铁路路基填料分类深化研究

摘要：随着我国铁路事业的发展，社会对铁路行车安全的要求也不断提高。因此，铁路路基作为铁道建筑主体构筑物，应该长期处于一个稳定、良好的使用状态。然而，现在铁路路基的设计和施工中，仍然存在着许多问题。路基填料的分类作为路基一个基本问题，应该得到高度的重视。本文通过对国内外铁路路基填料分类的状况进行分析，以期能给相关人员提供有益的参考。

关键词：铁路 铁路路基 路基填料 填料分类

中图分类号：F530.32 文献标识码：A 文章编号：

自从世界铁路运行以来，其安全性如何，始终是世人关注的焦点。要使火车平稳、安全的在铁路上运行，那么铁路必须稳定、平顺。路基作为铁道建筑主体构筑物的路基结构，为了能保证其经受火车长期的反复作用而不被破坏、长期处于稳定状态，路基不仅应该具有强大的抗变形能力和承载能力，同时还应该具有较好的抗渗透性和水稳定性。由于铁路路基的整体工程受路基填料的影响非常大，因此，世界各国都十分重视对铁路路基填料分类的研究，并制定了相应的设计规范。

然而由于各个地区的土性不同，铁路路基的种类也多种多样，分类标准也不尽相同。因此，我们一定要根据我国的实际，对铁路路基填料的分类进行一定的调整，以保证分类工作有助于铁路建设的顺利开展。

1铁路路基与路基填料

铁路路基作为支承轨道和传递列车荷载的建筑物，是在给定填料、经压实作用而形成的一种三维带状结构物，是道路和铁道的基础设施，具有非常重要的作用。其基本功能是为上部的轨道结构提供足够的支撑力，抵抗过量的变形和破坏。所以，路基结构的性能及其优劣是在填筑的全过程(成型过程)中形成的，取决于路基的结构形式、填料和压实质量。在重复的列车荷载作用下，路基要产生不可恢复的累计下沉，最终影响轨道结构的平顺性，所以承载特性和变形问题便成为高速铁路路基设计与施工的控制因素，对路基填料以及压实质量也有了更高的标准。2005年颁布的《铁路路基设计规范》（TB1001——2005)中规定：“路基应按土工结构物进行设计，其地基处理、路堤填筑、边坡支挡防护以及排水设施等必须具有足够的强度，稳定性和耐久性，使之能抵抗各种自然因素作用的影响”。

而路基填料一般情况就地取土填筑路堤，但有些土石不能用作填料，否则将引起路堤坍滑和变形。特别是路基顶部（包括路基面）直接受到列车动荷载作用的部分，其填料必需严格控制，以免产生翻浆冒泥等路基病害。中国铁路部门将填料按其适用性分为A、B、C、D四级。A级为优质填料，如粗粒无粘性土；B级为良好填料，如细粒含量小于30％的混合土和砂粘土等；C级为限制使用的填料，如细粒含量超过30％的混合土和粉砂等；D级一般为禁止使用的填料,如粘粉土、粘土和有机土等。基床表层应选用A级和B级的填料，若不得不用 C级填料时，填料的液限应不大于32，塑性指数不大于12。

2 国内外土的工程分类

由于世界各个国家、地区的土质特性不同，其分类方法也各不相同。经过多年的研究，人们认识到决定土性的基本共性指标是细粒含量、粒径大小、颗粒级配和塑性等，并以此作为划分土类的依据。

现在，国内外土的工程分类法主要可以归纳成两大体系

第一，“统一分类法”。这种土的联合分类是目前公认的较为完善的分类方法，最早由美国提出。“统一分类法”划分土类的依据是土的粒径大小、细粒含量、颗粒级配、相邻粒组含量以及塑性指标(塑性指数、液限)。它首先考虑了粒组的主成分、然后用颗粒级配、细粒含量和塑性等反映土性的指标加以描述，清晰地反映在定名里，同时用明确的标准符号表达出来。它适用于路堤、土坝，也适用于建筑工程的地基土分类。

