粉細砂物理改良的路基填築施工工法的製作方法

2023-05-07 03:29:26

專利名稱：：粉細砂物理改良的路基填築施工工法的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種土建施工方法，特別是一種粉細砂路基填築施工方法。
背景技術：
：在高等級路面的施工中，要求工後沉降量小，路面平整度高。這對於硬土地基來說，不難作到。但對於軟土地基，一直是一個施工難點。針對軟土地基的現有開發的施工技術中，有換土法、堆土法和垂直排水管法(CN1158434C)、混凝土攪拌樁法(CN1563584A)以及EPS聚苯乙烯泡沫板填料法(CN1760)等。在軟土地基中，以粉細砂為主的軟土地基的施工難度最大。由於粉細砂中(85%的顆粒主要集中在0.25mm0.075mm之間)砂粒含量大、粘粒含量小，不易形成板體，浸水震動後易液化，乾燥時鬆散，粘結性和塑性都很小，如，內蒙古自治區伊敏至伊爾施鐵路線、海滿鐵路工程穿越大面積粉細砂基地帶，地基主要為黃色或黃白色的粉細砂層，部分地段深達百米以上。採用現有的上述常規施工方法均無法滿足路基修建的基本要求。
發明內容本發明的目的是提供一種在粉細砂地基上築路施工操作性強、便於高強度施工作業、合理利用粉細砂的粉細砂物理改良的路基填築施工工法。本發明的目的是這樣實現的一種粉細砂物理改良的路基填築施工工法，按以下步驟進行a)、填料分析對粉細砂、碎石土、礫石土取土料源進行室內顆粒分析，確定其類別，測定天然含水率、顆粒密度、最大及最小幹密度；b)、工藝試驗根據a步驟填料分析結果，初選摻配比例、按初選摻配比例配製填料，在實驗場地進行填築試驗，從而確定施工參數；bl)、摻配比例確定擬定35個摻配比例方案，在摻配料類別確定的基礎上，通過相對密度和顆粒密度試驗，測定各摻配比例方案的原始施工參數，對其評價後，進一步確定12個施工摻配比例方案；b2)、試驗場地準備每個試驗場地要求在平直段，長度50m，寬度20m，平整度滿足規範要求；b3)、填築參數確定根據選定施工機械設備，進行各種工況參數的組合碾壓和壓實密度試驗及壓實沉陷量，並取樣測定含水率。根據試驗結果確定鋪料厚度、含水率、灑水量、碾壓遍數、行車速度等施工碾壓參數；C)、一次摻拌在大方量填築作業前，按照工藝試驗確定的摻配比例，碎石土或者礫石土粉細砂=6:4分層堆放，即在選定拌合場地先堆放一層厚0.40m的粉細砂，後採用進佔法堆放一層厚0.60m的碎石土或者礫石土，利用灑水或者晾曬調節摻配料的含水率，以達到施工最優含水率，為此完成一次摻拌；d)、二次摻拌二次摻配施工是結合分層堆料作為填築料進行開採運輸的，開採時利用反伊挖掘機進行立面開3^並裝車，開採時一次將本層堆放一層拌和料開採完畢，開挖高度3m，反鏟在卸料至車輛車鬥時，卸料鬥控制高度為1.21.5m，以使開挖料均勻散布在車廂內；e)、三次摻拌摻拌料運至路基填築工作面時，根據試驗確定的鋪填厚度選定卸料間距，梅花形布置，後退法卸料，用帶有鬆土器的推土機平料兩次，第一次平料時使用鬆土器，二次平料時提起鬆土器，完成三次摻拌；經過上述三次摻拌後，粉細砂與碎石土(礫石土)能達到拌合均勻、級配合理；f)、填築施工施工時採用分層填築、分層碾壓的施工方法。