+++2阳山碎石土路基填筑作业指导书.docx
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+++2阳山碎石土路基填筑作业指导书
苏州阳山碎石土路堤填筑试验作业指导书
1编制依据
1.1《高速铁路路基工程施工及验收暂行规定》
1.2《软土地基路桥设计参数试验项目试验研究实施细则》(送审稿)
1.3《软试施(路)修-01~02》
1.4《软土地基路桥设计参数试验项目第2试验段实施性施工组织设计》
2试验概况
2.1地层及路堤填料
地基上部属第四系全新统冲湖积层,表层为黏土,灰黄色,软~硬塑,层厚0.76~3.60m;其下为淤泥质粉质黏土,深灰色,流塑,含少量腐植物,局部夹有薄层粉砂,具高压缩性、低强度、高触变性的特点,厚3.2~16.5m;下卧层为黏土、粉土及粉质黏土,软~硬塑。
试验段填料采用苏州市以南阳山西侧取土场开采的碎石土,运距约80km,以水陆结合的运输方式运至工地。
阳山碎石土中岩石碎块主要为石英砂岩,其间混杂有不等量的粘性土。
经现场对不同位置取样分析属A级填料,最大干密度2.17~2.34g/cm3,最佳含水量6.5~8.5%之间,基床以下路堤最大粒径为200mm,基床底层最大粒径为150mm,其中粒径小于20mm的占47.7%。
2.2主要工程数量(见表1)
表1碎石土填筑主要工程数量表
里程
填筑部位
数量(m3)
K0+276.51~+515
基床以下路堤
13689
基床底层
13626
K0+515~+708.255
基床以下路堤
11697
基床底层
12020
K0+709.745~+819.55
基床以下路堤
6070
基床底层
6132
2.3地基处理及路堤结构型式
2.3.1地基处理
a.K0+276.51~+515段采用塑料排水板联合真空预压加固处理,加固深度14.5~18.5m,塑料排水板顶面铺设0.8m厚砂垫层(膜下0.5m,膜上0.3m),其中K0+276.51~+350、K0+480~+515段砂垫层中铺一层土工格栅。
b.K0+515~+708.255段采用塑料排水板联合超载预压加固处理,加固深度7.0~15.0m,砂垫层厚0.6m,内铺一层土工格栅,其中K0+515~+587.755段排水板间距1.8m,超载土柱高1.8m;K0+589.245~+708.255段排水板间距1.2m,超载土柱高1.2m。
c.K0+709.745~+819.55段采用砂桩联合等载预压加固处理,加固深度15.0m,砂桩顶面铺0.6m厚砂垫层,内铺一层土工格栅,等载土柱高1.0m。
2.3.2路堤结构型式
路堤由基床及基床以下路堤组成。
基床由基床表层及基床底层组成,基床表层级配碎石厚度为0.7m,基床底层阳山碎石土厚度为2.3m,总厚度3.0m。
基床以下路堤厚度为1.2~2.5m的阳山碎石土。
整个路堤位于直线段,碎石土直接在砂垫层上填筑施工,底面填筑宽度26.7~30.6m,顶面宽度16.3m。
路堤边坡坡率1:
1.5,边坡坡面采用土工网垫固土后喷播植草防护,沿边坡外侧2.5m宽度范围内每填筑0.3m加铺一层土工格栅。
3试验准备
为保证路基填筑试验工作的顺利进行,施工前应作好以下的准备工作。
3.1物资材料
主要是填料(碎石土)、备料场和其他耗材的准备和储备。
填料的自然级配应无明显差异,其粒径和形状应符合规定要求,并由试验、物资及质检人员现场共同验收,不合格的填料不得进场。
3.2机械设备
对试验所需工程机械(见表2)的种类、数量、型号规格、工况等进行验查和调试,确保状态完好。
表2机械配置计划表
机械名称
型号规格
单位
数量
备注
推土机
上海PD120,88.2kW
