专题四：高速铁路路基施工技术

专题四高速铁路路基施工技术一、级配碎石施工技术可外购，或采用天然的砂卵石破碎配置，分20~40mm,10~20mm，10mm以下三种集料，制备工艺流程见下图。1基床表层填筑分两层施工，每层施工工艺流程见下图给料斗二级双层振动筛配料斗一级振动筛拌合机出料斗破碎机品种调整加水≤4cm＞4cm＜1cm2~4cm1~2cm＜1cm2~4cm1~2cm1.1验收基床底层区段测量中线水平，检查几何尺寸，核对压实标准，使其达到基床底层验收标准。对不符合标准的基床底层进行修整，使其达到基床底层标准要求。1.2拌和运输区段（1)基床表层搅拌采用厂拌，原材料必须进行材质及级配试验，材质及级配均要符合设计及规范要求。（2)正式拌和前，必须先调试所用厂拌设备，使混和料的颗粒组成及含水量符合规定要求。（3)拌和好的混和料要尽快运到铺筑现场，并进行碾压。用平地机摊铺混和料的，根据运输车的运输能力，计算每车混和料摊铺面积，等距图8-12基床表层填筑施工工艺流程离堆放成堆；用摊铺机摊铺的，则与摊铺机能力相互协调，减少停机待料情况。1.3摊铺碾压区段（1)基床表层摊铺第一层采用平地机进行摊铺。用平地机将混和料按松铺厚度摊铺均匀，对不均匀处及坑洼处人工进行调整。（2)基床表层摊铺第二层，采用摊铺机进行摊铺。摊铺方法由试验段确定。（3)碾压采用振动压路机，先静压后振动碾压，碾压要遵循先轻后重、先慢后快的原则。直线段由两侧路肩向路中心碾压，即先边后中；曲线段由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。碾压时沿纵向重叠0.4m，横缝衔接处应搭接，搭接长度不少于2m。1.4检测试验区段（1）基床表层检测：按照基床表层压实质量标准及检测方法和频度进行检测。基床压实若达不到要求，要分析原因，重新补压，直到满足要求。（2）基床表面修整养护：局部表面不平整要洒水补平并补压，使其外形质量达到设计要求。已经施工的基床表面禁止任何车辆通行。2级配碎石填筑每一作业面合理的摊铺碾压机具组合：2.1采用平地机摊铺：1台大功率推土机、1台平地机、1台重型自行式震动压路机、2台冲击夯、5台以上自卸汽车；2.2采用摊铺机摊铺：1台摊铺机、1台重型自行式震动压路机、2台冲击夯、5台以上自卸汽车。3施工参数一个摊铺区段长度以120~150m为宜。摊铺前对下承层进行地基系数K30复测，对不合格地段进行处理，确保下承层无质量隐患。下层虚铺厚度40cm，碾压后为35cm，下层铺筑两侧各超宽30cm，碾压成型后切掉；上层铺筑前先砌护肩，有利于控制路基面高程，靠护肩30cm范围，用冲击夯夯实。合理的碾压遍数：先静压2遍，在弱振1遍，强振3遍，弱振1遍，最后再静压2遍收光平整表面。级配碎石铺筑碾压的含水量应在3.5%以上，小于时，一则碾压困难，二则地基系数和颗粒间孔隙率达不到要求。考虑水分损失，生产时含水量可适当提高1~2%。含水量为3.5~5%时，碾压后马上达到很高强度，达到地基系数检测要求所需放置时间短，在2天以内。含水量为7~8%时，碾压后不能很快达到很高强度，达到地基系数k30检测要求所需放置时间在3天左右。二、基床底层改良土2.1方法：厂拌和路拌。水泥土不宜强振碾压。2.2施工参数：碾压遍数：最佳的碾压方式为：静压2遍，基本稳定土体和压实表层；弱振2~3遍，保证深层土体密实；继续静压2~3遍，压实弱振时破坏的表层，并使之平整、光洁。水泥土碾压6~8遍基本上达到最佳效果，超过8遍以后，由于施工时间长，水分损失过多，压实系数增长幅度很小，有时会下降。水泥土检测的时效性：由于水泥和土拌合后产生一系列反应，并开始硬化凝结。一般初凝时间为2~3h，碾压时间不应超过初凝时间，否则由于会对已凝结的土体造成破坏，干密度不但不上升，反而会下降。因此，在水泥的初凝时间内完成碾压和检测。