力学指标与压实系数双重指标控制粉煤灰填筑路堤质量

维普资讯http://www.cqvip.com·线路／路基·力学指标与压实系数双重指一～标一控一～一制～一粉～一～煤一～灰～一一填一筑～一一路堤质量李玉棋(中铁十一局集团公司，武汉441003)摘要：通过大量测试数据验证粉煤灰填筑的路堤质量检验应的质量检验方法及检验标准进行了深入研究。采用力学指标与压实系数双重指标控制，论证压实系数与力学铁路路基是铁路工程的重要组成部分，是承受轨指标问不存在相关关系，并不能仅用压实系数来评价粉煤灰路～一脚一一～一_．一～一一田一～～～一一～一_一蓄一～∞一一～一一道和列车荷载的基础，其质量的好坏对列车运行安全、堤填筑质量。速度、平稳性有极大的影响。这就要求路基工程必须关键词：路堤填筑；粉煤灰；力学指标；压实系数；地基系数：具有足够的强度、稳定性和耐久性，能够抵抗各种自然动态变形模量因素作用的影响，因此选择何种检验方法控制路堤填中图分类号：U213．11文献标识码：B筑质量是一项非常重要的工作。文章编号：1004—2954(2005)02—0026—032粉煤灰的击实特性粉煤灰的性质类似粉砂和粉土，在最佳含水率以前，含水率的影响并不明显，曲线平缓；超过最佳含水率以后，随含水率的增加，最大干容重才迅速减小。从击实曲线可以看出，当含水率低于最佳含水率10个百分点时，其干容重也可达到最大干容重的95％以上。粉煤灰这种可击实含水率范围较大的特点对施工填筑很有利。不同击实功与干密度关系试验研究见图1、图2。1．18C1．161．121．081．O4翌1．00O．O62426283O3234363840424446481概述含水率(m)，％图1粉煤灰(FL一001)击实曲线粉煤灰是火力发电厂、大型企业锅炉燃烧煤粉后产生的一种工业废料，随着电力事业的发展和燃煤机组的增加，电厂的规模和数量与日俱增，粉煤灰的排放量量也大幅度增加，这就需要征用大量的土地投入更多q的资金建设煤灰场，这对于人均土资源相对较少的国糖H_家来说，充分利用粉煤灰工业废料，变废为宝具有十分重要的经济和环保意义。在宁启铁路DK95+500～含水率(∞)，％DK96+500段开展煤灰路堤试验研究，采用扬州热电图2粉煤灰(FL一002)击实曲线厂湿排粉煤灰作为路堤填料。其中，对粉煤填筑路堤FL一002号样用不同击实功及不同含水率进行击实试验，考察不同击实功与干密度之间的关系，试验结收稿日期：2004—09—29作者简介：李玉棋(1951一)，男，工程师。果见表1。．o-●◆◆I_●●●_◆以科学的线网为依据，严格控制沿线用地开发，确[2]天津市规划局和国土资源局等．城市交通发展战略[z]，2002．[3]北京市城建设计研究院．天津市城市快速轨道交通线网规划保规划的严肃性。分期实施，逐步发挥轨道交通在城[z]，2000．市中的骨干地位，确保城市处于良性发展状态之中。[4]陆化普．城市轨道交通规划的研究与实践[M]．北京：水利电力出参考文献：版社，2001．[1]铁道第三勘察设计院等．天津地铁3号线总体设计[z]，2003．铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2005(2) 维普资讯http://www.cqvip.com李玉棋一力学指标与压实系数双重指标控制粉煤灰填筑路堤质量·线路／路基·表1不同击实功与干密度关系试验结果含水率高于最优含水率5％时，从规定击实的每层l4击每层28击每层42击每层56击50％～100％，击实效果相同，干密度只能达最大干密序号含水率干密度含水率干密度含水率干密度含水率干密度度的95％。／％／(g／cm)／％／(g／cm)／％／(g／cm)／％／(g／cm)含水率高于最优含水率10％时，用规定击实功的l24．10．9924．71．0924．625％～100％，击实效果相同，干密度只能达最大密度229．41．0629．41．1628．9ll629．7335．01．1036．4ll036的9l％。说明粉煤灰的压实受含水量影响的变化幅．5439．91．0540．11．0540．7度较粘性土大。拄：采用(铁路工程土工试验方法)(TBJl02—96)中的重型击实法进行击实。3力学指标与压实系数检验路堤质量本样最优含水率=30．1％，最大干密度为1．16g／cm。粉煤灰试验路堤位于宁启铁路DK95+500～从表1可以看出，粉煤灰含水率接近最优含水率DK96+500，全长1000In。采用粘土包心式结构路时，只需用TBJ102-96规程规定击实的50％(28堤，按照现行的铁路技术规范，对影响压实质量的不同击)就可达到最大干密度值。