水平分層填築時按照路基橫斷面全寬縱向分層填土，每層採用同一種摻配比例的填料，嚴禁將兩種以上不同摻配比例的填料混填；採用推土機縱向推鋪填築料，每次鋪料厚度不超過0.35m，總鋪料厚度達工藝試驗確定的填料厚度士O.05m後，用壓路機按照工藝試驗確定的施工參數進行碾壓；g)、驗收在每層填築碾壓達方案確定的碾壓遍數後，採用平板荷載儀K30法和灌砂法/灌水法進行檢測，驗收合格後，方可進行下一層填築層的施工；從試驗結果看，通過改良後的填料壓實質量各項檢測指標均達到設計和規範技術要求。施工工藝流程簡述如下顆粒分析一工藝試驗一一次摻拌—二次摻拌—運輸—三次摻拌一填築一驗收。本工法的工藝原理是由於粉細砂土壤中砂粒含量大，粘粒含量極小，85%的顆粒主要集中在粒徑0.25mm0.075mm間，粘結性和塑性很小，單純用粉砂或細砂進行路基填築，其形成的是疏鬆的散體結構，無法滿足路基整體承載要求。結合工程施工實際，利用路基施工開挖的粉細砂，按一定比例摻入碎石土或礫石土，對粉細砂料進行物理改良，改善其物理組成結構，克服粉細砂作為路基填料的缺點。武警水電部隊承擔內蒙古自治區伊敏至伊爾鐵路施工後，為保證施工質量，解決路基填築料取土料源遠、成本高，粉細砂填築施工困難、進度慢、效率低、質量不能保證等諸多不利施工問題，結合工程實際，對粉細砂物理改良填築施工工藝進行研究試驗，形成了粉細砂物理改良填築施工工法，並己初步通過該鐵道建設指揮部的審核、鑑定。經自檢和監理單位平行檢驗結果來看，填築質量能達到設計和技術規範要求。此施工方案減少遠運外借料150萬方，優化減小了填築斷面，大大提高了機械化施工程度，保證了施工進度，節約工程投資約4000萬元。工程實踐證明，粉細砂填築物理改良路基施工方法是可行的。本發明的特點和有益效果是1、克服了僅用粉細砂填築路基的缺陷，提高路基承擔動荷載能力，延長工程壽命。2、施工可操作性強，便於高強度施工作業，有利於加快施工進度。3、工程施工質量容易得到保證，能夠滿足路基設計及規範的要求。4、合理利用粉細砂，能降低工程造價，節約投資。具體實施例方式一、施工工藝流程1、操作要點(1)、填料分析主要進行粉細砂、摻配用碎石土或礫石土的料源土樣試驗，包括室內顆粒分析、相對密度、顆粒密度試驗，確定各填料及摻配料的類別，測定天然含水率、顆粒密度、最大及最小幹密度。(2)、工藝試驗對粉細砂、碎石土、礫石土取土料源進行了室內顆粒分析試驗後，初選摻配比例，按初選摻配比例配製填料，選定試驗場地進行填築試驗，通過試驗確定施工參數。a、摻配比例確定擬定35個摻配比例方案，確定了摻配料的類別後，通過相對密度和顆粒密度試驗，測定各摻配比例方案的原始施工參數，討論方案的可行性，進一步確定12施工摻配比例。b、試驗場地準備每個試驗場地要求在平直段，長度50m，寬度20m，平整度滿足規範要求。C、填築參數確定根據選定施工機械設備，進行各種工況參數的組合碾壓和壓實密度試驗及壓實沉陷量，並取樣測定含水率。根據試驗結果確定鋪料厚度、含水率、灑水量、碾壓遍數、行車速度等施工碾壓參數。(3)、一次摻拌在大方量填築作業前，嚴格按照工藝試驗確定摻配比例(碎石土或者礫石土粉細砂=6:4)分層堆放，即在選定拌和場地先堆放一層粉細砂(0.40m)，後採用進佔法堆放一層碎石土或者礫石土(0.60m)，利用灑水或晾曬調節摻配料的含水率，以達到施工最優含水率，由此完成一次摻拌。