三、改良土施工技术1、改良土的施工要求改良土的施工目的是要得到一个掺如料剂量符合规定、水和掺如料分布均匀、密实度大的混合料，经过养生后，改良土成为一种结硬的整体性材料，而且表面平整、具有规定的路拱，能满足结构的使用要求。2、改良土的施工拌和方法在国外，改良土的施工方法主要有三种。第一种方法是就地拌和法或称路拌法。采用这种方法时，先将要改良的土（沿线路挖的就地土或从附近取土坑中挖的经选择的土）摊铺在下承层上，整形后在上摊铺掺入料，然后用拌和机进行拌和，并进行整平和压实。第二种方法是用移动式拌和机沿线路拌和。这种方法经常用于大的工程，在美国使用的最多。第三种方法是中心站拌和法或称集中拌和法，即集中在某一场地（通常在取料厂），用固定式拌合机拌和水泥土混合料，用自卸卡车将拌成的混合料运送到铺筑工地，然后进行摊铺和压实。国内常用的方法是路拌法。3、改良土混合料各成分用量计算方法在改良土混合料中，土、掺入料和水的数量可按以下方法确定。以水泥土为例，设水泥土的厚度为h（m）、宽度为b（m），则所需的水泥土混合料可用下式计算。dmbhLP03.1式中Pm—水泥混合料的干质量（t）；L—路段的长度（m）；γd—水泥土的预期压实干容重（t/m3）；1.03—损耗系数。在计算水泥土混合料中的材料数量时，水泥的剂量按干土质量的百分率（%）计，（即剂量=水泥/干土质量）而水的数量则按土和水泥的总干质量的百分率（%）计。混合料中水的数量PW（t）：PW=ωPm式中ω—混合料的含水量（%）混合料中干土的质量Ps（t）：1001CPPms式中C—水泥剂量（%）。混合料中水泥的质量Pc（t）：smcPPP由于天然状态下的土通常都含有一定数量的水，因此必须对水和土的质量进行校正。如天然状态下土的含水量为ω0（%），则应该向混合料中增加的水量为wP：100/0swwPPP同时，天然状态土的质量应该是sP：10010ssPP通常水泥的含水量很小（小于0.5%），对于工地施工来说，可以忽略不计。要使改良土符合设计要求，在施工过程中，处必须遵照施工规范外（进行认真的施工组织和严格的操作技术），还必须认真管理、进行必要的室内试验、现场试验和质量控制。现场施工管理、试验工作和质量检验是保证施工质量的重要环节。4、改良土的施工技术改良土的路拌法施工就是用自卸卡车将选用材料运到路基上，经翻晒、过筛，然后用推土机和平地机将填料摊平并粗整成规定的路拱。用洒水车均匀地洒水，使土达到合适的含水量。人工洒铺固化剂。使用旋耕机辅以平地机拌合将固化剂拌到土中。用平地机整平已拌和均匀的改良土混合料，最后用合适的压路机进行碾压。其施工工艺流程如图20所示，以水泥土为例说明。准备下承层准备选料洒水预湿整平轻压干拌加水并湿拌整平碾压接缝和调头处的处理养生摆放和摊铺固化剂经规定时间闷料图20改良土路拌法施工工艺流程施工放样1）准备下承层表15秦沈客运专线铁路基床以下路堤压实标准填料压实标准细粒土粗粒土碎石土A、B、C组填料或改良土地基系数K30≥90≥110≥130孔隙率n——＜25＜25压实系数K≥0.9————在进行水泥土基床底层施工之前，必须对路基下部按照规范进行验收。要求其表面应平整坚实，具有规定的路拱，没有任何松散材料和软弱地点，下承层的平整度和压实度应符合规定要求（表15）。凡验收不合格的路段，必须采取措施，使其达到标准后，方可进行水泥土的施工。在将土料运到下承层上之前，应该用洒水车在下承层上均匀洒水，使下承层表面湿润。2）施工放样在下承层上恢复中线，直线段每15~20m设一桩，平曲线段每10~15m设一桩，并在两侧边缘外设指示标。进行水平测量，在两侧指示标上标出每层边缘的设计标高。3）准备选料（1）料场选择从取土场选取有代表性的土料，进行原状土和水泥土的物理力学性试验，根据试验结果，选定取土场，同时确定改良配比。（2）土料采集采集的土料应无树根、草皮和杂土。在采集土料的过程中，应在预定的采料深度范围内自上而下采集，不应分层采集。避免将不合格的土料推入选料堆中。发现土料有明显变化，经重新作配比试验。（3）土料的运输和堆放根据每层的宽度、厚度及预定的干容重，计算每层所需的干土数量。