京沪高速铁路路基填筑与检测技术.doc
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1、京沪高速铁路路基填筑与检测中国水电七局有限企业 姚海勇1 工程概况京沪高速铁路DK455+465.53DK465+332段大部分为丘陵缓坡,岩层多为裸露花岗片麻岩,局部覆盖粉质黏土,按型板式双线无砟轨道路基设计。本局管段路基总长约4.44km,挖方约6.56105m3,填方约2.9105m3。本文结合本段路基填筑施工实际状况,重要从路基基床底层及如下路堤、基床表层和过渡段级配碎石、B组填料填筑与检测方面进行简要论述。2 构造形式路基填筑包括:基床如下路堤、基床底层、基床表层及过渡段填筑。基床表层厚度为40cm,采用级配碎石填筑;基床底层厚度为2.3m,采用B组填料填筑;基床如下路堤采用B组填料
2、填筑;过渡段采用掺入5%水泥级配碎石和B组填料填筑。路堤地段基本构造形式如图1所示,路堑地段基本构造形式如图2所示。图1 型板式双线无砟轨道路堤原则横断面图图2 型板式双线无砟轨道路堑原则横断面图3 填料选择及工艺性试验3.1填料选择图3 B组料取土场现场取样检测(1)为保证B组填料种类和质量符合设计规定,同步考虑合理土方调配,以路堑挖方段就近取土。填筑前对取土场填料进行取样检查,当该处土最大干密度dmx、最佳含水量Wo、液限WL、塑限Wp等多种指标检测成果符合规范规定,并经监理工程师平行试验且成果合格后,方可同意作为路基填料。填筑时应对运至现场填料进行抽样检查。当填料土质发生变化或更换取土场
3、时应重新进行检查。根据试验成果,确定与否为B组填料,并经监理工程师平行试验合格后同意作为本段路基填料。如图3。B组填料检测频次按表1规定填料体积进行试验检测。表1 B组填料复查项目及频次填料类别试验项目、频次颗粒级配液塑限击实试验颗粒密度细粒土5000 m3(或土性明显变化)5000 m3(或土性明显变化)粗粒土、碎石土10000m3(或土性明显变化)10000 m3(或土性明显变化)(2)级配碎石填料采用块石、天然卵石和砂砾石破碎、筛分后,按级配碎石配合比及规范规定,将四种不一样规格粒径碎石及石屑粉在级配碎石拌和站进行集中拌制。每2000m3抽样检查一次颗粒级配、颗粒密度、针状、片状颗粒含量
4、、黏土团及有机物含量。检测合格并经监理单位同意后方可使用。3.2 工艺性试验在进行大面积填筑前,不一样填料均应选用有代表性地段作为试验段,进行摊铺压实工艺试验。3.2.1 试验目 通过试验段施工,确定路堤基底处理方式;针对不一样路基填筑部位、不一样压实机具,确定合理松铺厚度、压实遍数和措施、施工控制含水量等施工工艺参数和最佳检测手段,以及料源合理选配,从而指导本区段路基填筑施工。3.2.2 试验内容路基填筑工艺性试验内容重要包括:(1)基床如下路堤填筑工艺;(2)基床底层填筑工艺;(3)基床表层填筑工艺;(4)过渡段填筑工艺;(5)路基沉降和位移观测。3.2.3 施工工序取样试验现场准备填料开
5、挖和加工运送摊铺平整碾压检测分析确定参数。通过工艺性试验,确定施工工艺参数并报监理单位确认,方可进行大面积填筑施工。下面将分别简介基床如下路堤、基床底层、基床表层及过渡段填筑施工措施。4 路基填筑与检测4.1 基床如下路堤4.1.1 工艺流程基床如下路堤B组填料填筑按“三阶段、四区段、八流程”施工工艺组织施工。根据使用机械能力、数量,一般以200m以上或以构筑物为界,分区段进行填筑。准备阶段施工阶段整修验收阶段填土区段平整区段碾压区段检测区段路基整修施工准备网格分层填筑摊铺整平洒水晾晒碾压扎实基底处理填至顶层不合格合格,填筑下层检查图4 基床如下路堤填筑施工工艺流程框图4.1.2 施工措施1.