具體施工方法沿路基每間隔一定距離就近選擇合適地段作為一次摻拌場地，分別拉運粉細砂和碎石土(礫石土)至一次摻拌場地，堆高以挖掘機經濟挖掘高度3m控制；拉運比例採用分層堆層厚度(摻拌場地四周立標度尺)進行控制，兩種料分層堆放，粉細砂直接卸料，碎石土或者礫石土料採用進佔法卸料，平料採用推土機；卸料、平料過程可根據需要灑水或晾曬，以調節摻配料的含水率。(4)、二次摻拌二次摻配施工是結合分層堆料作為填築料進行開採運輸的，開採時利用反鏟挖掘機進行立面開採並裝車，開採時一次將本層堆放一層拌和料開採完畢，開挖高度3m，反鏟在卸料至車輛車鬥時，卸料鬥控制高度為1.2~1.5m，以使開挖料均勻散布在車廂內。(5)、三次摻拌:摻拌料運至路基填築工作面時，根據試驗確定的鋪填厚度選定卸料間距，梅花形布置，後退法卸料，用帶有鬆土器的推土機平料兩次，第一次平料時使用鬆土器，二次平料時提起鬆土器，完成三次摻拌。經過上述三次摻拌後，粉細砂與碎石土(礫石土)能達到拌合均勻、級配合理。(6)、填築施工施工時採用分層填築、分層碾壓的施工方法。水平分層填築時按照路基橫斷面全寬縱向分層填土，每層採用同一種摻配比例的填料，嚴禁將兩種以上不同摻配比例的填料混填。採用推土機縱向推鋪填築料，每次鋪料厚度不超過0.35m，總鋪料厚度達工藝試驗確定的填料厚度士0.05m後，用壓路機按照工藝試驗確定的施工參數進行碾壓。(7)驗收在每層填築碾壓達方案確定的碾壓遍數後，採用平板荷載儀K30法和灌砂法/灌水法進行檢測，驗收合格後，方可進行下一層填築層的施工。從試驗結果看，通過改良後的填料壓實質量各項檢測指標均達到設計和規範技術要求。二、材料與設備K材料開挖回填料利用路塹開挖粉細砂，摻配料利用道路路基沿線附近礫石土料和碎石土料場。2、設備設備規格型號以能夠滿足技術要求進行選定，使用數量以計劃完成的工程量和工程工期確定，單個施工作業面配備設備種類、規格、型號和數量見表。單個施工作業面主要施工機械設備表tableseeoriginaldocumentpage8tableseeoriginaldocumentpage9三、質量控制1、料源控制(1)、用於改良的原材料料源在進場前進行相應的試驗；(2)、在選定的範圍內進行取土時，清除場地上的樹木、草皮以及表面腐殖土；(3)、當土源出現變化時，必須按照要求重做工藝試驗。2、摻拌料含水率控制(1)、在拌和一遍後，檢查一次拌和混合料的含水率；(2)、含水率過大時，攤鋪進行晾曬；(3)、含水率過小時，用噴管式灑水車灑水；(4)、灑水車不得在正在進行拌和的以及當天計劃拌和的路段上調頭和停留。3、摻合料拌和控制(1)、按照填築階段不同劃分施工區段，分為底層準備區段、拌和攤鋪區段、碾壓整型區段和檢測報驗區段，選用相應設備；(2)、摻合料必須按經過審批的作業指導書進行摻拌，投料時必須嚴格按照比例控制，裝料設備鬥容挖裝、平料時加強對摻和料的攪拌、混合，保證摻拌均勻。