5陶0.5岭0.07销5去1给100垂95-1洽00述—指—懒60-9翠0逗-过30-6填5围20-5任0拌10-3旧0皮2-10矮2赴-砍100软95-1站00浆-叔60-9扮0菌-余30-6投5屿20-5百0匪10-3陪0踏2-10墓3争-欧-田100京95-1势00芦-划50-8叛0御30-6历5启20-5愈0妖10-3挠0俩2-102.2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硬沿值自违筝码驻之能米毯亦式蔽湿局旨灿节雄助馆漫扰缸择筛拐侵计40吩100聚100揭100将100粗100毁30寇75婆100梢100任100誓97.5着20划2袋78司100轰100苦75尽5辟0唉0吉35迈100束47.5款2.5侦0倒0君0恩88肠35窄0.5营0俱0弓0朴67陕20泊0.07约5良0斥0犬0洞20陕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≤9030≤a1e1+a2e2+a3e3+a4e4≤65州2砍0姜≤侨a1f1观+a2f锁2+a3迫f3+a辫4f惕4访≤咐50疼1货0款≤榨a1g1玻+a2g辽2+a3尼g3+a点4g衡4装≤蔬30等2鼓≤熔a1h1恼+a2h虏2+a3已h3+a莫4h向4馋≤测10呀a1~a杰4升表示各规萄格料用量经比例（未浓知量）固，理bi~h奏i粥（望i=1~羊4短）分别表掠示各规格银料在某粒忘径处的质船量通过百滚分率（已康知量）江，弱10凡0原，福9例5特…速…渡2编，雄1喊0腊等分别表赚示混合料宽在该粒径停处质量通数过百分率上的上限和吉下限；计诞算法计算育的结果较产为精确，陵但是荷解痕8降个不等式部方程，需鸽要使用线醉性回归容分析，计哈算过程复寻杂，在试染验中不易的操作，在蜘施工过程晶中一般采颜用图解法求进行配合父比设计。蛮图解法是留一种近似炕的方法，旋简单而方院便，下面霸介绍一下灰图解法：樱1叼）在普通粒坐标纸上瑞作出冈图问1船所示任意剂大小的长度方形并连扇接对角警线三O载O贞’亲,肚此线即表边示标准级贩配曲线。理2感）在纵轴睁上用筛孔折通过率中境值，引平梦行线与对拖角毁线烛O抽O伪’充相交，再池从交点作洲垂线与横斑轴相交，针交点即作感为该筛孔描孔径争（匀m胃m伞）的位置果。体3灿）坛将乔4责种规格的评颗粒分析榴也分别在睛图上绘成贩曲线。薪4结）具体级恨配过程见晃图艰1朴，贷16~3蓬1.5m盯m折和相绝邻肥10~2垒0m贡m允碎石曲线傅图属于重络叠关系，抵找谜出口a=洲a池’龟的位置，迫引垂线与铲对角貌线吼O娃O外’屋相交，引肢水平线与体纵坐标相齐交，辽矩卸足碗即童为传16~3梨1.5m社m龙的用量比业例，同样旺可以找咳出锁10~2厚0m铺m傻、润5~10翅m演m环及石粉非（砖0~5m月m逼）的用量背比例；吼5雄）由穴图红1堵得到混合夸料配合比励结果：保16~3执1.5m户m否：纯10~2兆0m梳m暂：院5~10迎m姐m艰：石妖粉很=2郑0距：婚2舅0锁：篮2插5跟：坏35鉴图君1抄崭各种规格愤碎石用量奶比例图尽调整后的孩配合比遇：中16~3缴1.5m奇m授：梯10~2压0m记m补：舞5~10脸m裂m饥：石果粉泥=2校0值：描2下0智：厅3柄0动：灭30甩2.2.划3悄验证级配往碎石配合付比销按调整后菠的配合比魄取混合怜料裙20k言g愚，朵则税16~3孤1.5m贸m野碎石用量挣为恨4k郑g震，效10~2掉0m责m挣碎石用墨量改4k慕g称，映5~10害m叼m仪碎石用类量称6k迹g莲，石粉用脸量堡6k捆g夜；分别按余各种材料死用量称取霉有代表性隆的四种材尼料进行配旬合，拌合睬均匀，按龟四分法取倘样进行颗炕粒分析，缎验证该配肤合比符合拌级配编游号要2剧的要求更表纲3疏朱级配碎石将颗粒分析泼筛孔通过窜率储静贿杂础闪搜递盾竭斜叠扬司40验100丈100贞30哥95-1托00屿98胃20殃60-9瓦0灾82盒5究30-6凡5群52滴2.5兰20-5水0蛾29丙0.5洗10-3梢0幸10督0.07趣5遵2-10前4丈2.2.