沙区铁路路基改良填料施工工法.docx
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沙区铁路路基改良填料施工工法
沙区铁路路基改良填料施工工法
中铁电气化局集团有限公司
张建华庹恩海
1.前言
交通是经济建设的基础,随着国家对西部及偏远地区基本建设投入力度的加大,沙区铁路的建设不可避免。
而沙区合格的路基填料严重匮乏,如何保证工程的进度及对成本的控制。
妥善的解决路基填料的是沙区路基施工的重要问题。
大何线由大塔--马场壕、马场壕--何家塔两部分组成,全长101.3公里,现场勘察发现:
沿线可直接用于填筑路基的填料十分缺乏。
大何线地表及浅层多分布粉细砂和泥岩,粉细砂和泥岩由于其组成、结构和物理状态的特殊性,直接作填料难以满足铁路路基稳定性设计要求。
考虑投资、既有原材料利用、运输等条件的影响因素,中铁电气化局联合地质路基所路基设计室,提出对粉细砂及泥岩进行改良研究。
形成了沙区铁路路基改良土填料施工工法,效果明显,技术先进,故有明显的社会效益和经济效益。
2.工法特点
1.使用改良后的填料,一般路基工后沉降≤20cm。
2.用改良填料将减少对河道乱采乱挖,并有效利用挖方,减少对环境的破坏。
3.改良填料所用的粉细砂及泥岩集中取土后,对取土场经行复垦,恢复植被,对治理沙漠将起到积极的作用。
3.适用范围
第四系风积粉细砂及第三系及白垩系地层泥岩。
4.工艺原理
根据粉细砂的击实试验结果,粉细砂在接近饱和(含水量为14%)时,其击实试验的干密度最大,此时其最大干密度为1.82g/cm3。
故决定选取含水量为14%来进行粉细砂改良土试验。
根据试验段观测及数值计算分析,不同配合比的粉细砂改良土路基都能满足规范对路基沉降的要求(≤20cm),7%的水泥含量效果相对最优,但考虑的经济因素,最终决定采用6%为改良土的水泥含量。
试验选取石灰掺量为6%、8%、10%的泥岩改良土来进行强度试验。
试验结果表明,在相同条件下,对于石灰改良土,存在最佳石灰掺量。
作为路基填料的石灰改良土中的石灰掺量一般控制在8%以内,即可满足高标准铁路、公路路基填料的要求。
5.施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺的流程
改良土施工工艺流程见附图5.1-1
图5.1-1改良土施工工艺流程
5.2操作要领及质量检测方法
5.2.1粉细砂改良土路基操作要领和质量检测方法
1、准备
粉细砂改良土施工前应对基底进行清理碾压,基底平整度和压实标准应满足规范要求,然后进行施工测量放样,恢复中线和水平控制桩。
2、原材料的运输及摊铺
原材料采用自卸汽车运输,根据路基基床底层填筑的宽度及松铺厚度,计算各段所需粉细砂的数量及堆放密度。
用推土机把每堆粉细砂摊铺均匀后,再用平地机初平1次,用重型压路机快速碾压1遍。
经填筑试验验证,采用30cm的松铺厚度,压实效果相对最好。
然后根据掺配比例、粉细砂松铺厚度及干密度,计算应掺入水泥的松铺厚度及水泥的堆放间隔密度。
按计算的用量和间距将水泥堆置在已经初平、初压的粉细砂表层上,先用推土机把水泥摊铺均匀,再用平地机对水泥进行精确摊铺。
粉细砂及水泥摊铺前应测试含水率。
3、混合料的拌和
采用路拌机把已摊铺好的填料拌和1遍,并快速测定初拌后混合料的含水量。
初拌后混合料的含水量如小于实验室确定的最佳含水量时,应用喷管式洒水车将水均匀地喷洒在拌和后的混合料上,若含水量过高,则应翻耕晾晒。
将含水量合适的混合料,再用路拌机拌合1~2遍,应使混合料充分拌和均匀。
4、整形及碾压
混合料拌和均匀后,用平地机初步整平和整形,再用压路机快速碾压1~2遍。
经整形后,当混合料接近最佳含水量时,即可用15t及以上重型振动压路机碾压。
第1遍与最后1遍为静压,中间为弱振碾压,不得使用强振,以免破坏下承层,碾压遍数不少于5遍,直至路基的压实度满足规范要求。
在碾压结束之前,用平地机再终平1次。