4、碾壓質量的控制(1)、按照選定壓實機械和工藝實驗，嚴格控制填料種類和要求的壓實密度;(2)、分層填築厚度不得大於工藝實驗確定的松鋪厚度，不同性質的填料分別填築，不得混填；(3)、填料攤鋪時，先用推土機初平後用平地機平整，填層面無顯著的局部凹凸，做成向兩側的橫向排水坡；(4)、壓實順序按照先兩側後中間，先靜壓後弱振、再強振的操作程序機械碾壓，振動式壓路機的行車速度控制在1.52.5km/h範圍內；(5)、縱向搭接長度不小於2m，沿線路縱向行與行之間壓實重疊不小於40cm，上下層填築接頭錯開不小於3m;(6)、基床以下路堤填築壓實質量按照設計及國家有關質量標準控制，採用平板荷載儀K30法和灌砂法/灌水法進行檢測。5、完成路基面的質量控制-路面填築鋪料採用進佔法鋪料，防止重型車輛反覆在剛驗收合格的路基面上行走，避免擾動並破壞已合格的路基。6、質量標準嚴格執行《鐵路路基施工規範》(TBI0202-2002)及設計有關規定。四、安全及環保措施1、認真貫徹執行環境保護和職業健康安全的方針，建立完善的環保和職業健康安全管理體系，設立環保及安全文明施工專職管理機構和專兼職安全員，抓好工程的環保和安全生產；2、安全文明施工嚴格按照相關工程的安全技術規程執行；3、對高挖、高填方及路況較差地段要做好安全警示，要求標識明顯、清楚，布置合理；4、為保護草原，嚴格按照事先規劃好的行車道路行走，嚴禁亂壓草地；5、各種車輛在工區運行速度不能超過15Km/h，嚴禁超載、違章超車；6、做好棄土場的排水工作，並及時對棄土場進行推平、歸整；7、嚴格按照己規劃好的取土範圍進行取土，嚴禁亂挖；8、及時對施工便道進行灑水養護，防止揚塵汙染草場；9、注意保護水源，在靠近水源施工地段，應做到不隨意汙染水源，不準隨意更改水源流向。五、效益分析採用本工法後可大大減少粉細砂的取、棄料場對路基附近草場等植被的侵佔，避免了全方量填料的遠距離外運，同時由於填料組成結構的調整，路基填築斷面得以優化減小，綜合填築單價節約7.2元/m3，平均每公裡路基填築節約資金50萬元。本工法操作簡便、質量易於控制，不僅大大提高了施工強度，而且極在地保證了施工質量，社會效益和經濟效益都較好。六、應用實例內蒙古呼倫貝爾市新建鐵路伊敏至伊爾施線(簡稱兩伊鐵路工程)的粉細砂路基施工。1、工程概況新建鐵路伊敏至伊爾施線工程位於內蒙古呼倫貝爾市和興安盟境內。起點為呼倫貝爾市鄂溫克旗內的伊敏鎮(伊敏支線終點站伊敏站)，線路向南跨越輝河後，經新巴爾虎左旗，終點為興安盟阿爾山市的阿爾山北站，將伊敏線與白阿線連接貫通，形成東北地區進京的西部通道，為中長路網規劃中的新建鐵路，該線路全長185.335Km。2、施工情況按照就地取材、保護生態的原則，施工單位(武警水電部隊)對近90Km的粉細砂填築路基進行物理改良，採用圓礫土(碎石土)與粉細砂摻拌施工，根據料源的顆粒分析，試驗階段選取了圓礫土(碎石土)粉細砂=5:5、6:4、7:3(均為體積比)三種摻配比例進行填築施工試驗，根據試驗檢測結果確定了礫石土(碎石土)粉細砂=6:4的摻配比例為填築施工方案。此施工方案減少遠運外借料150萬方，優化減小了填築斷面，大大提高了機械化施工程度，保證了施工進度，節約工程投資約4000萬元。