路基设计和施工--讲稿

1、高速铁路的特点

高速铁路是指运行时速在200km/h以上的铁路。 具有下列显著优势:

1. 高速化:高速铁路是目前最快的陆上交通工具，高速铁路旅行速度约为高速公

路的2~3倍，在200~1000km的范围内，乘坐高速铁路所消耗的总时间最少。 2. 大运量。

3. 能耗低：仅相当于公路运输的1/3，航空运输的1/50。 4. 污染轻。 5. 用地少。

6. 安全性高：据德国统计:每百万人公里的伤亡人数比例，高速铁路为1，公路

为24，航空为0.8。 7. 较好的舒适性。

2、路基构造和工作状态

列车高速安全平稳地运行，线路的稳定与平顺是重要的环节之一。

路基是轨道的基础，要求路基必需具有强度高、刚度大、稳定性和耐久性好、不易变形或纵向变化均匀等性质。 造成基床病害的原因有几个因素： （1） 基底上有软弱层。 （2） 地下水浸泡基底。 （3） 列车对基底的动力作用。

高速铁路路基的构造：基床、基床以下路基填土和地基等几部分组成。

一般基床及基床以下路基填土是由散体材料组成的，散体材料容易产生变形，抵抗振动的能力弱，因此基床及基床以下路基填土是线路结构中最薄弱的，也是最不稳定的环节。

以往，对路基可能产生的变形认识不足，认为路基只要能保证有一定的强度，不致发生稳定破坏，就满足要求。事实证明，路基的变形是制约列车速度的重要因素之一。

路基沉降变形主要包括:列车行驶中对路基面的弹性变形; 长期行车引起的基床积累下沉(塑性变形); 路基本体填土及地基的压缩下沉。

(1) 路基的弹性变形主要发生在基床部分，尤其是基床表层（弹性变形大小则由路基的刚度决定，路基的刚度取决于路基填料及填筑质量）。

(2)运营阶段行车引起的积累下沉(塑性变形)。（根据日本的经验，当基床表层K30≥50MPa/m时，道床嵌入基床的下陷量甚微；当表层以下基床部位的K30=70 ~ 110MPa/m时，荷载作用150万次时累积下沉量约1~2mm，与一般土基床相比约小10倍）

(3)路基本体填土压密下沉。（日本、德国在其要求的压实标准下，填土的压密下沉量均在路基高度的0.1%一0.5%，而且在施工完成后一年左右即趋稳定。秦沈线根据试验段施工的观测，路堤填筑密实度在达到要求的压实标准情况下，路堤填土压密下沉量为路堤高度的0.2%~0.4%，也是在一年左右即已完成）

控制路基的沉降变形的关键是控制工后沉降（控制支承路基的地基的沉降）。

对松软、软土地基由于地基土层强度低、压缩性大、渗透系数小等特性，在其上修筑路基时，地基的沉降问题突出，不仅沉降量影响轨道的稳定和平顺，而且持续时间较长，因此，在这种地基上路基建成后，将其沉降量和沉降速率控制在允许范围内，使其不影响列车高速、舒适、安全的运行。

各国工后沉降量控制的标准不尽相同，如日本新干线规定为10cm，沉降速率为3cm/年，法国规定为15cm，韩国规定为7cm，沉降速率为3cm/年，我国京沪高速铁路为10cm，沉降速率3cm/年，秦沈客运专线为15cm，沉降速率为4cm/年。

因此，必须用全新的观念来设计、施工这种高标准土工结构物，几个关键点如下：

（1） 提出路基的合理结构形式及各部位的几何尺寸和设计参数。

（2） 使路基的强度和刚度特别是基床表层都较一般铁路路基有明显提高。 （3） 严格控制路基的沉降变形，使其在允许范围之内。

（4） 确保路基竖向刚度沿纵向平顺过渡。

为有效地控制路基的变形：在高速铁路路基结构形式、路堤填料质量控制要求及施工填筑压实标准等方面己经形成了系统的规范标准。

（日本加强基床；德国加设路基保护层；法国铺设一定厚度的路基垫层） 基床表层是路基直接承受列车荷载的部分，常被称为路基的承载层或持力层，它是路基设计中的最重要部分 （日本铁路统计资料表明，不良基床表层产生的轨道变形是好的基床表层的几倍，而且其差距随速度的提高而加大）。

