高铁路基化学改良土方案

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CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Mar.2018
·中国科技信息2018年第5期
31万～60万◎
随着国家的日益强大和经济建设的不断推进，中国高
铁经过10余年发展成为了国家名片之一，其所取得的成
就举世瞩目。路基工程是高速铁路不可或缺的基础工程之一，在路基填料设计中，为了做到“节约用地，经济环保”并满足设计规范的要求下，不同程度地设计有化学改良土填筑施工。因为高铁建设项目所处的地理位置不同，地形地貌、地质结构、气候条件等均存在很大的差异性，所以在实际施工中应区别对待，不能过于盲从设计，既要遵照设计施工，更要结合施工现场实际，选择实用性强且具有可操作性的方案组织施工，才能更好地实现工程质量、进度目标。化学改良土性质及运用化学改良土是指通过在原土料中掺入石灰、水泥、粉煤灰等掺合料，通过土和掺合料的物理化学反应来改变土的颗粒组成和结构，提高其强度、刚度和水稳性，满足工程性能的混合料。施工方法通常有路拌法、集中场拌法和厂拌法三种，按设计要求选用。近年来，铁路部门对基床病害整治曾大量采用过石灰改良基床土质，但主要用于膨胀土改良，铁科院、铁三院、铁四院等单位对填料改良方法先后作过试验研究。在朔黄铁路、秦沈客专、武广高铁试验段、郑西高铁、郑徐客专等线路都有运用，表明化学改良土的强度、刚度和稳定性是满足高速铁路路基工程质量要求。化学改良土的强度和稳定性的主要影响因素有原土成分、掺合料成分及掺入比、含水率、施工质量、养生条件等，尤其施工质量难以控制。行业曲线linkindustryappraisementpointDOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2018.05.019可替代度影响力可实现度行业关联度真实度工程概况成绵乐铁路客运专线CMLZQ－2标段
DK35+310～D2K84+336.906段区间路基长
20.239Km，其中区间路基挖方计422×104m3，化学改良
土填方量达142×104m3，涉及29段区间填方段落和2段
站场路基。
地质特征为：位于新华夏系第三沉降带之绵阳帚状构造
中，地层呈大规模宽缓状褶皱产出，倾角较缓（局部水平），
局部发育逆断层，节理发育。属剥蚀丘陵带，地形波状起伏，
基岩多出露，为膨胀性泥岩（泥岩夹砂岩）、砾岩，土（岩）
层变化频繁，土（岩）质复杂多样；岩性递变较快，岩石随
钙质含量的变化而呈现岩石强度及抗风化能力的明显差异，
由此形成岩层风化带空间分布上的无规律性，呈透镜状无成
层性分布。

原设计要求

路堤的基床底层及以下路基利用相邻路堑段落或挖出换
填的挖方进行化学改良后进行填筑。
填料改良技术要求：需要改良的岩土采用机械破碎，最
大粒径不得大于10mm。改良方法可根据塑性指数掺不同比
例的水泥或石灰，当塑性指数小于11时，采用掺入3%~6%
的水泥进行改良处理；当塑性指数大于11时，采用掺入
6%~10%的生石灰进行改良处理；用作基床底层时采用厂
拌法施工，用作基床以下路堤时可采用厂拌法或集中路拌
法施工，环境影响敏感区采用厂拌法施工。化学改良土的
施工技术参数：浸水饱和72小时无崩解，强度衰减率小于

本文以成绵乐铁路客运专线化学改良土填筑施工为例，认真分析了化学改良土填筑施工的利弊和存在的问题，
发现化学改良土填筑施工质量难以控制、施工实际造价高于预算价，建议在施工中要因地制宜，合理选用或优化
变更化学改良土填料，甚至在工程造价相当的情况下，推荐采用桥梁方式进行修建，以确保高速铁路路基的的施
工质量和进度计划满足要求。为类似工程项目在填料选择方面更贴近实际施工需要和优化设计提供了参考意见。

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中铁五局集团西南区域指挥部

高铁路基化学改良土方案

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中国科技信息2018年第5期·
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◎31万～60万