膜4守物理指标尾分析扑(1)开佳碎石颗粒瓦中针状、攀片状碎石奉含量修应肠5挺%读，用碎石批的针片状起试验进行昌检测少(2)丝段质软、易坑破碎的碎掠石含量不以得超傅过短6抓%具，碎石的喘压碎值控斥制蝴(旱3)世胆黏土团及散有机物含秀量来0行%旁，依据敞铁路碎石炮道砟试验蛙方法允(某4)鱼临掺加掺裁加爽5%P.透O42.模5埋水泥，以渣重量法计戒；选3也现场检测暴技术参数介的确定平3.匠1坦、级配碎雷石密度的例测定发3.1.掌1痛测定填料谈最大干密眼度及最佳粒含水量，部用以计算胶压实系数甩的控制忠采用击实焦法测定，饱最大粒长径俗40m泰m穴，采用各重哪3察型试验方勒法。众取程5查种材料处华于干燥状继态，制摸备鼠5窜个试样，纠每个试验耽按趋6k参g网计，按配星合比比例筒称取每种浑材料用量瑞，菊16~3割1.5m道m钩用年量钱1.2k箱g老，雅10~2笼0m馆m挽碎石用扎量代1.2k撞g疫，短5~10扩m遮m讽碎石用躺量钉1.8k结g煤，石粉用唇量定1.8k筋g拍，；分别寨按关2谜%杠、贞3臣%皂、驶4咸%保、证5渐%涛、场6遮%治的用水量棚加水，每组个试样拌洗合均匀后变，付闷季2~4板h苏，按每个从试样用验量糕300踏g免加入水泥究，拌合均蹈匀，保证拼水泥的均齿匀分布，积直接进行吵击实试验盒，要求朴在哀2千h垒内完成，哪避免时间午过长水泥遥凝结，而吓影响试验果结果的准磨确性。最鉴大干密慧度坛2.84曾g/c安m壶3想，最佳含舟水辣量宇4.6缝%辞；大梁于屿40m职m渗粒径的颗点粒含量肯为旅0烦%船，不需要施对最大干术密度和最早佳含水量里进行校正赠。由次确亿定施工含府水量控制骄在元4%~6绑%园之间。络3.1.您2扑测定颗粒闪密度，用伴以计算孔戒隙率替依据铁路研工程土工汁试验规程虚（颗粒密墙度试验）蹲。粒径小猫于专5m躁m方的用量瓶此法测定；搜粒径等于虹大塑于找5m黑m掀的碎石，制其中大仅于败20m冲m阿的颗粒含冷量少怖于搬10勤%辛用浮称法冲，多润于善10阶%容用虹吸筒阻法。把水魂泥按小止于姿5m萄m喘的颗粒计欠算，不单纠独计算；在一般土的御颗粒密度望应采用纯塌水测定，和因含有水沿泥才采用敌中性液体婚（如煤油春）测定。环首先进行薄颗粒分析淘，确定小庭于味5m遥m跌和大壁于量5m待m靠颗粒的质辽量槐分数，分谣别测定大鹿于和小嫌于狡5m次m代粒径的颗浸粒密度，烦平均颗粒式密度应按浪下式计算奶：捐ρ踩=1/(院P密1界/但ρ悔1尖+P2诱/摇ρ匀2气)挣式狸中焰早ρ—音—洞平均颗粒版密度灰（鸡g/cm催3幼），计算掉至龙0.01超g/cm旅3贯；关ρ抢1盒，话ρ震2虫—宣—储大于和小池于玩5m成m恢粒径的颗焦粒密度纲（朱g/cm播3汽）；不P纷1炒，茅P度2扇—翁—舌大于和小坝于株5m芹m需粒径的粒箭料质量占径总质量的骆质量分数蚂；兼3.育2锁级配碎石军拌合的控筑制要点具(1兽)热正式拌合榆前，应先舅调试厂拌故设备，保叙证设备的煎正常运转谜；璃(2请)丛每种规格捕的碎石都您单独存放图，搭设遮咳雨棚；拌吼合前测定肝碎石的含读水率，理松论配合比武换算成施烧工配合比敏。显(3山)帜在拌合前止，应取样胜进行颗粒歇分析，确袜保级配碎盒石的级配浑在规定范傍围之内，歌如果超出苍范围，应迈分析原因式，及时调克整配合比定，以保证摸级配碎石晶良好的级眨配。昌(4范)赠要严格控的制好级配唉碎石的含寨水量，随蛛时检查，便是否在施馅工含水量卸的允许范址围之内，躬且应根据妻天气情况按作适当的少调整，如悟天气晴朗瓦，气候干霞燥，应考仔虑在运输院过程中水尊份的蒸发叨，适当加猾大含水量取；若含水期量过小且片已运抵工旋地，应进嚼行洒水补欢压，反之子应进行晾嘉晒后碾压蛙。绣(5搬)逐在运输过枯程中，用蠢帆布覆盖榆，以免水候分损失过络大。炒3.剩3矿试验段试守验窗3.3.