0侧向应力（KPa）0土的动强度（KPa）20406080100K=1.0950.K=

204060800020406080

土的动强度（KPa）20406080100.85K=0侧向应力（KPa）K=1.0填土动强度与压实系数K、侧向应力之间的关系950.K=.85K=0

填土动强度与压实系数K、侧向应力之间的关系

表4.3.1 基床厚度

设计速度（km/h） 基床表层厚度（m） 基床底层厚度（m） V=200 200＜V≤250

0.60 0.70 1.90 2.30 基床总厚度（m） 2.50 3.00 3、路基填料

高速铁路基床及其下部填土是人工填筑部分，填料的工程性质必须满足一定的要求，一般应该使用品质优良的填料，这样既可以减少工后沉降，又可以有较高的安全储备以保证路基的稳定，并且不产生病害。 高速铁路对路基填料的基本要求是:

(1)在列车和路基的自重荷载作用下能保持长期稳定; (2)压缩沉降能很快完成;

(3)其力学特性不易受其它因素(如水、温度、地震等)影响发生不利于路基稳定的变化。

国外各种主要高速铁路国家普遍采用级配砂砾石和级配碎石，它是用粒径大小不同的粗细砾石(碎石)材料和砂各占一定的比例的混合料，其颗粒组成符合密实级配要求，其中包括一部分细颗粒粘土，填充空隙并起粘结作用，经压实后形成密实结构，其强度的形成是靠粒料间的摩擦力和细颗粒的粘结力。

我国铁路根据路基填料的性质及适用性，将其分为A、B、C、D、E五组，其中A、B组为优良填料，C组为可使用的填料，D、E组为不应或严禁使用的填料。

从法、德、日三国和我国铁路以前进行的少量强化基床的试验研究来看，高速铁路路基使用的优良填料主要有以下几类: 级配砂砾石、碎石，级配矿物颗粒材料(高炉矿渣)和各种结合料(如石灰、水泥等)的改良土等。

目前我国高速铁路的规范中一般规定，基床表层可采用级配砂砾石或级配碎石等材料，基床底层采用A、B组填料或改良土，基床以下采用A、B、C组块石、碎石、砾石类填料。当选用C组细粒土填料时，应根据土源性质进行改良后填筑。

由于地质条件复杂，合格的A、B组填料很少，要将部分C、D组填料经过改良以后使用，使其达到所要求的质量标准。例如：郑西客运专线在基床底层采用5%水泥改良黄土或5%和7%的石灰改良黄土; 在路堤中上部可采用5%石灰改良黄土。

4、路基填土质量检测

目前对路堤压实质量检验基本可分为二类，

一类是密实度检验：包括压实度、压实系数，相对密度、孔隙率等等。这些指标与土的基本性质有着直接的联系。

检验方法主要有环刀法、灌砂法、核子密度仪法等。

第二类是力学指标检验：主要包括地基系数K30，动态弹性模量、变形模量、动刚度，承载比试验等。反映路堤填土的强度、变形性能。

如美国的CBR、德国、法国等国家的动态弹性模量Evd，日本的地基系数等。等。

目前我国铁路路基的施工质量控制主要是地基系数K30、Evd、孔隙率为质量控制参数。

地基系数K30直接反映土层的力学性质，但存在着设备笨重，测试时间长，费时费力、测试值离散较高，狭窄的场地无法实施等缺点，而且都是在填土表面通过施加静压力测得，不能反映在高速运行条件下列车所产生的动应力对路基的真实作用情况。动态弹性模量Evd能够反映土的动态压实特性。

基床床表层是路基的重要组成部分，是路基直接承受列车荷载的载体，同时保护其下的基床底层填料，确保路基的整体结构性、耐久性和路基的长期稳定性，其主要功能如下。

(1)强化作用: 强化路基强度和刚度，确保列车通过时的弹性变形控制在规定的范围内。

(2)消散作用: 扩散列车作用在基床表面的动应力，弱化动应力对路基的重复作用影响。

(3)防侵入作用: 防止道碴压入基床及基床土进入道碴层。

(4)防渗作用: 排除雨水，防止雨水深入基床底层，弱化雨水的浸透、浸泡作用。 (5)防冻胀作用: 防止雨水浸入路基产生冻害。

以秦沈客运专线为例：基床表层采用级配砾石和级配碎石，根据静、动力学试验，有比较稳定、较大的模量。当动荷载控制在临界动应力以内时，产生的塑性应变很小，根据大型模型重复加载试验，当基床表层K30≥190MPa/m，基床底层K30110MPa/m时，其塑性变形为1~2mm，即使动应力超过临界动应力，如果不是太大的话，经过一段时间的反复加载，也能达到稳定。