6、施工准备阶段(1)排水沟施工。沿地界线挖出排水沟,排除原地面积水,形成临时排水系统,到达永临结合。(2)基底处理。人工配合推土机、挖掘机将原地面杂草、树根及表层软土等清理洁净,并清土至设计高程,将弃土用自卸车运送至指定弃碴场;再用推土机将原地面从线路中心至两侧按4%横坡进行整平、压路机静压,并在路基两侧挖出排水沟。清表静压后,按设计规定,根据现场实际地质状况进行动力触探试验:检测一般黏性土地基承载力采用轻型动力触探;检测中砂以上砂类土和碎石类土地基承载力,测定圆砾土、卵石土变形模量,均采用重型动力触探,按照TB10018-铁路工程地质原位测试规程进行试验,并经设计进行地质查对。如图5。基底触探
7、试验后,若地基满足设计规定,则按原地面处理措施施工。原地面处理:原地面坡度陡于1:5时,应自上而下挖台阶,并整平碾压,台阶宽度不不不小于2m,台阶高度略不小于铺层厚度。当基岩面上覆盖层较薄时,先清除覆盖层再挖台阶。当覆盖层较厚且稳定期,在原地面挖台阶后填筑路堤,如图6。若基底土含水量不符合试验所确定最佳含水量,可采用对基底土进行晾晒或加水方式进行处理,待含水量到达试验确定最佳含水量时,再进行填前碾压到达规定压实度。若仍不能满足设计规定期,应及时联络设计,采用换填等方式进行处理。图6 台阶设置图5 动力触探试验 换填:挖除需换填土层,并将底部整平。当采用机械挖除需换填土时,应预留厚度3050cm
8、土层由人工清理。当底部起伏较大时,设置台阶或缓坡,并按先深后浅次序进行换填施工。底部开挖宽度不得不不小于路堤宽度加放坡宽度。根据换填部分所处路基部位,采用符合设计规定填料并分层填筑、碾压,到达对应压实原则。(3)雨季和冬季施工准备。在雨季来临前做好防水、防洪、排水工作。施工前备好塑料薄膜,必要时采用覆盖措施。严禁雨天进行非渗水土填筑施工。在进入冬季施工期时不适宜进行路基填筑,应做好排水、防冻工作,对填层进行50cm左右土石覆盖。2施工阶段(1)网格法分层填筑。图7 网格法施工填筑前,碾压完毕并经验收到达规定压实指标后,对原地面进行断面测量,以确定填方工程数量。首先测出下承层标高,根据设计资料精
9、确测放路基边线及线路中心线,采用插标杆或打桩标识:直线地段每20m钉出一种桩,曲线地段每10m一种桩。为保证路基边缘压实度,边线应比设计线每边宽出50cm。在场地中划出5m6m方格网,并用白灰洒出网格,人工堆设层厚控制土墩,按自卸汽车每车方量和松铺厚度,计算每方格范围内卸土车数,以便现场领工员指挥车辆进行按次序倾倒填料,根据现场地形由低向高分层进行填筑。如图7。(2)摊铺平整。为保证每填层平整度及层厚均匀,路基边线以标杆为准,每隔15m钉摊铺层厚桩,在桩上用红油漆标出松铺厚度,以便进行厚度检查核算;中间部位厚度用土墩控制,并用钢钎测量。根据工艺试验成果,确定基床如下路堤及基床底层B组填料碎石类
10、土填筑摊铺厚度为35cm。先用推土机沿路堤纵向由两侧向中间进行初平,再用平地机由中间向两侧纵向平整24遍,静压一遍后再采用水准测量指导平地机精平作业,人工配合低垫高铲,清除多出填料。填料在摊铺过程中,轻易出现大颗粒骨料集中现象,在推土机和平地机摊铺工程中,辅以人工配合,对大颗粒骨料集中地方进行二次拌和或撒细颗粒以保证所摊铺填料均匀、平整。采用水准仪等设备对填层纵横坡进行控制,使每一层填筑形成4%横向排水坡,按设计规定控制线路纵坡,如图8。图8 采用水准仪进行横坡控制(3)洒水或晾晒。当B组填料含水量不能满足规定期,须在路基上采用翻晒或洒水补水等措施调整填料含水量,使路堤填料含水量控制在最佳含水
11、量+2%之内。(4)碾压扎实。摊铺整平后,松铺厚度、平整度和含水量符合规定即开始碾压。根据工艺性试验确定施工参数,采用20-22t振动压路机进行压实,以中线为界,半幅路基宽度分别进行碾压6遍。碾压措施为:第一遍静压,然后先慢后快,由弱振至强振,到达压实遍数后用平地机刮平表面,然后采用静压措施将路面处理平顺收光。碾压时采用从两侧向中心次序,纵向进退式碾压,行与行轮迹重叠0.4m,纵向搭接长度不不不小于2.0m,上、下两层填筑接头错开不不不小于3.0m,以保证无漏压、无死角,保证碾压均匀性。严禁横向碾压路基和在路基上随意转弯。碾压行驶速度宜控制在2-3km/h,最大速度不超过4km/h。(5)沉降