50%。现场7天取样饱和无侧限抗压强度在基床底层不小于350kPa，在路堤本体不小于250kPa。化学改良土施工过程中存在问题分析为了指导和大规模地展开化学改良土填筑施工，在大量室内试验的基础上，按照要求组织了化学改良土填筑试验段施工。通过试验段的施工，发现施工中存在很多问题，化学改良土填筑质量难以控制，大规模施工更甚之。原土料的成分不一，本身质量难以控制。施工区域多分布为为膨胀性泥岩（泥岩夹砂岩）、砾岩，土（岩）层变化频繁，土（岩）质复杂多样；所采用的原料岩土存在复杂多样性，岩土的物理力学特性变化多样。岩土的塑性指数也变化多样，在同一弃土场土样塑性指数变化较大，难以按照设计选择合适的改良剂和掺入量，最大干密度等物理特性不单一，使填筑化学改良土的施工质量难以得到有效控制。化学改良土生产效率低，生产环节多，相互制约不能较好发挥作用。路堑爆破开挖后的岩土粒径普遍较大，且没有完全崩解，使岩土的破碎加工生产能力严重下降；拌合过程中，随着岩土含水量的变化，时常出现“粘、堵、拱、卡”等现象，影响拌合质量，降低拌合速度。从而使得整个生产链条的加工生产能力降低，难以满足正常施工的要求，给施工进度计划的落实带来了困难。化学改良土养生操作存在较大困难，很容易出现偏差，易产生裂缝。按照《客运专线铁路路基填筑施工技术要点手册》中关于化学改良土养生“当一层填筑合格后，若不能连续施工的应进行养生，使化学改良土表面保湿养生不少于7d，养生可使用洒水或用草袋、土工膜覆盖养生的方法；养生期间勿使化学改良土过湿，更不能忽干忽湿，应控制好交通，除洒水车外不准任何车辆通行；当化学改良土分层施工时，下层检验合格，上层填土能连续施工时可不进行专门的养生要求”。同时，受岩土土质、掺灰量大小（即配合比）、岩土含水量、降温过程不一等因素的影响，存在大量的的纵横向裂缝，使其稳定性降低，影响施工质量。化学改良土施工对含水量要求高，施工时限性强，受气候影响大。施工区域内，受西南季风气候和地形的影响，冬无严寒，夏多暴雨，阴雨天居多、日照少，变化无常。这样的气候条件势必严重影响化学改良土的含水量，稍有不慎就会存在“橡皮土”或“压不实”的情况，而水泥改良土需在水泥初凝前碾压成型，石灰改良土也需在生产后12h内完成施工，否则会导致最终压实强调衰减，不易压实等不良情况，出现返工现象。多因素多环节影响，使化学改良土填筑施工实际造价高于预算价。一是按照设计要求，原土料粒径需小于10mm，该粒径要求过于苛刻，为达到要求需将原土料经过多次破碎或筛分，从而造成采用化学改良土填筑的工程造价过高，经济效益受损严重。二是随着经济的发展，高耗低能企业的
关闭，使水泥、石灰等改良剂的市场价格高于预算价，石灰
的供应更为紧张。三是化学改良土拌合站多设在弃土场，其
沿途的电力供应和水资源都比较缺乏。大规模施工需设置多
个化学改良土拌合站，破碎设备和拌和加工设备都是大功率
设备，须解决用电问题，架设专线或自发电的投入较大；石
灰改良土所需的石灰消解及其土拌制过程需要大量的施工用
水，还有养护用水，仅靠水罐车远距离运水施工，势必严重
影响施工进度，加大施工成本。四是为控制化学改良土填料
含水量需对填料进行摊铺晾晒、集中场拌，需增加大量的临
时设施、临时用地、拌合站、防雨棚等，施工投入加大。五
是征地拆迁工作难度大，导致填挖施工不同步，实际施工中
未能达到设计阶段“减少用地，经济环保”的目的，即没有
减少弃土场临时用地数量。

填筑化学改良土方案在实际运用中的建议

在平原或黄土高原地区，地质条件单一，多数为细粒土，
气候干燥，且外运优良填料不经济的情况下，需选用化学改
良土作为填料，做到物美价廉。精心组织施工，加强现场细
节控制，标准化作业，可满足质量、进度要求。
在山区、丘陵地区，因岩土性质复杂，变化无规律，原
土料特性不一，改良剂选择困难，施工质量难以控制，施工
沿线具有充足的优良填料选用且施工成本低于化学改良土施
工成本时，应及时申请优化设计方案，选用优良填料填筑施
工，最大程度地确保工程质量，还能取得良好的经济效益。
在气候潮湿、雨天较多，空隙水发育的地区，因含水量
控制困难，压实质量很难满足压实要求且有效施工时间有限
时，应当机立断，变更化学改良土填筑方案，采用优良的透
水性好的填料进行填筑施工，确保工程质量和进度都能满足
要求，不影响后续工程（工序）施工。
在高填方地段，通过施工预算比较，当路堤基底处理及
填筑施工造价十分接近或高于采用一般桥梁通过的工程造价
时，宜变更为“以桥代路”方案，既节约用地，又提高了高
速铁路运行的安全性。

结束语

综上所述，是否采用化学改良土作为高速铁路路基填料，
不能一概而论，既要遵照设计，但也不能盲从设计。应按照
设计对填料要求，做好施工调查和现场核实，充分考虑施工
现场实际、气候特征、地质地貌、地形地物、周边优质填料、
经济效益等情况，因地制宜，合理选用或优化变更，提高方
案的实用性，以满足工程质量和施工总体进度的目标，确保
高速铁路的耐久性满足设计使用寿命。本文为类似工程项目
在填料选择方面更贴近实际施工需要和优化设计提供参考。

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