表4.3.2-1 基床表层级配碎石的压实标准 填料 级配碎石 级配砂砾石 设计速度 （km/h） V=200 200＜V≤250 V=200 200＜V≤250 厚度 （m） 0.60 0.70 0.60 0.70 地基系数K30 （MPa/m） ≥190 ≥190 压实标准 动态变形模量Evd（MPa） ≥55 ≥55 孔隙率n ＜18% ＜18%

注：基床表层K30、Evd、n三项指标要求必须同时满足。

填料 表4.3.3基床底层压实标准 改良 砂类土及 压实标准 细粒土 细砾土 地基系数K30（MPa/m） ≥110 ≥40 ≥0.95 － ≥130 ≥40 － ＜28% 动态变形模量Evd (MPa) 压实系数K 孔隙率n 碎石类及 粗砾土 ≥150 ≥40 － ＜28% A、B组填料及改良土 注 1 压实系数K为重型击实标准（以下同）； 2 改良土压实标准：当采用物理方法改良时，应符合本表规定；当采用化学方法改良时，除符合本表规定外，还应满足设计提出的技术要求；

表4.4.1 基床以下路堤填料及压实标准 细粒土 砂类土及细填料 压实标准 改良土 砾土 地基系数K30≥90 ≥110 A、B、C组 (不含细粒土、（MPa/m） 粉砂及易风化软质岩块石压实系数K ≥0.90 － 土) 填料及改良土 孔隙率n － ＜31% 碎石类及 粗砾土 ≥130 － ＜31% 注：改良土压实标准：当采用物理改良方法时，应符合本表规定；当采用化学改良方法时，除符合本表规定外，还应满足设计提出的技术要求。

二、客运专线的路基压实检测方法

1、地基系数K30检测

K30试验原理是在地基土上用直径30cm的刚性圆形平板的承压板垂直分级加荷，测得下沉量S与荷载强度P的关系曲线，取1.25mm下沉量S对应的荷载强度Pl.25，用单位面积压力除以荷载板相应的下沉量，计算K30值，即地基系数。

K30试验的影响深度约为45~60cm，因此，K30实际上是表示填土在该厚度时单位位移下的最大压力，它随着填土粒径的加大或压实系数K的提高而提高，是反映路基土的强度和变形的综合指标。

K30适合于填石、砂卵石、细粒土，允许直接使用到相当于荷载板直径1/4大小的颗粒，大于1/4载荷板直径的颗粒要少得可忽略不计。由于K30试验板的直径较小，而碎石类土的颗粒较大，因此其结果会有一定的离散性，如加大承载板底面积，粒径的影响就会减小。

路堤填料含水率与K30测试值有密切的关系。研究认为:

(1)块石土填料在含水量较低时，K30值较低；随含水量增高，K30值也随之增大，当含水量增至接近最优含水量，K30值随之逐步增大。当含水量接近或达到最优含水量2倍以上时，K30值逐步降低。块石土填料在没有含水量或含量很低的情况下，因为填料之间为松散状态，没有固结在一起，所以K30数值低。在接近饱和含水率后，含水率继续增加对K30的影响不大，因为多余的水都从石缝中渗出了。

(2)角砾土含水量在5%以下时，K30值只有含水量接近最优含水量时的l/4；含水量接近最优含水量时，K30值最大；当含水量超过最优含水量5%后，含水量继续增大，K30值逐渐下降;当含水量达到最优含水量2倍以上时，K30值只有最优含水量附近时的55%。

(3)级配碎石填料最优含水量很低，仅为4.5%左右。级配碎石含水量从低增长至最优含水量时，K30值从低逐渐增至最大；当含水量继续增大，K30值逐渐下降;当含水量增大至最优含水量1.7倍以上时，K30值明显下降，只有最优含水量时的66%左右。

(4)粉粘土填料在含水量较低时，因为不能碾压在一起，所以K30数值很小；粉粘土含水量在最优含水量士1.5%附近时，K30值无明显差别；当含水量高于最优含水量8%时或低于最优含水量5%时，K30值明显下降；含水量高于最优含水量11%时，因为含水量较大时，粉粘土就会成弹簧土，K30值无法测定。