12、板埋设。摊铺前,由测量人员按设计规定在路基中心测出沉降板安设位置。埋设位置处垫10cm砂垫层找平,埋设时保证测杆与地面垂直。放好沉降板后,回填5cm左右垫层,再套上保护套管,保护套管低于沉降板测杆10cm,上口加盖封住管口,并在其周围填筑对应填料稳定套管。摊铺过程中,在沉降观测桩1m范围内路基采用人工填筑整平。碾压过程中,应保护好沉降板(杆)不受机械损坏,沉降板周围1m范围内采用人工填筑压实。填至顶层后,采用人工配合刷坡机械按照设计宽度和坡比进行刷坡、修整。4.1.3 检测项目、指标及数量碾压完毕后,根据设计及铁道部颁布客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行原则(铁建设160号)有关原则,对填层
13、标高、中线至边线宽度、纵横坡坡度、平整度等外观质量指标和压实质量及时进行效果检测,自检合格后报请监理工程师验收。非浸水路堤基床如下路堤压实原则应根据填料类别按表2进行地基系数K30和孔隙率n双指标控制。B组填料最大粒径15cm。表2 基床如下路堤压实原则项 目压 实 标 准改良细粒土砂类土及细砾土碎石类及粗砾土地基系数K30 (MPa/m)90110130变形模量Ev2(MPa)454545孔 隙 率n (%)3131压实系数K0.92检测数量:沿线路纵向每100m每压实层抽样检查孔隙率n6点,其中:左、右距路肩边线1m处各2点,路基中部2点,有反压护道地段每100m增长1个检测点;每100m
14、每填高约90cm抽样检查地基系数K304 点,其中:距路基边线2m处左、右各1点,路基中部2点。4.2 基床底层4.2.1 工艺流程基床底层B组填料填筑按“三阶段、四区段、八流程”施工工艺组织施工。4.2.2 施工措施在进行大面积基床底层填筑前,根据现场施工实际状况,选用有代表性地段作试验段,确定施工工艺参数并报监理单位确认。首先测出下承层标高,根据设计资料精确测放路基边线及线路中心线,采用插标杆或打桩标识。为保证路基边缘压实度,边线应比设计线每边宽出50cm。在场地中划出5m6m方格网,并用白灰洒出网格,按照网格分层法控制B组料卸料量,摊铺碾压填筑措施与基床如下路堤相似,4.2.3 检测项目
15、、指标及数量基床底层一般填料压实原则应根据填料类别按照表3采用地基系数K30、动态变形模量Evd、变形模量Ev2和孔隙率n(或压实系数K)四项指标控制。B组填料最大粒径10cm。表3 基床底层压实原则项 目压 实 标 准改良细粒土砂类土及细砾土碎石类及粗砾土地基系数K30 (MPa/m)110130150变形模量Ev2(MPa)606060动态变形模量Evd(MPa)404040孔 隙 率n (%)2828压实系数K0.95检查数量:沿线路纵向每100m每压实层抽样检查孔隙率n,6个点分别是左、右距路肩边线1m处各2点,路基中部2点;每100m每填高约90cm抽样检查地基系数K30、动态变形模
16、量Evd,4个点是距路基边线2m处左、右各1点,路基中部2点。4.3 基床表层4.3.1 工艺流程为保证基床表层级配碎石施工质量,每一填筑区段不少于200m,并严格按“四区段、六流程”施工工艺组织施工,各区段或流程内严禁几种作业交叉进行。其施工工艺流如图9所示。拌合运送区段验收基床底层区段摊铺碾压区段检测修整区段修整养护拌合运送摊铺碾压扎实填至顶层合格,填筑下层检查不合格图9 基床表层施工工艺流程图4.3.2 施工措施(1)根据设计精确测放路基边线及线路中心线,打桩标示:直线地段每10m一种桩,曲线地段每5m一种桩,并在桩间挂线标示出填料分层摊铺厚度。(2)级配碎石拌制级配碎石由设在泰山西站内
17、DK463+500DK463+600级配碎石加工场和级配碎石拌和站生产,拌和站内布置一台WCQ400D型稳定土拌和机全自动称量多功能拌和系统,配置一种100t水泥储蓄罐,供应范围包括DK455+465.53DK465+332段路基基床表层(含站场)、路涵过渡段、桥涵过渡段、路隧过渡段等所有级配碎石,共约9.2104m3。级配碎石加工场和拌和站如图10和图11所示。图11 级配碎石拌和站图10 级配碎石加工场(3)级配碎石运送:汽车装料时,车要有规律移动,使拌合料在装车时不致产生离析,车辆运送过程中用防水篷布覆盖;将级配碎石生产厂拌和好级配碎石混合料用自卸汽车迅速运送至现场,防止水分蒸发损失过多
