客运专线路基基床以下路堤施工工法

客运专线路基基床以下路堤施工工法中铁十六局甬台温铁路工程项目部一、前言甬台温客运专线铁路的设计时速度是200km，预留25Okm，路基质量标准依据铁建设[2005]160号文颁布的《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》，质量标准新,质量指标要求高，路基工程工后沉降控制要求严格。在实施客运专线路基施工时，必须在选取合格的填料后,通过选取有代表性的路基试验段施工，先进行摊铺压实工艺试验,经过试验检测和数据分析,确定所选填料的施工工艺参数(松铺厚度、碾压遍数、碾压方法等)后，然后展开路堤大面积填筑施工。中铁十六局集团在承建宁海车站路基工程施主过程中,积极实践、不断总结，严格按照验标规定和设计要求施工，遵循先试验、后展开的程序,使施工规范有序,质量全部达到验标要求。经过三个多月的施工，宁海车站路基施工已初具规模,施工进展顺利,路堤质量稳定，积累了成功经验,经专家评审,形成本工法,有广泛的应用前景。二、工法特点1、以试验段引路,先进行摊铺压实工艺试验,取得可行的施工工艺参数后,有序展开大面积填筑施工,确保施工质量验收一次达标,避免盲目施工。2、以试验检测为控制主线,贯穿施工全过程,以科学的检验检测手段获得真实可靠数据,全面指导施工。3、合理配置机械设备和检测设备,机械化、标准化流水作业,工效高,质量稳定。三、适用范围本工法适用于客运专线铁路路堤基床以下粗粒土填料填筑施工。四、工艺原理采用配套机械设备和检测设备,以试验检测为控制主线,根据试验段施工工艺试验确定质量达标、操作可行的施工工艺参数,指导大范围填筑施工。五、施工工艺(一)工艺流程见图1。图1试验段路基施工工艺流程图1、施工准备(1)制定实施方案。路基试验段施工之前,项目部组织相关技术、试验人员制订详细的实施方案，明确试验的目的、人员、机械设备及检测设备的需求计划、试验步骤、检测方法、相关数据整理分析方法。(2)合理配置机械设备和检测设备。为满足路基试验段施工需要,选配性能状况好、满足施工工艺与质量要求的成套施工机械设备。为满足客运专线检测要求,工地中心试验室除配备各种计量设备、力学试验设备、核子密度仪等常规检测设弃土外运不符合设计要求压实指标稳定路基沉降观测编制《试验成果报告》作为路基施工依据符合设计要求进行下一松铺厚度试验路基初碾压路基压实检测路基续压并检测填料满足要求路基填筑软基处理基底处理原地面碾压原地面检测选择取土场对取土场土源填料进行现场取样检测路基摊平施工准备测量放样原地面承载力检测数据分析记录数据备外,还新购置了K30、Evd、静力触探、动力触探等检测设备。(3)确定料源。路基施工,填料是关键。按照客运专线对路基填料的特殊要求，对沿线路基填料进行调查,进行试验比对分析。从填料的质量、运输道路以及经济性三方面综合考虑,确定符合要求的取土场。经对选定的取土场土源进行土质取样、筛分检测,确定其质量是否满足设计要求,是否需要改良。(4)检测原地面承载力。项目部组织试验、技术人员采用静力触探法,进行全管区原地面承载力检测。按要求每隔10Om检测2处,测出承载力Ps值大于等于设计值(l.2MPa)的原地面以下深度。原地面承载力达不到要求的,对于浅层软土根据软土深度分别采用碾压片石和级配碎石换填等方法进行加固处理。(5)测定基底土样最佳含水量和最大压实度。试验人员分别对试验段的基底土现场取样,进行室内标准击实试验,以确定该土的最佳含水量及对应的最大压实度，以便下一步对清表后的原地面进行翻挖、晾晒、回填、碾压、检测。(6)确定路基填筑检测方法。试验段路基基床以下部分采用K30和孔隙率双控检测。为取得足够的试验数据,基床以下部分每层检测孔隙率和K30检测点数满足验标要求。(7)组织人员培训和技术交底。举办“客运专线新验标培训班”，使全体施工人员能适应客运专线的施工要求,及时掌握客运专线路基施工相关标准,经过培训并考试合格的人员才允许上岗。