高寒多风沙地区公路路基快速施工技术~阶段性研究报告杜鹏飞

i高寒多风沙地区公路路基快速施工技术阶段性研究报告计划研究周期：2016.03-2017.11项目主持单位：三公司项目承担单位：三公司报告提交时间：2016年12月ii目录第一篇工作报告.......................................11项目背景.............................................12组织实施方法.........................................23主要研究阶段.........................................34主要研究成果和创新点.................................44.1主要科研成果..................................................44.2主要创新点....................................................45成果应用情况.........................................45.1经济效益......................................................45.2社会效益......................................................55.3环境效益......................................................55.4推广应用前景..................................................56存在的问题及改进措施.................................66.1存在的问题....................................................66.2改进措施......................................................66.3下一步计划....................................................6第二篇研究报告.......................................81工程概况.............................................8iii1.1主要工程数量..................................................81.2技术标准......................................................81.3地质资料......................................................91.4设计概述.....................................................111.5主要施工方法.................................................111.6工程技术难点.................................................112项目研究的主要内容..................................123国内外现状..........................................124主要研究成果........................................134.1土样的物理力学特性分析.......................................134.2土的干压实试验...............................................214.3现场快速施工碾压控制.........................................285技术创新性..........................................35参考文献..............................................361第一篇工作报告1项目背景本项目为规划G303线的一段，规划的G303线起点为吉林省通化集安，终点为内蒙古自治区锡林郭勒盟阿巴嘎旗，是内蒙古自治区中东部地区连接东北经济区的一条重要通道。本项目为国道303线（原省道101线）别力古台到锡林浩特段公路工程BXSJ-1标，全长103.5公里，我分部施工管段共51.6公里（K504+400-K556+000段）。本项目是《国家公路网规划（2013年~2030年）》中60条东西横线中G303线的一段。是《内蒙古自治区普通国省干线布局方案》8337中的组成部分，同时也是锡林郭勒盟“8761”干线公路路网布局规划中“横3”的主要组成部分，因此，本项目的实施建设对于完善区域路网结构，对沿线地区的经济发展将起到良好的促进作用。项目地理位置图2近年来，随着国民经济水平和生活水平的提高，公路建设要求也在逐渐提高。路基建设作为重中之重，为了最大限度地降低施工对既有路交通造成的干扰，就势必要采取快速施工技术。本标段工程点多线长，结构各异，自然条件复杂，工程线路长，工作量大，工作内容复杂多样，且项目所处地区自然条件复杂，冬期时间长、工期紧、有效施工工期短，交叉工程包含的专业施工项目较多，施工安全风险高；施工环境差，条件艰苦，干旱少雨，风大沙多，冬寒夏热，气候条件恶劣，大风与沙尘暴、干旱、霜冻、寒潮等气象灾害频发。对施工效率及施工组织有较大影响。这就体现了“高寒多风沙恶劣环境公路路基快速施工技术研究”的必要性。