球1狼过渡段检避测项目及螺技术要求道：珍哈大公司喊文件哈大阵客专技啦质灿[200录8]11校6骗号中技术宵参数见蔑表露4骗：邻表猎4秒路基过渡旺段填筑检净测项目信项目崭地基系栽数拜K球30宋动态变形类模现量访Evd炕静态变形挎模劈量则Ev2捆压实系鞋数乳K敬孔隙送率赵n疲压实标准阵≥思150夺≥涉80友≥天50连≥涉0.95虎＜挽28热3.3.蹈2芳试验段的膏确定床按施工工屿艺流程作称试验段，危来确定碾愧压遍数，鼓松铺系数震及最佳检双测时间，众用以指导拉现场施工径。采琴用羽25萌t挽压路机，寿每层的最该大压实厚叹度不宜超颤过嚷30c屑m踩，最小压封实厚度不伟宜小产于披15c厌m庸；确定松熟铺厚度眠按减35c将m糕填筑。采辣取边碾压婚边检测的以方式来确丝定碾压遍歼数。碾压奴方式静虑压锻1往遍，弱堡振市2枕遍，强缸振箱3锅遍，弱读振冶1如遍，静号压蓄1膝遍进行检灵测，检测牛项目含水运率、孔隙减率、动态泼变形模槽量茶E蛾VD城、静态变瞧形模降量偶EV财2伪、地基系修数旱K卸30倡；如检测兆不合格，搬洒水或晾篇晒，继续燕碾压，直蹲至合格。烦通过试验躲段，确定原松铺系数库为株1.2秩5沾，含水量核控制优在更4%~6求%处，碾压遍私数改8钳遍，静墓压弃1茫遍，弱催振非2税遍，强悼振芬3电遍，弱坚振忽1床遍，静基压惠1盯遍的方式甩进行，如妇果松铺厚郊度评20cm狡~25c或m肠，可以适杏当的减少谨弱振和强搭振的遍数暂。确定碾跌压遍数可冲以减少不撑必要的碾杯压，节约沫成本；确微定最佳检疯测时间能亦够缩短施法工周期，泳为总工期槽节约时间仰。加入水物泥的级配沉碎石宜延在芳2想h狱内使用完卸毕。摊铺径碾收压贫1杯h闭完成，立赶刻进行检俊测，如果曲摊铺时间艇过长，超棚过水泥的佛初凝时间萄，不利于炕混合料的丹板结；碾袋压时间过市长，超过璃了水泥的柄终凝时间慧，反而会寇破坏结构罩，降低混悔合料的无舅侧限抗压创强度，降热低结构层亩抵抗破坏喜的能力。滔掺入城了范5扬%染的锻P.O4纯2.牌5胖水泥，观滥测试验段叨表面是否炕有开裂现冷象或者裂乓纹，如果揭出现必须亦调整水泥未用量。到3.3.奇3缴水泥剂量凯的确定凑抽检级配去碎石中水哪泥用量，摧利储用支EDT哨A管滴定试验晚，测定施蓄工级配碎容石中水泥问用量，从纱而用现场恋的施工数娱据来确定膊配合比中现水泥所占鸭的比例。参4泪现场施工夸控制与检折测亩4.棋1塞填料控制王从原材料蠢抓起，加沉大对原材飘料的抽检摘频率，确盲保原材料闭合格。版每资2000迟m吐3底抽样检验吃颗粒级配波、颗粒密伞度、针状嫩、片状颗违粒含量、塔黏土团及狼有机物含扶量。水泥读每雀200贤t筐或不别足支200味t纱为一批，容抽样检收验南1捞组。每次已拌合级配料碎石，取腥样进行颗街粒分析，竟如果超出递级配范围义，应分析鸡原因，及验时调整配沉合比，以宫保证级配乞碎石良好缸的级配。维4.伪2文分层厚度慌控制侮通过实验思可知，过烛渡段级配暑碎石松铺挠系男数能1.2皆5徒，由此确割定，填筑浮松铺厚度预不得大五于谜35c退m吉。确保过渐渡段的填漂筑质量。盈4.丢3刷含水率的倘控制枣在路基的隶填筑中，弯施工含水炎率的准确醉性直接影旁响填筑质态量，也是环影响最大羞的因素。惜施工含水岔率的规定计均以击实添试验的最腰佳含水夜率脸ω盒opt缸为控制标划准，要求丈其含水率历等于或接确近最佳含挖水率。在极一定的击治实功条件恨下，土的谜密度最初胆随土的含瞎水率的增男加而上升让，但达债到晓ω致opt企后县，麦ω驳再继续增晶加，土的休密实度反尾而会下降朱，所以要彩使路基填竞制密实，套必须控制警好现场填药料的含水金率。在级铃配碎石的粗加工过程驼中，不间杰断的测定宫含水率，到控制重在狡4%~6袜%盘，确保级梨配碎石填惭料的现场喝施工性能粉。进入施皆工现场的佳填料，在狗摊铺之前楚，根据天欠气情况，阶可用土工免布覆盖。下摊铺完后背，填料表休面必须进就行洒水养掩护，可根旺据填层面阀积的大小层，选择洒奴水设备，踢人工洒水芒或者洒水沉车等。杆4.锻4惭碾压遍数煌的控制估严格按照走试验段总乱结出的结再果进行碾拼压，包括扎压路机的做吨位、碾川压遍数、根碾压时间奶、松铺厚华度。因为凉在级配碎哭石里掺入昂了轰5冠%搏的库P.O4絮2