（5）粗粒土随含水量增大，颗粒间摩擦力减少，压实一定遍数后密实度增大，刚度也增大，K30值也逐渐增大，其增大至超过最优含水量后，K30值下降速度远小于细粒土。只有超过最优含水量1.7倍或2.0倍以上时才明显下降。说明粗粒土含水量对K30值影响不明显。用粗粒土作为路基填料，施工时填料含水量可稍微放宽，含水量不宜低于最优含水量2%，也不宜达到最优含水量1.7倍。

（6）粉粘土在含水量由低往最优含水量增加时，由于水的增加使土颗粒间摩擦力快速下降。在相同压实功能时，密实度与刚度快速增高，K30值也随之增高。含水量继续增大，K30值下降明显，说明土体中土颗粒减少，孔隙率增大，密实度和刚度都快速下降，也说明细粒土含水量对K30值影响明显。用粉粘土作为路基填料，施工时填料含水量不宜低于最优含水量2%，也不宜高于最优含水量4%。

K30试验具体操作过程中的注意事项如下：

(1)测点周围路基面要大致平整，高差不能悬殊太大，土质要均匀，不含杂质。如果测试面倾斜度过大、凹凸不平、表面松散、表面结硬壳或软化，使测试数据离散性很大，因此，在试验条件中强调测试面必须平整，必要铺一薄层砂。对于表面结硬壳、软化或己被扰动的土体，需要把表层铲去整 (2)百分表和压力表量程需符合要求，而且要定期标定。 (3)试验工程车后轴重和配重要符合检测要求。

(4)找平砂子要洁净干燥，不能用潮湿砂子，砂子厚度不能超过2mm。 (5)承载板安装时要处于水平状态，必要时需用水平校正，并且要使承载板、千斤顶、反力荷载的中心位于同一轴线上。

(6)要以0.035MPa分级增加荷载，每增加一级荷载，要等压力表的荷载稳定后，记下百分表的读数，然后再加下一级荷载。

(7)当左、右百分表的读数差大于平均值的30%时，需重新选点检测。

2、路基填料动态变形模量Evd试验

动态平板载荷试验是一种快速、方便、准确检测反映路基动荷载载力指标的新试验方法。动态平板载荷试验是采用动态平板载荷试验仪监控检测土体承载力指标—动态变形模量Evd试验方法，它是通过落锤试验和沉陷测定来直接测出反映土体动态特性的Evd，其计量单位为MPa，该方法也可以作为一种快速检测路基压实质量方法。 Evd试验条件及要求

(l) 动态平板载荷试验适用于粒径不大于荷载板直径1/4的各类土和土石混合填料;

(2) 测试深度范围400~500mm;

(3) 测试面尽量水平，其倾斜度不大于50;

(4) 测试面必须平整无坑洞，对于粗粒土或混合料造成的表面凹凸不平，可用少量细中砂来补平;

(5) 试验时测试面必须远离震源。 Evd试验仪器

(l)落锤仪主要由脱钩装置、落锤、导向杆、阻尼装置和荷载板等部分构成。其总质量重30Kg，落锤重l0Kg，最大冲击力为7.07kN，承载板直径300mm。 (2)沉陷测定仪主要由传感器信号采集、放大、处理、计算、显示、打印和电源等部分构成。传感器应牢固紧密地安装在荷载板的中心位置上，通过低噪声电缆与沉陷测定仪连接;沉陷测定仪应能板在冲击作用下产生振动的最大振幅(沉陷值)S(mm)。

Evd试验仪器的测试原理

(l) 动态平板载荷试验测得的土体的变形是由规定的动态冲击荷载产生的;试验时，落锤从设定的高度自由下落在阻尼装置上而产生符合测试条件的冲击荷载σ，由此引起的土体的变形S(即荷载板的沉陷值)通过沉陷测定仪采集记录下来，再通过平板压力公式计算得Evd值(MPa)。 Evd二1.5 x r x σ/S

式中:Edv—动态变形模量，(MPa)，精确到0.1MPa;

r—荷载板半径，(mm); σ—荷载板下的动应力，(MPa); S—荷载板的沉陷值，(mm);

1.5—荷载板形状影响系数 Evd试验步骤

(l) 将承载板放在已碾压好的路基平整测试面上，通过找平把手的转动或移动使承载板找平。然后将导向杆依次穿上落锤，阻尼装置，装上导向钢套。组装好后，套到承力钢罩上;

