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不同填料在铁路路基中的应用

作者: 发布时间:2020-01-17 11:51:55 阅读: 62 次

摘要:铁路路基的质量直接影响列车的运行,高速列车对路基的质量提出更高的要求。在铁路建设时,通常要考虑当地环境,根据就地取材,节约成本,保证质量的原则,选择合适填料。本文综述了铁路路基建设的几种填料,煤灰分、粉粘土、矸石、角砾土、粉细砂、风积沙等在铁路路基中的应用。

关键字:填料;铁路路基;应用

 

铁路路基的强度以及平稳性关系着铁路列车安全性和稳定性。填料的选择及其施工工艺是影响路基施工质量的关键因素,直接影响着铁路工程的质量。我国铁路路基填料配方用途一直是铁路工程的难题,为确保铁路路基足够的坚固和稳定,人们对不同填料在路基中的应用做了大量研究。

一、煤灰粉在铁路路基中的应用

    目前,大量土方都要毁坏大面积农田,并且造价高昂。在路基修建中,以煤灰粉为填料,不仅可以节约提取土用地,并且解决了煤灰粉的堆放问题,降低了工程造价。

煤灰粉主要成分时SiO2Al2O3Fe2O3等,因原煤产地,各成分含量略有不同。煤灰分具有可击实性、更佳含水量和更大干密度,并且这种特性有利于施工。煤灰粉的属于中等压缩材料,可压缩性小,产生的沉降量小,结构松散,渗透性好,其抗压强度也能满足路基设计要求,能够有效地提高路堤质量。

于炳炎等在青岛电厂专线上进行了煤灰粉填筑铁路路基的现场试验。结果表明:煤灰粉对水的适应性强,水含量控制范围较大,施工过程中含水量不宜过大;煤灰粉压实时采用有轮纹的重型机械压实效果更好;煤灰粉填筑铁路路基施工工艺简单,不需要特殊的施工机械,有利于降低成本;经现场载荷试验表明,煤灰粉填筑的铁路路基能够完全满足《铁路路堤设计规范》的要求。但是煤灰粉暴露风干后易飞扬,并具有淋溶性和抗冲刷性差等特点,适于做填筑路堤的核心部分。此外,当路堤较高时,应控制煤灰粉层厚度,在使用过程中严格控制含水量。总之,煤灰粉具有质量轻、强度较高、压实后沉降量小的有点,适用于承载力较低的填筑路基。

二、粉粘土填料在铁路路基中的应用

要文堂等结合秦沈客运专线的工程实际,以掺水泥改良粉粘土填料。水泥与土拌和后,会发生水化反应,然后大量的土颗粒形成较大的土团,构成链条状结构,形成坚固的粘结,形成的水泥土具有较高的强度。

水泥加入土中后,使土的塑性大幅度降低,并且土的朔性指数与水泥剂量和水泥土的龄期有关。水泥土的强度与水泥掺入量成正相关,加入水泥后,水泥土的压缩性大幅度减小,刚性增加,经冻融循环后无侧限抗压强度降低,渗透系数大幅度降低,抗渗透能力增强,有利于高速列车的安全运行。施工过程中,采用水泥改良铁路不良地段,不仅加固了路基,还保护了耕地,有利环保,具有很大的经济效益。然而,由于改良土机理和土的变形特性复杂多变,并且试验土质具有局限性,还要进行大量的研究,才能获得更大的效益。

三、矸石在铁路路基中的应用

矸石是在煤矿建井及生产过程中产生的工业废渣。我国煤矿储存的矸石约为三十多亿吨,每年产生的矸石可达两亿吨以上。矸石的随意堆放,不仅占用了大量耕地,而且其自然产生的有害物质污染了大气、农田、河流等。矸石中的岩石主要由砂岩、砂质泥岩、炭质泥岩、石灰岩、煤炭等组成。其中硅质砂岩强度高、抗风化能力强,是很好的路基填料;粉砂岩虽然结构较疏松,强度和稳定性不高,但仍可算作路基良好填料;砂质泥岩、泥岩等粘土岩类,其主要成分是高岭土,吸水性强,易软化;砂质泥岩的强度较高;泥质岩不浸水,可用于基床以下;石灰岩多以方解石为主,属于硬质岩,可用作路基填料;煤炭在矸石中含量有限,不影响路基的稳定。矸石中不含路基禁用填料,可作为路基填料。