台
1
平地机
天津PY160C,128.7kW
台
1
压路机
德国宝马BW219,DH-3,132kW,20t
台
1
自重20t,激振力:
弱振280kN,强振480kN
拖式凸块振动压路机
襄樊YZT-18A,18t
台
1
激振力:
弱振320kN,强振400kN
装载机
ZL50C,154.5kW
台
1
自卸汽车
10t
辆
20
洒水车
东风
辆
1
3.3试验人员及分工
试验技术人员必须了解试验目的,熟悉和掌握试验及检测工作的内容、方法及工序,分工明确。
对司驾人员及全体职工应进行操作要领、安全防护(人员及测试装置)等方面的指导和培训。
填筑试验研究工作由项目部工程技术部及试验室下设的路基课题组完成,路基课题组共四人,负责制定填筑试验研究方案,编制填筑试验作业指导书,研究阳山碎石土的工程性质、填筑工艺及质量检验方法,提出合理的工艺参数、有效便捷的检测方法,指导下步京沪高速铁路的施工。
现场工艺试验研究由课题负责人张瑞扬负责,宋上明、万为胜、卢良明配合。
试验检测数据及分析结果由试验室向课题组提供,填筑试验每完成一项工作及时分析整理资料。
主要试验人员见表3。
表3主要试验人员安排计划表
姓名
职务
分工
鲁和友
经理
试验总体规划与设备调配
胡柱奎
总工程师
课题总负责人,负责试验策划与研究
陈祥炎
副经理
现场组织指挥,参与工艺研究
张瑞扬
工程部长
课题施工工艺研究负责人,负责技术实施
章国辉
高工
课题质量检测方法研究负责人,参与工艺研究
张清
质检工程师
质量监控检测及现场工序录像、照片
宋上明
工程师
工艺试验研究与资料分析整理
万为胜
工程师
工艺试验研究与资料分析整理
卢良明
助工
配合课题负责人,现场记录、监督
李敏
测量组长
负责测量定位与资料分析
王光辉
试验室副主任
试验检测与资料收集分析
覃国俊
试验工程师
试验检测与资料收集分析
郭世全
试验工程师
试验检测与资料收集分析
吴革新
领工员
现场工作实施
孔为金
测量工
测量数据采集分析
杨亚辉
测量工
测量数据采集分析
3.4试验检测仪器设备
主要是压实效果检验设备(核子密度仪、K30、EVd及其他土工设备)的准备和状态调试。
3.5前期试验段填筑试验
3.5.1填料室内试验项目及完成情况
(1)试验项目
最大干密度、最优含水量、平均颗粒密度、破碎率、有机质、击实前后筛分试验、CBR试验,其中CBR试验依据GB50123,其它试验依据铁路标准。
(2)目前完成情况
现已完成4组试验。
矿物分析:
委外试验,评价填料颗粒的稳定性能和抗风化能力。
3.5.2试验段的布设
为了给正线路堤填筑积累经验并提供质量保证,根据现场的实际情况,在K0+770~+840左侧100m的备料场内预先安排进行路堤下部碎石土的填筑试验。
备料场试验区内的场地须经平整和充分碾压,碾压后压实系数(Kh)要求不小于0.9,且无明显的“弹簧”现象。
试验段的大小拟定为40m×13.6m,总面积约544m2,路堤顶面宽10m,填筑高度0.9~1.2m(分三层填筑,第一层虚铺0.3m、第二层虚铺0.4m、第三层虚铺0.5m),边坡坡率1∶1.5。
试验段路堤填筑土方总量约为566.4m3。
3.5.3试验步骤与内容
(1)对试验区段的具体位置进行准确放样。
(2)利用推土机辅以平地机将备料场试验区段整平,顶面设4%横坡。
(3)压路机按照先轻后重、先外侧后内侧的原则压实基底表层,核子密度仪在现场对试验段基表进行检测,检测Kh、K30、EVD,若压实系数Kh≥0.9,则进入上覆第一层碎石土的填筑,否则,应判查原因,采取对应的措施(如翻挖压实处理等),直至碾压密实度达标。
(4)通过试验测定路堤碎石土填筑松铺系数,每层松铺厚度暂按0.3~0.5m控制。