用规定击实功的25％参数在试验段路堤填筑中进行试验研究，分析比较不(14击)时，干密度值就可达到最大干密度的85％。同参数对压实质量的影响程度，探索满足宁启铁路粉从规定击实功的50％(28击)～100％(56击)，击实效煤灰路堤质量检验控制标准。力学指标包括地基系数果相同。也就是说，含水率接近最优含水率时，可采用K。值、动态变形模量E值，以及力学指标是在同一位小型或中型机械碾压，且密实度易达到。置用两种方法同时检验。压实系数也是在同一位置用含水率在低于最优含水率5％时，用规定击实功环刀方法、灌砂法和核子仪法3种方法同时检验。数的100％也能达到最大干密度值。说明含水率在25％据检验结果见表2。～30％时，均可达到最大干密度值。表2250kN(180kN)激振力碾压试验结果推土机摊铺压实系数序号铺灰厚度压实后厚度含水率地基系数(K3。)动态变形模量松铺系数／％静2振2振2静2／(MPa／cm)(Ed)／MPa／cin／cinl28(33)20(26)1．0(1．27)32．9(31．2)0．99(0．98)1．03(1．07)1．03(1．O9)1．09(1．11)0．51(一)12．9(18．2)228(29)21(22)1．33(1．32)32．4(30．1)1．00(0．97)1．11(0．97)1．04(0．99)1．09(1．10)0．35(一)11．8(18．0)330(30)22(22)1．36(1．36)33．0(34．4)1．02(1．08)1．11(1．03)1．10(1．03)1．09(1．08)0．49(一)15．5(16．9)428(35)21(24)1．33(1．46)30．8(32．3)1．05(1．10)1．08(1．09)0．99(1．09)1．05(1．11)0．98(一)26．3(一)530(36)22(23)1．36(1．57)32．4(26．3)1．03(1．03)1．05(1．14)1．10(1．11)1．08(1．16)0．43(一)一(23．5)632(29)22(19)1．45(1．53)32．9(21．4)1．03(1．07)1．00(1．17)1．10(1．13)1．07(1．13)0．78(一)18．9(22．1)727(29)20(21)1．35(1．38)30．7(33．8)1．O2(1．O9)1．08(1．08)1．11(1．03)1．11(1．O8)一(一)15．6(20．1)833(32)25(24)1．32(1．33)33．(33．9)1．05(1．09)1．03(1．09)1．09(1．09)1．07(1．10)一(一)30．5(22．3)935(31)28(25)1．25(1．24)28．9(32．1)0．90(1．O5)1．00(1．08)0．98(1．04)1．05(1．06)一(一)24．7(19．9)lO36(35)29(27)1．24(1．30)32．9(33．3)1．08(1．04)1．10(1．06)1．O9(1．O5)1．O9(1．06)一(一)22．5(17．7)ll34(30)24(24)1．42(1．25)33．7(30．2)1．05(1．10)1．09(1．10)1．09(1．10)1．09(1．10)0．78(一)24．1(18．8)l234(25)22(20)1．55(1．25)32．1(30．7)1．09(1．09)1．O9(1．04)1．06(1．06)1．10(1．09)一(一)20．9(17．6)l337(26)28(20)1．32(1．30)26．3(31．8)1．10(1．08)1．12(1．09)1．10(1．09)1．08(1．10)0．70(一)21．9(18．6)l436(27)28(22)1．29(1．23)37．6(33．5)1．05(1．04)1．O3(1．O6)1．07(1．05)1．03(1．04)一(一)l5．7(16．6)l534(30)26(22)1．31(1．36)31．4(33．7)1．08(1．03)1．03(1．05)1．O8(1．O6)1．11(1．05)一(一)15．0(16．1)l635(33)26(25)1．35(1．32)31．4(30．2)1．04(1．06)1．06(1．08)1．07(1．07)1．08(1．08)一(一)18．4(17．2)l733(34)24(25)1．38(1．36)29．8(29．2)1．O6(1．O6)1．08(1．08)1．O7(1．O9)1．11(1．10)一(0．50)19．5(16．3)l832(31)25(24)1．28(1．29)34．