第二，“粒度成分法”。这种方法又叫做“粒径累积法”，此观点持有以原苏联为主。在划分依据上，主要是根据土的粒径大小和塑性指数。由于“粒度成分法”划分依据单一，不能很好地反映土性，对于细粒土来说“粒径累积法”分类只用单一塑性指数指标定名，没有考虑液限对土性的显著影响，如塑性指数相同时，液限越高，土压缩性越大，容易引起路基下沉过大或发生翻浆冒泥等路基病害。

在我国，“统一分类法”和“粒度分类法”在我国不同工程部门的标准中均有使用，见下表。从表可以看出，世界各国基本上都使用“统一分类法”体系，我国除建设部和铁道部以外，其它部门也都使用“统一分类法”。

3我国铁路路基填料的现状以及填料分类存在的问题

3.1我国铁路路基填料现状

我国地域辽阔，在很多地区，尤其是南方，由于气候等问题的影响，粘土分布很广泛，粘土具有高塑性、高液限，对工程的影响非常不利。因此，铁路路基施工一个很重要的问题就是如何才能选择较优的填料，以防止基床病害。然而，就目前状况来看，我国既有线路使用的填料大多不能满足有关规范的要求，如沪杭复线K21—K90之间，就使用了大量塑性指数大于12的C类土及不应使用的D类土和严禁使用的E类土，导致铁路路基状况百出，对列车的运行造成了极大的影响，严重制约了铁路运输效能的发挥。

一般而言，铁路线路都比较长，火车通过的地段的条件变化很大，复杂多样，所以，要求全部铁路路基都使用优质填料来建设，其可能性不大。特别是京沪线，业已进行的调查说明，优质填料A组缺乏，B、C组也不多，若不采用特别的办法，大量填料就需要远运，特别是徐州至南京段，碎石来源比较少，运距较远，造价较高。虽然整条线路中路基的比重在尽量压缩，但仍要占50%左右，这样长的线路需要大量的土石方，为了解决这一难题，需扩大可用填料的范围，也就是要将部分C、D组填料经过改良后使用。

3.2我国铁路路基填料分类存在的问题

第一，“填料分类”依据简单，对土类和岩石类的土性无法进行正确区分。

路基填料包括两点。一是块石类，有漂石、块石、碎石、卵石；二是土类，有细粒土、砾和砂。在土性方面，由于它们相差比较大，所以国际上已将土的工程分类视为对砾、砂和细粒的分类，而现行“填料分类”和“岩土分类”均将块石与砾、砂混为一体，只考虑由大至小粒组累积重量到总重的50%(或自定某一重量)时的粒组值，就以该粒组定名，而不考虑其它影响土性的重要指标，如大于(或小于)该粒组的粒径情况、粒径级配情况和细粒含量等。如某组土砾重为49%，而砂重为2%，此时定名为砂，显然，这种定名是不合理的。

第二，局部粒组划分界限不当。

现行铁路“填料分类”和“岩土分类”中，将粒组200mm至20mm的土定为卵石(或碎石)范围过大。目前国内外均已统一将将粒径小于60 mm的土归为土类,粒径大于或等于60 mm的土归属于石类。另外“填料分类”中，将细砂、粉砂和粘砂分开的做法，也是不合适，应将它们均归属细砂类，并利用细粒含量将它们区分开来。

在国内外，对于细粒含量界限，相关的填料规范都已经基本统一为5%和15%。而现行规范“填料分组”中的细粒含量以15%和30%为界，这个界限对土性的影响未免过大。另外，对于“填料分组”中细粒含量划分，没有固定的规律，显得非常杂乱，如砾砂中细粒含量为30%至50%的土以及粗砂、中砂中细粒含量为15%至50%的土属于那一组的填料没有提及。

第三，“填料分组”没有考虑到土的变形特性，只考虑土的可压实性。