松铺系数观测点布置见图1。
(5)基底处理并验收合格后及时恢复中线,在两侧放出路基边缘线,按松铺厚度设置填层高度控制标记。
路基按断面全宽水平分层填筑,根据车容量计算好每车填料的卸料间距,摊铺后验核平均松铺厚度,并据以调整卸料间距。
(6)碎石土填料采用推土机进行初平,装载机倒运多余填料或补填欠缺,控制层内表面无明显局部凸凹,平面用平地机做成4%的横向排水坡。
在填筑前抄平各观测点,此读数作为该层填土的初始标高读数。
(7)压实顺序按先两侧后中间,压实程序按“先静压,后弱振,再强振”进行。
碾压压实拟采用拖式羊足碾初压二遍,然后用重型压路机BW219(自重20t)静压一遍,振动碾压4~6遍,最后静压收光1遍。
在羊足碾初压后采用平地机精平,确保纵向的平整又要保证横向排水坡面的平整,使其平整度严格控制在允许范围内。
碎石土填筑试验的主要工序见图2。
图1松铺系数观测点布置图(单位:
m)
图2碎石土填筑试验主要工序流程图
试验段路基放样
基底含水量检测
基底处理压实
Kh<0.9
基底压实度检测
K≥0.9
布置水平观测点
含水量小
含水量大
分层填筑碎石土
洒水闷料
摊铺晾晒
适中
适中
适中
初平、碾压、精平
观测点抄平
进入下一填层
试验检测(K30、n、Kh、Evd等)
(8)压路机的走行速度分别控制在2.5km/h、4km/h,压实质量检验随填筑压实遍数分层每遍进行,并记录于试验表格(表4)中。
采用核子密度仪检测孔隙率或压实系数(同时配备灌沙法或灌水法器具和材料,以便对比分析),K30承载板试验检测地基系数(同步检测Evd,辅助验证对比),检测满足设计要求后,测各观测点标高,计算松铺系数。
(9)主要试验组合
a.碾压设备组合试验:
主要研究BW219压路机、拖式凸块振动压路机YZT-18A进行联合碾压的效果;
b.填层组合试验:
主要研究不同填层厚度的碾压效果;
c.碾压速度组合试验:
主要研究设备以不同速度进行碾压的效果。
3.5.4压实控制标准及试验记录
基床以下部分碎石土的压实标准为双控,其中:
(1)K30>130MPa/m
(2)n≤31%
现场试验时每碾压1遍即进行检测记录。
记录表的形式和内容见表4。
表4碎石土填筑压实试验记录表
里程
填筑部位
机械类型
碾压
层位
碾压方式遍数
含水量
(%)
走行速度(km/h)
压实厚度(cm)
孔隙率n
K30(MPa/m)
Evd(Mpa)
备注
记录:
复核:
课题负责人:
日期:
3.5.5时间计划安排
苏州阳山碎石土路堤的前期填筑试验,计划于2003年5月30日开始实施,6月5日结束。
3.5.6试验段的成果资料
通过现场的前期填筑试验,完成初步的工艺试验研究报告,其主要技术成果内容包括:
(1)阳山碎石土松铺系数的确定。
(2)孔隙率n或压实系数Kh、地基系数K30、Evd与压实遍数、压实方式、压实机具配备、填层厚度之间的关系曲线图。
(3)基底压实系数大小对上部碎石土填筑压实效果的影响。
(4)碎石土的自然级配与压实参数和压实效果之间的关系,同时通过本试验过程中的级配试验来评价羊足碾的破碎、拌和作用。
(5)通过对阳山碎石土的填筑参数研究,探索动态变形模量Evd与地基系数K30及孔隙率n之间的相关关系。
通过对试验结果的分析和实际工程的实施,验证所采用的机具组合、压实工艺参数及相应的质量控制标准是否满足设计要求且经济合理,同时,对试验中可能存在的问题进行分析并提出建议,为指导下一步正线路堤碎石土填筑奠定基础。
4正线路堤碎石土填筑试验
在总结前期试验段碎石土填筑工艺试验的基础上,根据所获得的参数和填筑经验,组织进行正线路堤的碎石土填筑。