5、施工时间控制
水泥和粉细砂拌和后即产生一系列的化学反应,并开始硬化凝结。
室外施工应在水泥的初凝时间内完成碾压和检测,否则由于对已凝结的土体造成破坏,干密度不但没有上升,反而下降。
6、检测验收养生
环刀法检测填料的压实系数,核子密度湿度仪检测填料的压实系数和含水量,K30荷载板车检测地基系数,无侧限压力仪测试改良土7天无侧限抗压强度。
施工合格的改良土应始终保持湿润状态,不能连续施工的应在24小时后即覆盖草袋、麻袋并洒水养生,养生龄期不得少于7天。
5.2.2.泥岩改良土路基操作要领和质量检测方法
1、准备
泥岩改良土施工前应对基底进行清理碾压,基底平整度和压实标准应满足规范要求,然后进行施工测量放样,恢复中线和水平控制桩。
2、原材料的运输及摊铺
原材料采用自卸汽车运输,根据路基基床底层填筑的宽度及松铺厚度,计算各段所需填土的数量及堆放密度,泥岩土块应打碎,粒径小于5cm。
严格控制松铺厚度,现场试验确定松铺厚度为34cm压实效果最好。
用推土机初平,平地机配合人工精平,测量中桩及边桩满足要求的高度。
素土摊平后,按配合比、设计资料及室内试验,换算石灰与泥岩体积比,根据每平米石灰用量,通过人工掺加石灰,均匀撒布在素土上。
施工中要严格控制石灰用量,石灰用量过大,则密实度达不到要求;石灰用量过小,则强度达不到要求。
3、混合料的拌和
摊铺完毕后采用路拌机进行拌和,拌和遍数一般为2~4遍,拌和深度应达到素土层底部,直到混合料色泽一致,无灰团、灰条,且水分合适均匀。
拌和好后采用EDTA滴定法快速检测灰剂量,若石灰剂量不足,则补撒石灰,重新拌和至符合要求。
4、整形碾压
石灰和泥岩拌和均匀,含水量符合要求后,先用推土机进行初平,再用平地机配合人工进行精平。
石灰剂量检测合格,且含水量大于最佳含水量2%时进行碾压,碾压遵循“先两侧后中间,先轻后重、先静压后振压、最后静压”的原则进行碾压。
先用20t的压路机静压1遍,再慢振与强振间隔压2~6遍,每次碾压完毕都要进行压实度、含水量、Evd动态载荷试验,直至路基的压实度满足规范要求,最后进行1遍静压。
5、检测及养护
碾压完毕后,按设计及施工规范要求对改良土填筑层进行检测。
环刀法检测填料的压实系数,核子密度湿度仪检测填料的压实系数和含水量,K30荷载板车检测地基系数,无侧限压力仪测试改良土7天无侧限抗压强度。
已填筑的改良土基床底层应保持良好养生,养生采用洒水车,保证改良土表面湿润。
为防止冬季风蚀现象,当路堤填筑时,或有较长时间的停工时,必须对边坡进行临时封闭。
6.安全措施
6.1路基施工安全措施
填筑时,在填土区边缘设置安全标志。
影响既有道路交通的工程施工时,首先与交通管理部门取得联系,制定确保交通安全的施工方案、施工计划及保证安全的具体措施,报交通管理部门审批后施工。
路基施工地段发现地下不明管道、线缆时及时与有关部门联系,确认做好防护后再继续施工。
地下管道、线缆处施工时,在征得有关部门同意后,备齐备足必要的抢修材料,制定出应急方案后再行施工。
6.2施工机械安全措施
各种机械操作人员和车辆取得操作合格证,不准将机械设备交给无本机操作证的人员操作,对机械操作人员要建立档案,专人管理。
根据机械使用安全技术规程,针对各种设备的使用要求和使用环境制定具体的安全操作细则。
操作人员按照机械说明规定,严格执行工作前的检查制度和工作中注意观察、工作后的检查保养制度。
保持机械操作室整洁,不能存放易燃易爆物品。
不酒后操作机械,机械不带病运转、超负荷运转。
定期组织机电设备、车辆安全大检查。
对检查中查出的安全问题按照“四不放过”原则进行调查处理,制定防范措施,防止机械事故的发生。
6.3保证人身安全措施
针对工程特点,定期进行安全生产教育,重点对专职安全员、安全监督岗岗员、班组长及从事特种作业的机械工、机动车辆驾驶员进行培训和考核,学习安全生产必备的基本知识和技能,提高安全意识。
未经安全教育的管理人员及施工人员不准上岗。
未进行三级教育的新工人不准上岗。