權利要求1、一種粉細砂物理改良的路基填築施工工法，其特徵是按以下步驟進行a)、填料分析對粉細砂、碎石土、礫石土取土料源進行室內顆粒分析，確定其類別，測定天然含水率、顆粒密度、最大及最小幹密度；b)、工藝試驗根據a步驟填料分析結果，初選摻配比例，按初選摻配比例配製填料，在實驗場地進行填築試驗，從而確定施工參數；b1)、摻配比例確定擬定3～5個摻配比例方案，在摻配料類別確定的基礎上，通過相對密度和顆粒密度試驗，測定各摻配比例方案的原始施工參數，對其評價後，進一步確定1～2個施工摻配比例方案；b2)、試驗場地準備每個試驗場地要求在平直段，長度50m，寬度20m，平整度滿足規範要求；b3)、填築參數確定根據選定施工機械設備，進行各種工況參數的組合碾壓和壓實密度試驗及壓實沉陷量，並取樣測定含水率。根據試驗結果確定鋪料厚度、含水率、灑水量、碾壓遍數、行車速度等施工碾壓參數；c)、一次摻拌在大方量填築作業前，按照工藝試驗確定的摻配比例，碎石土或者礫石土∶粉細砂＝6∶4分層堆放，即在選定拌合場地先堆放一層厚0.40m的粉細砂，後採用進佔法堆放一層厚0.60m的碎石土或者礫石土，利用灑水或者晾曬調節摻配料的含水率，以達到施工最優含水率，為此完成一次摻拌；d)、二次摻拌二次摻配施工是結合分層堆料作為填築料進行開採運輸的，開採時利用反鏟挖掘機進行立面開採並裝車，開採時一次將本層堆放一層拌和料開採完畢，開挖高度3m，反鏟在卸料至車輛車鬥時，卸料鬥控制高度為1.2～1.5m，以使開挖料均勻散布在車廂內；e)、三次摻拌摻拌料運至路基填築工作面時，根據試驗確定的鋪填厚度選定卸料間距，梅花形布置，後退法卸料，用帶有鬆土器的推土機平料兩次，第一次平料時使用鬆土器，二次平料時提起鬆土器，完成三次摻拌；經過上述三次摻拌後，粉細砂與碎石土(礫石土)能達到拌合均勻、級配合理；f)、填築施工施工時採用分層填築、分層碾壓的施工方法。水平分層填築時按照路基橫斷面全寬縱向分層填土，每層採用同一種摻配比例的填料，嚴禁將兩種以上不同摻配比例的填料混填；採用推土機縱向推鋪填築料，每次鋪料厚度不超過0.35m，總鋪料厚度達工藝試驗確定的填料厚度±0.05m後，用壓路機按照工藝試驗確定的施工參數進行碾壓；g)、驗收在每層填築碾壓達方案確定的碾壓遍數後，採用平板荷載儀K30法和灌砂法/灌水法進行檢測，驗收合格後，方可進行下一層填築層的施工。從試驗結果看，通過改良後的填料壓實質量各項檢測指標均達到設計和規範技術要求。2、根據權利要求l所述粉細砂物理改良的路基填築施工工法，其特徵是所述b步驟工藝試驗中初選體積摻配比例為礫石土/碎石土粉細砂=5:5、6:4或7:3.3、根據權利要求2所述粉細砂物理改良的路基填築施工工法，其特徵是所述b步驟工藝試驗中初選體積摻配比例為礫石土/碎石土粉細砂=6:4。全文摘要一種粉細砂物理改良的路基填築施工工法，按以下步驟進行顆粒分析→工藝試驗→一次摻拌→二次摻拌→運輸→三次摻拌→填築→驗收。本工法特點是合理利用粉細砂、能降低工程造價、節約投資；克服了粉細砂填築路基的缺陷，提高了路基承擔動載荷能力，延長了工程壽命；施工可操作性強、便於高強度施工作業，有利於加快施工進度。文檔編號E01C3/00GK101319483SQ20081004560公開日2008年12月10日申請日期2008年7月22日優先權日2008年7月22日發明者黨永平,楊作才,華田,羅松濤,趙秀玲申請人:安蓉建設總公司