在建的火渤铁路工程位于辽宁省中部,地处季节性冻土区,因工程沿线优质填料缺乏,故就近采用当地粉砂土作为路基填料。由于颗粒级配不良,粘聚力低、易受到冻融作用影响等特点,导致粉砂土工程性质较差,路用过程中存在很大问题。国内外学者虽然对粉砂土进行了大量研究,但各地区粉砂土因颗粒组成、矿物成分及含量等不同,而使得工程性质存在较大差异,对粉砂土仍缺乏系统的认知。针对此类问题,本文以火渤铁路二标段路基工程为依托,结合现场实际情况和当地地质、水文、气候条件,选取当地具有代表性的粉砂土,通过室内及现场试验,对季节性冻土区粉砂土路基填料的工程适宜性进行了研究,主要得到以下结论:(1)通过室内物理、力学及水理性质试验,并结合SEM微观试验结果,研究了粉砂土的工程性质。研究分析表明:粉砂土颗粒粒径均匀,粒径主要集中于0.075~0.25 mm之间,级配不良;粉砂土颗粒磨圆度高,土中黏粒含量极少,土体抗剪强度低,难以板结,颗粒间易产生相对滑移,不易碾压,可采取增加侧向约束的方法来提高粉砂土抗剪强度;压实过程中,填料含水率控制范围较大,雨季施工不受影响;碾压遍数不需过多,且90%的压实度较易获得。(2)考虑冷却温度、压实度、含水率、冻融循环次数等影响因素,对粉砂土的冻融性质进行了试验研究,研究表明:粉砂土属于Ⅱ级弱冻胀性土质,抵抗冻胀能力较高;封闭系统下,含水量越大,温度越低,粉砂土的冻胀融沉发生量越大;压实度的提高在一定程度上可以抑制粉砂土冻胀力的发挥,减小冻胀变形;长期的冻融循环作用对粉砂土结构具有致松效果,在无水分补给的情况下,土体的冻胀融沉变形在7次冻融循环后即进入动态稳定状态。(3)结合室内外试验结果及现场实况,从多角度对粉砂土填料的适用性进行了综合评价,并确定粉砂土适用于铁路路基填筑;分析总结了粉砂土填料的压实机理,确定了“振动+有约束设备”碾压的思路及主要技术参数,提出了粉砂土路基“振动+有约束设备”碾压施工工艺。