原设计方案采用路基湿压实技术，是在最佳含水量下进行压实，而对于内蒙古地区，风大沙多，昼夜温差大，气候干燥少雨。这些独特的气候条件引起的水资源的匮乏问题直接导致路基湿压实工作进展缓慢，且耗水量增大，造成了巨大的经济浪费。为避免经济损失，加快施工进度，且保证路基压实度合格，采用填筑碎石土干压实技术对本项目路基进行施工。干压实是指在含水量较低的情况下对路基填料进行压实，此施工方法可加快路基施工速度，缩短工期，并达到较好的压实效果，取得良好的经济效益。2组织实施方法本课题的研究立足施工，服务施工，以自主研发为主，合作研究为辅，以现代项目组织管理技术对项目的组织实施进行控制，加快项目研3究周期。结合工程实际，采用试验研究、参数实验、仿真分析、施工监测、理论指导等研究方法，解决工程实际问题，总结施工经验，创新理论和技术。研究的技术路线见图2-1。图2-1研究技术路线图3主要研究阶段1、2016年3月~2016年4月数据收集，方案编制。2、2016年5月~2016年6月完成土样的物理力学特性。3、2016年7月~2016年8月完成室内干压实试验研究。4、2016年9月~2016年11月完成现场快速施工控制研究。5、2016年12月~2017年1月形成阶段性研究报告一份。科研项目申请研究大纲的编制科研单位、专家技术咨询关键技术研究细则的编制开展关键技术的研究与现场服务工作科学实验与理论研究高寒多风沙地区公路路基快速施工技术研究施工技术、设备、材料研究促进路基快速施工技术水平、为施工监控提供保障优化施工工艺、提高施工质量水平、应用和研发新设备与材料以项目为依托开展指导、优化施工及控制技术指导项目开展修订细则前期调研、技术储备46、2017年2月~2017年11月完成剩余研发任务，进行理论分析成果总结，总结完善高寒多风沙地区公路路基快速施工技术和工法。4主要研究成果和创新点本研究成果以国道303线别力古台至西林浩特段公路（K504+400-K556+000段）为着入点，重点针对高寒多风沙地区公路路基快速施工技术方面开展研究。课题研究中开展了室内干压实试验，通过室内与现场转化，得出高寒多风沙地区公路路基快速施工技术下现场快速施工的碾压控制指标。课题研究成果验证了该技术在高寒多风沙地区的实用性，为同类工程施工提供了实践经验和理论基础。4.1主要科研成果（1）形成高寒多风沙地区公路路基快速施工技术研究报告1份。（2）形成相关施工技术参考文件1份。4.2主要创新点建立室内干压实试验与现场施工机具的转换关系，得到碎石土填筑干压实的碾压遍数n与压实度K的关系式，并对影响碾压遍数值的3个影响因素（压实度、松铺厚度及压路机吨位）进行分析，从而加快施工效率，缩短施工周期。5成果应用情况5.1经济效益国道303线别力古台至西林浩特段公路工程战线长、施工工期紧、风大沙多、昼夜温差大、质量控制难，原设计方案路基填筑压实过程水5资源消耗量过大，施工效率低，是施工成本的控制重点。本工程实施过程中，从进场建点就认真调查现场环境，研究施工图纸，优化了路基填筑压实施工方案，并应用科技研发技术，取得了较好的经济效益。5.2社会效益国道303线（原省道101线）别力古台到锡林浩特段公路工程BXSJ-1标全长103.5公里，我分部施工管段共51.6公里（K504+400-K556+000段）。路基施工过程中对土样的物理力学特性、现场快速施工控制等方面开展研究，加快了路基填筑速度。本工程的成功实施，深入研究了高寒多风沙地区公路路基快速施工技术的可行性，填补了高寒多风沙气候恶劣地区路基填筑施工技术方面的一项空白，保证了路基压实度，取得了建设、监理单位一致好评，为今后相似地区的路基修建与施工积累了经验，提供了借鉴和参考。5.3环境效益国道303线（原省道101线）别力古台到锡林浩特段公路工程路基填筑优化了施工方案，采用填筑碎石土干压实方法施工，节约了水资源；并及时对施工便道进行洒水，降低了颗粒污染物、噪声污染，施工环境达到了国家环保要求。5.4推广应用前景近年来，随着城市及乡村建设的发展，公路建设要求也在逐渐提高。路基建设作为重中之重，其压实效果直接决定公路的施工质量。但本项目地区高寒多风沙，昼夜温差大，气候恶劣。这些独特的气候条件引起6的水资源匮乏问题直接导致路基压实工作进展缓慢且花销巨大。针对上述问题，本课题试利用高寒多风沙地区公路路基快速施工技术对该地区进行施工，开展了一系列相关的试验和理论研究，采用碎石土代替一般路基填料，无需洒水直接进行干压实，解决了水资源匮乏的问题，减少了陈本，对类似的工程建设具有重要的指导和借鉴意义，推广应用的前景广阔。6存在的问题及改进措施6.1存在的问题在我国很多气候干旱地区，基快速施工技术的实现会大大减少路基压实的用水量，提高路基压实质量，从而带来较大经济效益。但本课题的研究对象是依托工程沿线的碎石土样，由于采样少，土质特殊，得到的试验结论只能针对本项目路基施工，对于高寒多风沙地区公路路基快速施工技术的推广问题还需要很多地区的数据支持。6.2改进措施建议联系其他类似气候施工项目，进行高寒多风沙地区公路路基快速施工技术的联合试验，结合多地区数据进行分析，从而使得此技术得以推广。6.3下一步计划（1）本文只针对常用的单钢轮振动压路机提出了碾压遍数计算公式，对于其他型号的压路机，公式是否适用仍需要进一步研究。（2）本文提出了压实度与碾压次数的关系式，分析了压实度、松铺厚度、压路机吨位与碾压次数之间的关系。然而针对碾压次数和优化分7析需要结合具体的现场施工进行选择，对于现场振动碾压方案的制定和优化仍需要进一步研究。8第二篇研究报告1工程概况本项目为国道303线（原省道101线）别力古台至锡林浩特段公路工程BXSG-1标段。中铁三局三公司承担本项目第一施工管理分部管段施工任务，管段起讫里程YK504+400～K556+000，全长51.6Km，项目行政区全部位于锡盟阿巴嘎旗境内，旗政府所在地别力古台镇位于管段中部。项目业主为国道303线别力古台至锡林浩特段公路建设项目管理办公室，设