18、。(4)采用摊铺机按工艺试验确定摊铺厚度摊铺,曲线超高段将超高均匀分摊到每层上,但每层厚度不适宜超过25cm,且应保证每层最小填筑压实厚度不不不小于15cm。根据试验成果确定摊铺厚度为23cm。摊铺前根据测量标线调整好摊铺机左右控制高度。(5)摊铺时,在摊铺机背面配置人员及时消除粗细集料离析现象。对于粗集料“窝”和粗集料“带”,应添加细集料并拌和均匀;对于细集料“窝”,应添加粗集料并拌和均匀。摊铺时为保证基床表层边缘碾压密实,满足规定压实度,其两侧应各加宽50cm摊铺。(6)整形后,当表面尚处在湿润状态时应立即进行碾压。如表面水分蒸发较多、明显干燥失水时,应在其表面适量洒水,再进行碾压。用平地
19、机摊铺地段,应用轮胎压路机迅速碾压一遍,暴露潜在不平整再用平地机整平和整形。加入水泥级配碎石混合料宜在2h内使用完毕。(7)碾压时,应采用先静压,后弱振,再强振方式,最终静压收光。碾压遍数根据试验参数确定为6遍。直线地段应由两侧路肩开始向路中心碾压,曲线地段应由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。压路机碾压行驶速度开始采用慢速,后来几遍逐渐加紧,但最大速度不超过4km/h。(8)横向接缝处填料应翻挖并与新铺填料混合均匀后再进行碾压,并注意调整其含水率,纵向应防止施工缝。(9)表面修整养护。局部表面不平整,要洒水补平并补压,使其外形质量到达设计规定。已施工基床表层严禁任何车辆通行,防止表层扰动破坏。竣工
20、后,应覆盖或洒水养护不少于7d。4.3.3 检测项目、指标及数量基床表层级配碎石(或级配砂砾石)压实原则按照表4采用地基系数K30、动态变形模量Evd、变形模量Ev2和孔隙率n四项指标控制。表4 基床表层压实原则填 料压实原则地基系数K30 (MPa/m)变形模量Ev2(MPa)动态变形模量Evd(MPa)孔隙率n(%)级配碎石或级配砂砾石1901205518检查数量:沿线路纵向每100m每压实层抽样检查动态变形模量Evd和孔隙率n各6点,其中:左、右距路肩边线1.5m处各2点,路基中部2点;抽样检查地基系数K30各4点,其中:左、右距路肩边线1.5m处各1点,路基中部2点。4.4 过渡段填筑
21、为保证路基纵向刚度均匀性变化,在轨道基础竖向刚度出现突变路基与桥台、路基与涵洞、路基与路堑、路基与隧道等分界处均设置了对应过渡构造。掺入5%水泥级配碎石拌合料在级配碎石拌和站集中进行拌制,B组填料由附近路堑挖方料加工而成。4.4.1 工艺流程过渡段工艺流程框图如图12所示。测量放线平地机整型碾 压晾晒或洒水翻拌含水量测定推土机摊平软透水管埋设养护等强涵洞基坑浇筑分层填筑填料运送基础清理、处理施工准备试验检测检查签证整 形否否是是图12 过渡段施工工艺流程框图4.4.2 施工措施1路堤与桥台过渡段路基与桥台连接采用倒梯形过渡,过渡段采用掺入5%一般硅酸盐水泥级配碎石分层填筑,桥台基坑范围内以C1
22、5混凝土回填。基床部位设置C20混凝土块,混凝土块与过渡段级配碎石间设置由空心砖隔离层、空心砖渗水板基础、软式透水管和C20混凝土块基础四部分构成排水系统,软式透水管水管直径为100mm,并由软式透水管将水引出路基以外。图13 路堤与桥台过渡段设计断面图图14 小型振动夯扎实级配碎石采用网格分层法填筑,每层铺设厚度为35cm,压实后为30cm,即压实前是压实后1.17倍。先用推土机纵向由两侧向中间进行初平,再用平地机由中间向两侧纵向平整24遍,静压一遍后再采用水准测量指导平地机精平作业,人工配合低垫高铲,清除多出填料。碾压时,应采用先静压,后弱振,再强振方式,最终静压收光。碾压遍数根据试验参数
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