根据选料的含水量和所用运土车的吨位，计算每辆车的堆放距离。选料装车时，应注意每辆卡车的装载数量基本相等。将土料运至摊铺地点，根据计算好的堆放距离由远至近等距离卸料，严格掌握卸料距离，避免土料不够或过多。运到路段上的土料，最好当天摊铺均匀，第二天拌和固化剂。如土料中有较大的土块，应事先粉碎，然后用平地机整平。必须注意，在土料摊铺前应该在下承层表面洒水，使其表面湿润，但不应过分潮湿而造成泥泞。4）洒水预湿（摊铺晾晒）运到下承层上的选料应进行洒水预湿。洒水预湿素土，可以使水在土中分布较为均匀，可以节省洒铺水泥后的加工操作时间。由于在撒铺水泥的时候，大部分需要的水量已经加到土里去了，在撒铺水泥后的拌和过程中，就可以减少很多洒水工作量。实践证明：如土料的含水量比最佳含水量低2%~3%，水泥和土就更容易拌和。如果素土的天然含水量很大，事先必须进行摊铺晾晒。5）整平轻压细粒土洒水后需要一夜充分闷料，之后应该整型成要求的路拱和坡度，并用6~8t的两轮光面压路机碾压1~2遍，使素土层具有平整光滑的表面，同时具有一定的密实度，以便摊铺水泥。6）摆放和摊铺水泥使用袋装水泥，事先根据水泥改良土的压实厚度、预定的干容重和水泥剂量，计算每一平方米水泥土需要的水泥用量，并计算每袋水泥的摊铺面积。然后，根据水泥土层的宽度，确定摆放水泥的行数，计算每行水泥的间距。最后，根据每袋水泥的摊铺面积和每行水泥的间距，计算每袋水泥的纵向间距。根据计算的每袋水泥的纵横间距，用石灰在料层上作摆放水泥的标记，同时划出摊铺水泥的边线。将水泥运到摊铺路段后，按事先做好的标记摆放水泥，并检查有无遗漏或多余。将水泥袋拆开，倒出水泥后，用木刮板将水泥均匀摊开。应注意使每袋水泥的摊铺面积相等。水泥摊铺完毕后，表面应没有空白位置，也没有水泥过分集中的位置。7）干拌拌和的目的是使水泥完全均匀地分布到土中。在用机械拌和的头一二遍，通常是进行干半。然后便洒水边拌和，即进行湿拌。干拌的目的是使水泥分布到全部土中，不要求达到完全拌和，而是预防加水过程中水泥成团。所谓干拌，实际上是拌和预湿的土及水泥，并不是真要求土是干的。拌合应采用专门的改良土拌和机，如国产的WB系列轮胎式拌和机或进口BOMAG及P&H系列拌和机。没有专门拌和机械时，可采用以旋转耕作机作为主机，铧犁或平地机为辅机的操作方式。先用平地机将铺好水泥的集料翻拌两遍，使水泥分布到土料中，但不翻犁到底，以防止水泥落到底部。第一遍由路中心开始，将混合料向中间翻，同时机械慢速前进。第二遍相反，由两边开始，将混合料向外侧翻，接着用旋耕机拌和两遍再用铧犁将底部料翻起。随时检查调整翻拌深度，使改良土层全部翻透。严禁在底部留有“素土”夹层，也应防止破坏下承层的表面。一般应翻犁两遍，接着用旋耕机拌和两遍，再用多铧犁翻犁两遍。8）加水和湿拌均匀地喷洒足够数量的水，对水泥土的质量十分重要。洒水车不应在正进行拌和的以及当天计划拌和的路段上调头和停留，以防止局部水量过大。拌和机械应在洒水车后面进行拌和。洒水及拌和过程中，应及时检查混合料的含水量。当含水量接近最佳含水量时，应减少每次喷洒的水量。拌和过程中，水分略大些较水分不足为好。拌和一直进行到洒的水量已足够、混合料的颜色及含水量均匀为止。由于没有别的快速方法评定拌和的均匀性，通常采用颜色一致（没有灰条、灰团和花面）、没有粗细粒料“窝”作为判别拌和均匀的标志。混合料的含水量可用核子湿度密度仪进行测定，以判断含水量是否达到预定的最佳值。含水量也可现场人工控制。具体方法是：用手抓一把水泥土混合料，用力在手中捏紧成团。落在地上能散开，表示含水量合适。9）整平平地机整平。混合料拌和均匀后，先用平地机初步整平。在直线段，平地机由两侧向路中心进行刮平。在平曲线段，平地机由内侧向外侧进行刮平。需要时，在返回刮一遍。用平地机快速碾压1~2遍，以暴露潜在的不平整。再用平地机如前那样整平，并再碾压一遍。局部低洼处，用平地机的齿耙将其表层5cm以上耙松，并用新拌的水泥土补平。每次整平都要按照要