4.1主要机械配置
除表2所列的设备以外,路堤填筑还应补充配置其他机具(见表5)。
冲击式压路机(YT25)恐对埋设测试元件及涵洞结构等造成不利的影响,仅作为预选备用。
表5机械及检测设备补充配置表
名称
型号规格
单位
数量
备注
压路机
YZ18,165kW,18t
台
1
激振力:
弱振240kN,强振320kN
挖掘机
现代210
台
1
内燃冲击夯
美国BS600
台
1
核子密度仪
5112
台
1
K30荷载检测车
辆
1
Evd
德国HMPLFG-K
台
1
全站仪
日本尼康
台
1
精密水准仪
德国NI007
台
1
普通经纬仪
德国蔡司010-HB
台
1
普通水准仪
S3
台
1
4.2填筑试验计划
4.2.1填料室内试验项目
对现场填料进行最大干密度、最优含水量、平均颗粒密度、击实前后筛分试验,试验依据铁路标准。
4.2.2碾压设备选型理由及配套方案
土方压实主要采用自行式振动压路机。
该型压路机通过实际使用得到检验,在使用过程中技术上不断得已完善,已经在土方压实设备中达到了主导地位。
目前自行式振动压路机分为光钢轮式和拖式凸块式两类,其中光钢轮振动压路机适用于碾压厚层土方或含有大粒径材料的山皮土、碎石土等,压实效果明显,其中部分先进机型可分别进行强振、弱振及静压作业。
拖式凸块式振动压路机适用于压实含有大粒径材料或含有风化石块的山皮土等,它主要具有破碎和压实两个功能,通过行驶中在凸块上的振动作用力,对坚硬物进行破碎、级配和压实,同时具有激振力强、压实深度大的特点,是理想的初碾工具。
它与自行式振动压路机相配合,适于深层压实。
三轮压路机是无振动铁光轮压路机,适合于表面静压收光,其作用深度小于10cm。
针对本试验段阳山碎石土的填筑施工,结合本公司机械设备资产结构,主要选择德国宝马BW219DH-3型自行式光钢轮振动压路机(不带密实仪),国产YZ18型自行式光钢轮振动压路机及国产YZT-18A型拖式凸块振动压路机,进行阳山碎石土的压实,局部区域由美国BS600内燃机冲击夯进行压实。
BW219DH-3型自行式光钢轮振动压路机作用力影响层厚50~60cm,密实性能好,属国际先进产品,为本试验段主力压实设备;YZ18 型自行式光钢轮振动压路机作用力影响层厚45-55cm,配合进行初压或静压收光;YZT-18A拖式凸块振动压路机,激振力大,作用力影响层厚70-90cm,是初压和破碎主力设备。
通过BW219DH-3型自行式光钢轮振动压路机和YZ18 型自行式光钢轮振动压路机对填筑碾压工艺、效果、经济性的比较,选择最佳的碾压机械组合,指导下步京沪高速铁路的施工。
上述压实设备主要技术参数见表6。
表6压实设备主要技术参数
机械
型号
工作重量(t)
振动轮
振动参数
速度
发动机功率(KW)
振动轮静线压力(N/cm)
直径(mm)
宽度(mm)
振动频率(Hz)
激振力(KN)
理论振幅(mm)
工作速度
行驶速度
YZT-18A
18
1800
2000
27.5
400
1.8
2~5
/
88
882
YZ18
18
1730
2130
26
240~320
2/1.2
0~5.6
0~5.6
165
460
BW219DH-3
19.2
1600
2130
28/35
280~480
1.8/0.9
0~4
0~10
132
600
4.2.3填筑试验组合计划
按照设计图纸,在路堤全宽范围内分区段逐层进行碎石土填筑。
基床以下路堤及基床底层每层填筑厚度为30~40cm;堆载预压层按40cm厚分层填筑。
压实机具主要采用YZ18、BW219二种自行式振动压路机和YZT-18A凸块式振动压路机进行交叉组合压实。
路堤填筑施工计划见表7。
序号
部位
试验组合