9(30．7)1．03(1．04)1．05(1．O6)1．04(1．07)1．04(1．09)一(0．49)17．3(22．4)l928(31)22(24)1．27(1．29)33．3(33．3)0．99(1．09)1．02(1．07)1．03(1．09)1．05(1．09)一(0．46)16．4(17．1)2029(32)20(26)1．45(1．23)32．7(30．0)1．10(1．12)1．09(1．09)1．09(1．10)1．09(1．10)一(0．61)18．9(23．9)2l34(35)24(25)1．42(1．40)29．0(32．0)1．02(1．06)1．05(1．08)1．O6(1．09)1．O6(1．12)0．82(0．62)22．4(14．2)2235(34)27(28)1．3O(1．21)29．7(30．6)1．03(1．02)1．04(1．05)1．06(1．06)1．08(1．05)0．82(0．95)23．5(22．1)2326(36)18(26)1．44(1．38)34．4(30．3)1．O5(1．05)1．07(1．07)1．10(1．08)1．12(1．10)一(0．75)18．0(18．0)2433(38)25(27)1．32(1．41)33．2(34．1)1．04(0．94)1．O6(0．99)1．06(0．99)1．05(0．97)一(一)l7．7(16．5)2533(38)21(27)1．57(1．41)33．0(36．9)1．06(0．96)1．O7(O．95)1．O7(O．98)1．O9(O．99)一(一)l7．6(17．8)263O(33)26(26)1．15(1．27)35．7(30．5)1．O8(1．O7)1．O9(1．O9)1．O9(1．1O)1．1O(1．12)一(一)l5．4(24．5)2732(32)22(22)1．45(1．45)32．7(27．8)1．O6(1．O6)1．O7(1．O9)1．O8(1．O9)1．O9(1．12)一(一)一(21．7)2828(29)2O(2O)1．4O(1．45)3O．6(36．7)1．O4(1．O1)1．O6(1．OO)1．O7(1．OO)1．O8(O．98)一(一)一(15．4)293l(28)2l(19)1．48(1．47)3O．O(25．6)1．O3(1．12)1．O4(1．11)1．O6(1．13)1．O7(1．12)一(O．73)2O．O(24．O)3O29(27)2O(2O)1．45(1．35)32．8(288)1．O5(1．1O)1．O6(1．12)1．O6(1．1O)1．O5(1．13)一(O．86)一(16．O)3l28(29)2O(24)1．4O(1．21)31．7(29．4)1．O5(1．O4)1．O7(1．O5)1．O6(1．O4)1．O7(1．O3)一(O．84)一(18．4)平均31．5(31．5)23．2(23．5)1．36(1．34)32．1(3l1)1．O4(1．O5)1．O6(1．O7)1．O7(1．O7)1．O8(1．O8)O．67(O．68)l9．3(18．4)注：静压时振动碾走行速度为3～4km／h，振动碾压时走行速度为2—3km／h。括号内数字为激振力l8OkN的碾压试验结果。铁道标准设计RAJLwAYs’ANDARDDEsIGN2oo52、 维普资讯http://www.cqvip.com线路／路基·李玉棋一力学指标与压实系数双重指标控制粉煤灰填筑路堤质量·从表2可见，含水率在最优含水率一10％～+2％，表4含水率、压实系数和地基系数关系松铺厚度在35—40cm，自重为13t振动碾静压2遍，压序测点含水压实地基系数K，。序测点含水压实地基系数号编号目＆／％系数／(MPa／cm)号编号目g／％系数／(MPa／cm)实系数就可达0．90以上，说明所用粉煤灰易压实。l530537．7O．95O．6O2l55l821．41．O9O．95在相同条件下，分别采用180kN和250kN两种253O738．OO．96O．6322552O31．41．1l1．383540231．51．o9O．5O23552133．81．o9O．75激振力进行对比振动压实，压实效果基本相同。4540736．41．O90．40245605l6．3l_l3O．75从静压2遍到振动碾压2遍，180kN和250kN激554O836．21．O60．402556ll2O81．15O．686541437．1O．5O2656l2292l_O90．78振的压实系数增加0．02，再振动碾压2遍，180kN激7550l31．30．99O．