矸石松散,不易压实,采用震动式压路机效果较好。路基经碾压,矸石与矸石以及图之间密不透水,不易风化。以矸石为填料的路基,密度会不断提高,沉落量减小,路基会越来越牢固,能够较好的抵御洪水的侵害,养路成本低。鹤煤集团铁运处,经几十年的实践证明了,煤矸石作为路基填料,达到了安全标准,并取得良好的经济效益。以煤矸石为路基填料,节约了大量的买土费和运输费,节约了成本。并且煤矸石为填料,节约了大量土地,为环保事业做出巨大贡献。

四、角砾土在铁路路基中的应用

角砾土是地表岩石暴露后,经风化作用形成的粒径大于2毫米的岩石或矿物碎块。浙赣铁路施工,采用角砾土作为基床地城及表面的填料。为此,傅君碧等对角砾进行了土物理力学性能试验,研究其在基床中碾压遍数、松铺厚度对应的压实度、孔隙率及K30之间的关系,确定更佳施工方案。结果显示,角砾土满足浙赣铁路路基床底层填料的质量要求,经静压一遍,强震四边,弱振两遍,静压一遍,可以满足K30和孔隙率的规范要求。此外,施工填料含水量不宜过多,振动压实后静压1~2遍为宜。

在秦沈客运铁路专线路基施工中,牛玉战通过针对砾土选料、填土厚度、整平、碾压等施工工艺做了大量研究,为解决软土地基和预留沉降量等问题提供了借鉴方案。为保证铁路路基质量,角砾土在装运前,需清楚表层腐殖土及草皮、树根等,严格控制颗粒粒径大小在20厘米内,不使用风化严重的软石;填层厚度厚度应控制在30~40厘米之间,并且需压实,否则会成为路基的安全隐患;选择合适的碾压机械,并控制好平整度,采用公司自检、工区指挥部复检、监理工程师终检的“三检”制度。

五、粉细砂填料在铁路路基中的应用

在铁路路基建设时,常常就地取材。内蒙古东北部伊敏至伊尔施线铁路,所经过地区,标称除薄层粘土外,下部为厚度达10厘米的粉细砂。粉细砂属于C组填料,但其粒径单一、级配不良,经改良后才能进行施工,达到设计要求,解决施工困难的问题。

填料改良一般分为物理改良和化学改良。物理改良是通过物理掺杂的方法改变颗粒级配,一般掺入物有中、粗砂、卵石及砾石等粗颗粒土;化学改良是通过向土中掺入石灰、水泥等,通过改变土的化学成分提高土的工程性能。在两伊线施工过程中,通过不同配比对粉细砂进行物理改良,使其经过砾砂改良后能够达到基床底层及以下路堤压实标准。改良后,施工时,自卸汽车、推土机、压路机等大型设备不会发生陷车,解决了施工困难,提高了工效。

六、风积沙在铁路路基中的应用

风积沙是一种特殊的路基填料,对于与沙漠及其周边地区的铁路修建有重要意义。在沙漠及其边缘地区修建铁路,路基填料匮乏是亟待解决的问题。随着我国西部大开发的不断深入,沙漠地区铁路修建项目越来越多。为加快沙漠铁路建设,解决铁路路基填料问题,利用风积沙作为填料是当前研究的热点。曹秋平经过分析风积沙填料筑路基试验工程,通过对比试验方法、工艺及数据,对风积沙填筑铁路路基方案进行了详细阐述。通过试验确定更佳含水量、松铺厚度、碾压机械和碾压遍数,才能达到铁路路基填筑要求。

综上所述,铁路路基填料应用的研究对于节省工程开支,保护环境,提高铁路路基质量,提高列车运行速度,保证列车安全性和稳定性有重要意义。

 

参考文献:

[1] 于炳炎, 娄国充, 赵祚华. 粉煤灰作铁路路基填料的应用研究[J]. 粉煤灰综合利用, 2001.

[2] 马旭东. 粉细砂填料的改良应用[J]. 建筑设计, 2010.

[3] 曹秋平. 风积沙填筑铁路路基施工技术研究[J]. 铁路标准设计, 2010.

[4] 要文堂. 高速铁路路基粉粘土填料改良技术的探讨及应用[J]. 铁路标准设计, 2004.

[5] 傅君碧. 角砾土在基床中的应用[J]. 路基工程, 2006.

[6] 王春保,王合生,周卿. 煤矸石作为铁路路基填料在鹤壁矿区的应用[J]. 西部探矿工程, 2002.

[7] 黄辉. 浅谈矿井矸石在铁路路基上的应用[J]. 矿业快报, 2002.

[8] 赵少强, 别大华, 邓剑辰. 粉煤灰改良黄土填料的试验研究[J]. 铁路建筑技术, 2006.