K30压实标准(MPa/m)
备注
压实层厚(cm)
碾压设备组合
走行速度(km/h)
1
基床以下部分厚度1.2~2.5m
30
(YZT-18A)+(BW219)
2.5
K30≥130
n≤31%
(YZ18)+(BW219)用于真空预压与排塑板段首层
30
(YZT-18A)+(BW219)
4
(YZ18)+(BW219)用于真空预压第二层
35
(YZT-18A)+(BW219)
2.5
40
(YZT-18A)+(BW219)
2.5
35
(YZT-18A)+(YZ18)+(BW219)
2.5(4.0)
40
(YZT-18A)+(YZ18)+(BW219)
2.5(4.0)
35
(YZT-18A)+(YZ18)
2.5(4.0)
…
2
基床
底层
总厚
度2.3m
试验层Ⅰ
90cm
30
(YZT-18A)+(YZ18)+(BW219)
4
K30≥150
n≤28%
YZ18压路机在前,BW219压路机紧跟其后碾压,以提高压实质量
30
(YZT-18A)+(YZ18)+(BW219)
2.5
30
(YZT-18A)+(YZ18)+(BW219)
2.5
试验层Ⅱ
90cm
30
(YZT-18A)+(YZ18)
4
测试元件断面2m范围采用BS600内燃冲击夯压实
30
(YZT-18A)+(YZ18)
2.5
30
(YZT-18A)+(YZ18)
2.5
试验层Ⅲ50cm
30
(YZT-18A)+(YZ18)
2.5
20
(YZT-18A)+(YZ18)
2.5
3
堆载预压层厚度1.0~1.2m
40
BW219
4
K30≥110或
n≤35%
表7路堤填筑试验计划表
注:
括号内速度表选K0+276.51~+515和K0+515~+833.95两作业区段中另一段采用的速度,研究不同碾压速度对不同碾压层厚的压实效果。
4.2.4不同压实厚度与碾压遍数试验
填料的压实层厚度是控制压实与否的主要因素之一。
通常压实层厚与压实遍数成正比。
按表7的压实层厚度30~40cm研究不同机械组合、不同碾压厚度与碾压遍数的关系,检测孔隙率n、K30、Evd,根据孔隙率n、K30值选定最经济的压实厚度和碾压遍数,以保证工程质量,指导今后京沪高速铁路路基的压实。
该项记录表格见表4。
4.2.5碾压设备压实效果试验
为验证不同碾压设备的压实效果,结合表7拟进行如下组合试验:
(1)YZT-18A振2遍+BW219弱振2遍+强振4遍+静压2遍
(2)YZT-18A振2遍+BW219弱振2遍+强振4遍+静压1遍
(3)YZT-18A振2遍+BW219弱振1遍+强振5遍+静压2遍
(4)YZT-18A振2遍+BW219弱振1遍+强振5遍+静压1遍
(5)YZT-18A振2遍+BW219弱振1遍+强振4遍+静压2遍
(6)YZT-18A振2遍+YZ18弱振2遍+强振4遍+静压2遍
(7)YZT-18A振2遍+YZ18弱振2遍+强振2遍+BW219强振2遍+静压2遍
(8)YZT-18A强振2遍+YZ18弱振2遍+强振1遍+BW219强振3遍+静压2遍
针对每种试验组合在YZT-18A碾压后,进行一次颗粒筛分试验,其后当n、K30、Ev值同时达到规范要求,进行表面静压后,转入下道工序试验。
通过以上不同机械组合试验研究,找出合理的碾压遍数同碾压厚度的相关性。
指导今后京沪高速铁路路基的压实。
该项记录表格见表4。
4.2.6不同碾压速度试验
碾压速度越大,单位面积与单位时间内压实频率越小,压实度越小,压实效果差,反之,压实效果好。