同时,为使全体管理、技术人员准确掌握相应的专业知识,项目部分别在总部、分项目部、施工现场组织“路基试验段施工技术交底会”，使其掌握试验工作程序和控制标准,并将各阶段质量责任分解到具体人员。2.测量放样。由精测队对现场迸行测量放样,放出路基两侧坡脚线、排水边沟线,并测出原地面高程。3.基底处理。人工配合挖掘机将原地面杂草、树根及表层软土等清理干净,并将弃土用自卸车运至弃土场;对基底土进行晾晒,待含水量达到试验确定的最佳含水量时,再用推土机进行整平、碾压,以达到规定的压实度。地面横坡大于l:5时,原地面开挖台阶,台阶宽度不小于2m,台阶高度不大于25cm。当基岩的覆盖层较薄时,先清除覆盖层再挖台阶;当覆盖层较厚且稳定时,予以保留,即在原地面挖台阶后填筑路堤。对原地面进行碾压成形后,再对原地面进行动力触探检测其承载力。4.路基填筑。填料合格、原地面处理满足要求后,进行分层填筑。填筑前,首先放出线路中桩和填筑边线,每l0m钉出边线木桩。为保证路基边缘的压实度,边线比设计线每边宽出50cm。填筑中,采用挖掘机挖装、自卸车运输,按放样宽度及松铺厚度控制卸土量。为便于比较,路基试验段先后以35cm、45cm、55cm三种松铺厚度进行试验。填土厚度控制采取两种方法:一是量出每车土的方量，根据摊铺厚度,计算每车土所能摊铺的面积,并按此面积在填筑面上用灰线划上格,在每格内卸入一车料;二是在路基坡脚附近每隔1Om立上竹杆,在竹杆上用红布条标记好试验摊铺厚度的位置线,用以控制推土机作业厚度。5.路基平整。首先采用推土机将填料按竹杆标示线初步推平,再用平地机进行精细整平,并将路基顶面做成两侧2%～4%的横向排水坡。6.路基初压。当松铺厚度、平整度符合要求时开始碾压。碾压采用激振力35t振动压路机。根据“先稳后振←先快后慢、纵向到底、横向到边、轮迹重叠”的原则∫从两侧向中心纵向进退式碾压:先静压一遍,再弱振碾压二遍,再强振碾压一遍,完成初压。碾压时,行与行轮迹重叠0.4～0.5m，横向同层接头处重叠0.4～0.5m，相邻两区段纵向重叠1～1.5m，以保证无漏压、无死角，确保碾压的均匀性。7.压实检测。初压结束后,进行压实指标检测。检测采用K30和孔隙率双控指标。即用K30平板载荷仪测试地基系数K30、灌砂法检测孔隙率n。8．续压检测。对试验段路基进行续压续检，每碾压一遍检测一次。检测方法同前。并认真记录松铺厚度、碾压次数、K30和孔隙率检测值等相关数据。沉降观测点周围压路机压不到的地方应采用打夯机夯实。直到压实指标稳定后停止碾压。9.沉降观测。软基处理地段设计有沉降、位移控制要求时,首层填料摊平后,在路基中心埋设沉降观测板、设置沉降观测桩。碾压结束后,进行沉降观测，沉降观测采用二等水准测量标准。路基面形成后在路基面中心和两侧路肩设置路基面观测桩,纵向间距不宜大于100m,每段路堤至少保证l个观测断面，路堤较高(大于8m)地段进行加密,并且保证至少有6个月的沉降观测和调整期。测量频度:前15天内每3天监测一次,第15～3O天每星期监测一次,第30～180天每15天监测一次。10.数据分析。试验过程中安排技术、检测人员,记录压路机的碾压速度、碾压顺序、碾压遍数及压实度检测等情况,并整理和分析记录数据,将同一松铺厚度碾压次数和压实指标以及双控指标之间分别画出曲线图,找出达到压实指标要求时的碾压次数、K30和孔隙率之间的内在联系。确定填料压实机械、最佳分层厚度、压实遍数、碾压搭接宽度、压实方法等基本数据,编制《试验成果报告》,报监理审核确认后,指导大面积路堤填筑施工。同时,还应对路基沉降观测数据进行分析,为推算路堤工后沉降量积累资料。对于35cm、45cm、55cm三种不同分层松铺厚度填筑碾压施工试验数据见试验数据汇总表。