(2)将传感器电缆芯线和外屏蔽短接一下，消除传感器和电缆中的电荷，再将电缆线接到沉陷测定仪上;

(3)打开电源，液晶显示器LCD显示提示符“Evd”

(4)预冲击路基面三次，以消除表面影响。即:通过脚踩承载板来固定落锤仪，以避免承载板的移动和跳跃;将落锤提升到脱钩装置，使落锤自由落下冲击承载板，在阻尼装置上撞击后将弹回的落锤抓住;重复上述操作两次即可完成预冲击; (5)在完成预冲击后进行三次冲击测试。即:将落锤提升到脱钩装置上，按下沉陷测定仪上的“复位”键，显示器显示“Evd”，再按下“测试”键，显示器显示“AO:.0000”，松开脱钩装置使落锤自由落下，产生冲击，在阻尼装置上产生撞击后将弹回的落锤抓住，并提升到脱钩装置上，这时显示器显示“A1*.***”，即显示第一次冲击的沉陷值，按下“测试”键重复上述操作两次;

(6)按下“显示”键，显示器显示三次冲击的平均沉陷值，再按下此键则显示动态变形模量Evd值(E:***.*)。即反复按下“显示”键，显示器交替显示平均沉陷值和Evd值;

(7)关闭电源形状，拆下传感器电缆线，即完成测试。

3、孔隙率检测

刘世安在秦沈客运专线路基试验段填筑中对孔隙率和颗粒间空隙率、压 实系数(压实度)进行了对应关系试验，结果如下。

(1)满足孔隙率n≤20%，压实度均在1.02以上，现场压实难度太大，几乎难以达到。

(2)满足颗粒间空隙率n‘≤20%，压实度偏离0.95在 +0.038范围内，施工现场可以达到，且与压实度基本匹配。

(3)满足孔隙率n≤25%，压实度可以达到，但偏离压实度标准0.90在+0.083范围内，偏离值过大，压实同样困难。

(4)满足颗粒间空隙率n‘≤25%，压实度易达到，偏离压实度标准0.90在- 0.007~+0.019之间，偏离值极小，与压实度相匹配。

(5)当压实度K=0.90时，n偏离标准(<25%)值过大，达+6.3%。n‘偏离标准(25%)值相应小，为+2.0%。

(6)当压实度 K=0.95时，n偏离标准(20%)值过大，达 +7.7%，n‘偏离标准(20%)值较小，为 +2.9%。

土在压实过程中，当含水量低时，随着含水量的增加，土的干重度也逐渐增

大，表明土的压实效果好。当含水量超过某一限值时，干重度也随着含水量的增大而减少。这是因为含水量较少时，土中水主要是结合水，土粒周围的结合水膜很薄，使颗粒间具有很大的分子引力，阻止颗粒移动，压实也就困难，当含水量适量增加，土中水包括强结合水和弱结含水，结合水膜变厚，土粒之间的联结力减弱，易于移动，压实效果也好，但当水量继续增加，出现了自由水，压实时空隙的水不易排出，阻止了土颗粒的靠拢，所以击实效果反而下降。根据土的压实原理可知，土在压实功的作用下，只能使土颗粒进行合理的排列，排出土中气，而土颗粒本身不被压缩，也就无法排出颗粒中孔隙中的气(水)，土颗粒中的开口孔隙被水填充，不开口的孔隙被气填充。由于土样的千差万别，各种土样的颗粒孔隙各不相同，一概用孔隙率衡量土的压实程度也就不合理，而颗粒间空隙率衡量了土的级配状态和颗粒的排列状况，更趋于合理，也就更能有效控制土的压实程度。根据土相体理论和施工现场检测数据分析，用颗粒间空隙率作为填土压实质量控制标准较孔隙率更切合实际，更能比较真实反映土体的压实情况。 级配碎石的颗粒间孔隙率n‘有3种不同的检测方法，即核子密度仪法、灌砂法、。 采用3种不同方法在同一位置检测n‘值，发现采用核子密度仪法比采用灌砂法、灌水法试验结果n’值偏大。

对于多风地区，灌砂法必须在现场进行多次称量，导致试验结果不稳定，而灌水法较之灌砂法具有试验结果稳定、现场操作方便、干扰少等优点。

灌砂法实验所选择的量砂粒径一定要均匀或单一。另外灌砂时检测厚度应为整个碾压层厚度，不能只取上部分或者取到下一个碾压层中。

核子密度仪法检测不能满足规范要求的原因与级配碎石生产和原料有一定的关系，同时核子密度仪法检测的本身，如打眼时对孔周围级配碎石的扰动、拔钢钎时不垂直而破坏孔等，都对检测结果有一定的影响。