由此可见,碾压速度是影响路基施工质量的主要因素之一,根据我公司在秦沈线施工的成功经验,压路机按表7的行驶速度控制,研究不同行驶速度与孔隙率n、K30、Evd的相关性,寻找不同行驶速度与压实遍数的组合,并指导今后京沪高速铁路路基的机械行驶速度。
4.2.7真空预压段首层及第二层填筑试验方案
真空预压填筑受真空膜影响,首层拟准备选择最佳含水量±2%的阳山碎石土填筑,填筑压实层厚35cm,压实过程先由YZ18光钢轮自行式压路机静压二遍,以4.5km/h速度弱振二遍,再由宝马压路机以4km/h速度弱振二遍,最后由YZ18压路机终压收光表层。
第二层阳山碎石土填筑,填筑压实层厚30cm,压实过程先由YZ18光钢轮自行式压路机静压二遍,再由宝马压路机以4km/h速度强振四遍,最后由宝马压路机终压收光表层。
4.2.8排塑板段首层填筑试验方案
排塑板段填筑受伸入砂垫层排塑板影响,拟准备选择最佳含水量±2%的阳山碎石土填筑,填筑压实层厚35cm,压实过程先由YZ18光钢轮自行式压路机静压二遍,以4.5km/h速度弱振二遍,再由宝马压路机以4km/h速度强振二遍,最后由YZ18压路机终压收光表层。
4.2.9补救措施
在进行不同碾压设备、填层厚度、碾压速度组合试验时,如压实层经n、K30、Evd不合格,则立即调整工艺或工艺参数。
4.3路堤填筑试验工艺
4.3.1路堤填筑试验工艺流程
碎石土路堤填筑压实试验严格要求按照“三阶段、四区段、八流程”的原则进行组织,其工艺流程如下(图3)。
图3路堤填筑工艺流程图
4.3.2填筑试验工艺
(1)作业区段划分
路堤碎石土填筑施工作业区划分为两段,即K0+276.51~+515联合真空预压区段和K0+515~+833.95联合等载及超载预压区段。
真空堆载预压段填筑高度为5.2~5.6m,该段真空度达到80kPa,试抽真空正常后进行碎石土路堤填筑;等载及超载预压段填筑高度为4.9~5.4m,砂垫层施工完成并经检测合格后即可进行碎石土路堤的填筑施工。
(2)分层填筑
采用按横断面全宽纵向水平分层填筑方法。
填筑虚铺厚度为经前期试验段所确定的厚度。
采用10t的自卸汽车运土,根据车容量计算堆土间距进行厚度控制。
为保证边坡压实厚度及预留沉落量,路基两侧各加宽50cm。
土方运到填筑地点前在取土场进行含水量检测,控制含水量在由前期试验段压实工艺试验所确定的施工允许含水量范围内。
当含水量较低时,在取土场内提前洒水闷湿。
当含水量过大时,在取土地场内挖槽降低水位并用推土机松土器拉松晾晒。
当全面施工且工作面较多时,可将填料运至路堤摊铺晾晒。
(3)摊铺平整
使用推土机进行初平,平地机进行精平。
要求控制层面无显著的局部凹凸及集料窝,平整面做成向两侧4%的人字型横向排水坡,大面纵、横向无明显高差。
为有效控制每层虚铺厚度,精平后,用水平仪检测填层顶标高进行控制。
个别难以整平的地方人工配合用细颗粒找平。
(4)初压
采用YZT-18A型拖式凸块振动压路机碾压2遍,行驶速度2~3km/h,保证细小颗粒能充分填入到大颗粒的间隙里。
碾压从两侧开始,逐渐向中间进行,两次轮辙重叠不小于0.4m。
(5)平地机精平
采用PY160C平地机,做到填层面在纵向和横向平顺均匀,保证重型压路机碾压轮表面能基本均匀接触地面进行压实,达到碾压效果;横向做成向两侧4%的人字型横向排水坡。
(6)碾压夯实
采用BW219和YZ26C两种振动压路机。
碾压前应向压路机司机进行技术交底,其内容包括碾压起讫范围、压实的遍数、速度等。
根据路堤的不同部位,采用自重18~26t重型振动压路机进行压实,先两侧后中间,先慢后快,先静压后振动压,应做到压实均匀,没有漏压和死角。
各区段自交接处互相重叠压实,纵
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