5l2756l625．6l_l3O．73振的压实系数没有增加，250kN激振力的压实系数也8550223．60．9OO．5O28561928．81．22O．86只增加了0．01，最大再静压2遍后，压实系数又各增9550331．30．97O．5O29562225．41．O3O．8410550428．O1．OOO．3530630l34．2O．9OO．67加0．01。说明按照先静压，再振动，后静压的碾压顺ll550630．11．080．493l630234．70．88O．82序，碾压效果好。l2550721．41．O20．4932630337．1O．880．70l3550934．41．1O0．4633630435．1O．89O．8O因此笔者认为，铺灰厚度在35～40cm，含水率在l455lO31．71．O5O．9834570l32．5O．980．9l最优含水率一10％～+2％，采用CA25型振动碾，按l555ll32．11．13O．6l3557023O．81．O50．84照先静压2遍，再振压2遍，最后静压2遍的顺序碾1655l232．31．030．6l36570332．60．990．82l755l33O．71．O304337570432．60．960．70压，压实系数不小于0．90。l8551431．31．141．7938570533．OO．96O．82压实含水率宜控制在最优含水率一10％～+2％。l955l526．31．0716239570634．10．970．792055l632．61．O3178综上所述，粉煤灰碾压试验参数建议按表3进行注：粉煤灰最优含水率。。：30．O％，最大干密度Pd：1．16g／cm。施工。表3建议碾压参数表5、Ev与的相关关系相关类别关系式测点相关相关性振动碾自重激振力铺灰厚度含水率走行速度碾压方式／组系数型号／t／kN／cm／％／(km／h)地基系数K3o与压实系数K3O=0．370+0．347Kh6l0．0844不相关最优含水率静压3—4静压2遍；激振动态变形模量Ed与压实系数KhEd=4。444+13．615Kh590．138不相关CA25型l3250／18035—40一lO～+2振压2—32遍；静压2遍显著。因此，对于粉煤灰的压实质量仅用压实系数指4含水率与地基系数K3。关系试验标控制是不够的，要同时满足地基系数K，。值和压实系数两个指标要求。粉煤灰这种不同于粘性土的显著特粉煤灰含水率是影响路堤压实质量的关键因素，点与其自身的结构密切相关，煤灰颗粒孔隙内部含水从FL一002号和FL一002号试样击实曲线图可见。率对密实度的影响不显著，而当灰体受力时，颗粒孔隙FL一001号粉煤灰最优含水率W。。=35．7％，最大干内部含水量因外力作用挤出，从而影响整体强度。综密度P=1．13g／cm，只要含水率在20．0％～44．5％，上所述，粉煤灰填筑的路堤质量检验标准，宜用地基系压实系数就可达到0．91；FL一0．02号粉煤灰最优含水数。值或动变形模量E值和压实系数两个指标控率：30．1％，最大干密度P=1．16g／cm，只要含制。试验结果表明：相同压实系数，而其力学指标相差水率在16．0％一41．0％，压实系数就可达到0．91。也甚远，从表5可以看出压实系数与力学指标间不存在就是说粉煤灰含水率在较宽的幅度内变化，其压实系相关关系。因此，不能仅用压实系数来检验粉煤灰路数都能达到标准要求。而从工地施工碾压情况看，压堤填筑质量。用粉煤灰填筑的路堤基床以下路堤压实实系数虽能达到标准要求，但其K∞等力学指标可能很系数不宜小于0．91，地基系数，。值不小于0．7MPa／小，当含水率高于40％时，振动碾基本上就不能碾压，cm，或动态变形模量值不小于18MPa；基床底层压或者相当困难。含水率、压实系数和力学指标关系见实系数不小于0．93，地基系数，。值不小于0．8或动表4。态变形模量E值不小于21MPa。力学指标与压实系5力学指标与压实系数相关关系数双重指标控制粉煤灰路堤填筑质量取决于粉煤灰自身的物理及力学特性。地基系数∞值、动态变形模量E值与压实后粉参考文献：煤灰压实系数之间相关关系见表5。[1]TBJ102-96，铁路工程土工试验方法[s]．[2]马易鲁，尧莉萍．粉煤灰作铁路路堤填料的研究【】]．铁道标准设6结语计，2002(9)．[3]娄国充，方纳新．粉煤灰混凝土桩复合地基承载特性试验分析从表5可以看出，粉煤灰含水率对密度影响不很fJ]．铁道标准设计，2004(1)．明显，而对地基系数，。值和动态变形模量值影响铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2005(2)28