三、施工工艺

1、路基填筑的要求

客运专线的路基技术标准和施工工艺的特点如下:

(l)为控制路基不发生大的下沉，对路堤填土的地基条件提出了规定及处理要求。 (2)对路堤各部分的填土规定了相应的填料标准，填土压实标准要求较高，如级配碎石和粗粒土、碎石土以填土地基系数K30、Evd、孔隙率n为标准，细粒土以

填土地基系数K30、压实系数、n为标淮。

(3)对路堤与桥台、路堤与横向结构物(立交框构、箱涵等)、路堤与路堑连接处设置过渡段。过渡段采用级配碎石填筑，路桥过渡段台尾2.0m范围内级配碎石掺5%的水泥(重量比)或填筑A、B组粗粒士，平铺土工格栅至基床表层。软土地段内过渡段，大中桥台台后均设搭板。过渡段与相邻堤、桥台锥坡同步填筑。 《客运专线铁路路基工程施工技术指南》要求路基工程施工全面开工前，应选择一定长度的路段进行填筑试验。

试验段应根据工程地质、填料性质、施工机械等选取有代表性的地段。 通过试验段试验，确定施工机械设备的配备及组合、施工工艺、摊铺的厚度、不同碾压设备的压实遍数、改良土的配合比、级配料的配合比等施工参数，同时确定相应的试验、检测方法。

1.1、级配碎石材质的一般要求

级配碎石材质的技术要求可按照《铁路碎石道床底碴》的规定执行: (l) 0.5mm筛以下的细集料中通过0.075mm筛的颗粒含量应小于等于66%。 (2) 在粒径大于16mm的粗颗粒中带有破碎面的颗粒所占的质量百分率不小于30%;

(3) 粒径大于1.7mm的集料的洛杉矶磨耗率不大于50%; (4) 粒径大于1.7mm的集料硫酸钠浸泡损失率不大于12%;

(5) 粒径小于0.05mm的细集料的液限不大于25%，其塑性指数不大于6; (6) 粘土团及其他杂质含量的质量百分率小于等于0.5%; 1.2、级配碎石粒径级配设计

根据当地条件选择材质，然后进行粒径级配设计，满足所有的要求。 1.3、筑路机械设备

自动装卸车、推土机、平地机、振动碾压机等 1.4、路基试验段

级配碎石摊铺前，必须进行级配碎石填筑试验。根据重型击实得到最优含水

量和最大干密度，确定施工含水量，并从中得到采用的初平、终平，摊铺、碾压机械的施工参数、虚铺参数等。

级配碎石拌好后至碾压之间的时间不宜过长，否则由于水分的蒸发会引起含水量降低，不易压实:另外，在摊铺和碾压时平地机刮的遍数不宜太多，否则级配碎石容易离析，影响使用功能。压路机的吨位也应保证，应使用自重加激振力大于300kN的压路机进行碾压。级配碎石碾压完成后严禁再进行振动碾压，否则会将已压实的级配碎石振动松散。

选择已填筑至基床底层顶部，碾压合格并已验收的地段作为试验场地，在试验前，对下承层整平并抄平，恢复中线，在路肩边缘设置标志边桩，用红油漆标出虚铺厚度和压实厚度，并挂线。

本试验按以下工艺流程进行:准备下承层一施工测量一级配碎石运输一摊铺一整型~碾压~检测。 质量检测方法及检测标准。

2、一般填料填筑工艺试验研究

一般填料填筑试验研究的主要对象为细粒土(主要为C组的粉质勃土)和粗粒土(包括砾砂土、粗砂土、中砂土和角砾土)。其中粗粒土分为有击实性粗粒土和无击实性土。含细粒10%以上的粗粒土，具有较好的击实曲线规律，可以通过击实试验取得最佳含水量Wopt和最大干密度Pdmax，这类土具备用压实系数K检测其压实质量的条件; 对于含细粒较少的角砾土，可以认为无击实性土，难以用击实方法测定最大干密度和最佳含水量，只能用颗粒间孔隙率检测其压实质量。