试验数据汇总表松铺厚度/压实厚度(cm)强振碾压遍数实测K30及孔隙率值35/275K30值939392919191孔隙率值29.229.629.228.828.829.229.229.635/276K30值115113116111111114孔隙率值28.428.028.028.327.927.527.928.335/277K30值123128122125121127孔隙率值27.126.726.327.926.027.526.926.545/355K30值106105104105106103孔隙率值29.629.229.229.229.629.229.329.045/356K30值122124121124122125孔隙率值28.428.028.228.028.828.028.028.445/357K30值127126126124126123孔隙率值27.727.327.326.927.327.727.427.055/457K30值878688879593孔隙率值28.028.028.428.028.227.828.028.055/458K30值117115113116114114孔隙率值26.126.526.126.526.526.526.526.5不同的分层填筑厚度时，碾压遍数和压实度的关系曲线如下：松铺厚度35cm(压实厚度27cm)时压实遍数和压实效果关系图孔隙率nK30压实遍数0102030405060708090100110120130140012345678K30(MPa)或孔隙率n(%)松铺厚度45cm(压实厚度35cm)时压实遍数和压实效果关系图孔隙率nK30压实遍数0102030405060708090100110120130140012345678K30(MPa)或孔隙率n(%)松铺厚度55cm(压实厚度45cm)时压实遍数和压实效果关系图孔隙率nK30压实遍数0102030405060708090100110120130012345678K30(MPa)或孔隙率n(%)本试验段填筑工艺性试验表明,当分层松铺厚度较小时,路基易于碾压密实,但施工效率较低,而当分层松铺厚度较大时,压实所需要的碾压遍数明显增大,碾压效率降低。从检测数据及分析图表可以看出,合理的分层厚度和压实工艺是当松铺厚度45cm,压实厚度为35cm,先静压1遍、后弱振2遍、最后强振碾压6遍时地基系数和孔隙率均能较好满足暂行标准要求。根据压实遍数和压实效果关系图,可以看出填土厚度一定的情况下，碾压遍数、地基系数K30及孔隙率值基本成比例关系,即碾压遍数越多,地基系数K3O值越大,孔隙率值也越小,更满足规范要求,但孔隙率值变化没有K30值变化明显,即达到一定的孔隙率值后再增加碾压遍数就体现不出经济性。从科学经济性考虑,采用激振力更大的压路机槭,可继续优化松铺和压实厚度,提高作业效率,使之更适应新验标的检测要求。(二)工艺成果根据试验和分析,确定宁海车站路基施工工艺参数为:填料最佳松铺厚度为45cm,采用35t振动压路机先静压l遍,再弱振碾压2遍,强振碾压6遍,既可达到验标压实标准。(三)成果应用在试验段进行摊铺工艺试验取得成功并总结成果报监理审核确定路基的松铺厚度、碾压遍数等工艺参数后,根据试验段的施工步骤和取得施工工艺参数按“三阶段、四区段、八流程”组织车站大面积路基填筑施工,把路堤填筑施工分成准备、施工、整形验收三个阶段,根据现场涵洞较多的情况和机械配置情况确定以2O0m及涵洞为界划分为“填筑、平整、碾压和检测”四个区段,全车站路堤施工形成施工准备、基底处理、分层填筑、摊铺平整、洒水晾晒、机械碾压、检验签证、路基整形八个流程作业面,展开平行、流水作业,施工工艺流程与试验段工艺试验步骤基本相同。不同点仅松铺厚度采用确定的参数每层45cm,碾压严格按照试验段工艺试验确定的碾压遍数和碾压方法进行碾压。碾压结束后,进行压实指标检测。检测采用K30和孔隙率双控指标:即用K30平板载荷仪测试地基系数、灌砂法检测孔隙率n。压实检测合格后,对路基中线、标高、宽度、边坡等进行测量检查,符合设计及验标要求后,及时进行填层检验批验收。六、主要机具设备见表1。表1主要机具设备序号设备名称规格型号单位数量1挖掘机CAT320B台22挖掘机210-5台23推土机D8N台14推土机T