变换工种或参加采用新工艺、新工法、新设备及技术难度较大的工序的工人必须经过技术培训,并经考试合格者才准上岗。
特殊工种的安全教育和考核,严格按照《特种作业人员安全技术考核管理规则》执行。
经过培训考核合格,获取操作证方能持证上岗。
对已取得上岗证者,要进行登记存档规范管理。
对上岗证要按期复审,并要设专人管理。
7.环保措施
7.1由安全环保部建立环保监督检查制度,定期与安全生产、文明施工同步检查,发现问题及时整改。
在整个施工过程中做好临时排水设施,防止泥土流失,防止施工中土石冲入河流、水渠和其它建筑物内。
7.2防止施工所占用的土地或临时使用的土地受到冲刷,防止开挖的土石材料对河流、水道、灌溉渠或排水系统产生淤积或堵塞。
开挖洞口时,应防止雨季到来时水流对坡面的冲刷而影响排水系统的功能,减少对附近水域的污染。
尽量不干扰河道、水道、现有灌溉或排水系统的自然流动,以免发生冲刷与淤积。
7.3施工时尽量保持原有生态,重点监控临时工程及设施、地表清理、隧道洞口的施工,施工不流土、竣工不露土、少挖少填,不乱砍树木,不扰乱水系
7.4控制临时用地的数量,施工便道、各种料场尽量设置在铁路用地范围内或利用荒坡、废弃地解决,避免高填深挖、占用或污染农田。
7.5控制破坏植被的面积,因临时工程破坏了绿色植被,则在工程结束前予以恢复。
8.效益分析
在沙区缺乏B组填料,采用改良土代替远运B组填料,减少对河道乱采乱挖,并有效利用挖方,减少对环境的破坏。
改良填料所用的粉细砂及泥岩集中取土后,对取土场经行复垦,恢复植被,对治理沙漠将起到积极的作用。
9.应用实例
新建铁路大塔至何家塔铁路(简称大何线)路基改良填料
9.1工程概况
大塔至何家塔铁路位于内蒙古西南部煤炭富集的鄂尔多斯市境内,横穿该市东北部所辖达拉特旗、准格尔旗。
工点属于中温带干旱半干旱气候区,表现为降雨量少,蒸发量大,空气干燥。
全长101.3公里,现场勘察发现:
沿线可直接用于填筑路基的填料十分缺乏。
大何线地表及浅层多分布粉细砂和泥岩。
由于其组成、结构和物理状态的特殊性,直接作填料难以满足铁路路基稳定性设计要求。
按照《铁路路基设计规范》TB10001-2005中对填料及路基压实标准要求,考虑投资、既有原材料利用、运输等条件的影响因素,中铁电气化局联合地质路基所路基设计室,提出对粉细砂及泥岩进行改良研究。
并用于大塔至何家塔铁路路基填料。
9.2施工情况
2010年7月路基开工以来,为满足全线101.公里铁路线的路基填料需求,在沿线可直接用于填筑路基的填料十分缺乏的情况下,采用粉细砂及泥岩改良土的方法解决路基填料供应问题。
工程施工期间,在大何线路基总长70.27%的填料缺乏范围内采用粉细砂及泥岩改良土进行填筑作业,改良土严格按照含水率、水泥掺入量、石灰掺入量进行拌合,按照每层30~35cm厚度进行填料,在施工期沉降观测、施工后沉降观测(下附沉降观测示意图9.2-1)。
计算结果路基最大沉降变形满足路基沉降要求。
该段于2010年8月开工,2011年6月竣工。
9.3结果评介
9.3.1设定目标与实施结果
设定的目标
一般路基工后沉降≤20cm
结合室内土工试验及现场实测成果,提出粉细砂改良填料填筑路堤的施工控制和质量检测方法,为类似工程的设计提供理论指导。
实施的结果
试验段路基工后最大沉降值为16cm,小于20cm,满足设定目标
完成改良粉细砂及泥岩填筑路堤的施工控制和质量检测方法报告
9.3.1-1设定目标与实施结果检查一览表
9.3.2经济效益
9.4.2-1经济效益柱状图
采用改良填料代替远运B组填料后,节省投资合计3538万。
9.4.3社会效益
采用改良填料将减少对河道乱采乱挖,并有效利用挖方,减少对环境的破坏。
改良填料所用的粉细砂及泥岩集中取土后,对取土场经行复垦,恢复植被,对治理沙漠将起到积极的作用。
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