实例1：细粒土填筑试验结果：

细粒土不同厚度K(压实系数)一N(碾压通数)关系曲线

细粒土压实系数卜含水童.关系曲线

细拉土不同含水童K压实系数一N(压实遍数)关系曲线

实例2：粗粒土填筑试验

粗拉土不同厚度K(压实系数)一N(碾压数)关系曲线

粗粒土K(压实系数)一(含水量)关系曲线

粗粒土不同含水量K(压实系数)一N(碾压遍数)关系曲线

实例3：河滩沙K30、Ev2、空隙率

填土层次：第一层（静1+弱1+强2+静2） 测试位置0+30

1．Ev2的测试曲线：

荷载-变形曲线0.000.100.200.300.400.500.6000.511.522.5沉降值（mm）2.k30的测试曲线：

应力（MPa）荷载变形曲线

荷载-变形曲线00.040.080.120.160.20.240.280.320承载板荷载（MPa）沉降值（mm）0.511.522.533.5

荷载-变形曲线3．

含水率（%） 干密度（g/cm3） 孔隙率（%）

3.9 2.07 23 填土层次：第二层（静1+弱1+强6+静2） 测试位置0+30

1．Evd的测试曲线：

荷载-变形曲线0.000.100.200.300.400.500.600.00荷载（MPa）沉降值（mm）0.501.001.502.00荷载-变形曲线

2.k30的测试曲线：

荷载-变形曲线承载板荷载（MPa）00.040.080.120.160.20.240.280.320沉降值（mm）0.511.522.53

荷载-变形曲线3. 含水率（%） 4.4 干密度（g/cm3） 2.14 孔隙率（%） 20

填土层次：第三层（静1+弱1+强6+静2） 测试位置0+30

1．Evd的测试曲线：

荷载-变形曲线000.10.20.30.40.50.6荷载（MPa）沉降值（mm）0.511.52

荷载-变形曲线2.k30的测试曲线：

荷载-变形曲线00.040.080.120.160.20.240.280.32承载板荷载（MPa）0沉降值（mm）0.511.522.53

荷载-变形曲线3. 含水率（%） 5.7 干密度（g/cm3） 2.15 孔隙率（%） 20

3、粉质粘土水泥改良填筑工艺研究

粉质粘土经试验，其粘性颗粒为4.9%~13.1%，粉粒偏高(约为60%~80%)，无侧限抗压强度小于100kPa，三轴试验Cu=40kPa，φ=330，因此该粉质粘土是一种缺少粘性、力学性质差的粉质粘土。在单独填筑粉质粘土施工时，其K30达不到《细则》要求，仅为60~70MPa/m，此次在水泥改良土试验中，其力学性质差的某些特性也在试验中表现出来，主要为抗剪性能差，碾压时表面出现横向裂缝，水分散失快，易造成起皮、分层现象。

影响粉质粘土压实效果和强度的主要因素是粉粘土中粉粒和粘粒的含量及相互间的组成比例关系。在粉粒含量一定的情况下，土中粘粒含量越高凝聚力越强，土粒间越容易胶结，压实效果越好，无侧限抗压强度较高。根据室内土工试验结果，粉质粘土掺入水泥后，颗粒分析曲线右移，土粒发生明显粗化。土样中素土的粉粒含量为77.8%，粘粒为10.1%，而水泥土粉粒含量为77。8%，粘粒为4.9%。掺加水泥改良后土中薪粒和粉粒构成比例发生变化，粉粒含量大，粘粒含量降低。因此水泥改良土颗粒粗化使得粘粒含量的降低，从而土中粘聚力减小，导致压实变得困难，压实系数难以达到要求。因此我们认为，水泥土中粉粒含量过高，土粒间凝聚力差，碾压时侧向不存在约束，是压实系数偏低的根本原因。 水泥土改良的机理分析

水泥改良土有较复杂反应机理，国内外许多研究者对其机理与施工工艺进行了探讨。水泥与土拌和后，由于土的影响，水化反应进行较缓慢。

水泥改良土的优点是具有足够高的强度，其7d的无侧限抗压强度可达几个MPa，能满足高速铁路对基床底层的要求;受水分变化的影响不大，并且它的强度越高，稳定性越好。它的缺点是在施工过程中容易产生收缩裂缝，当水泥用量超过一定比例时，改良后的体积收缩性增大，从而容易产生较多的收缩裂缝，并且伴随着水泥等级的提高，水泥中细颗粒越多，更容易产生裂缝。

粉质粘土掺加水泥改良施工工艺流程