高速公路循環(huán)水灌法填砂路基施工工法

PAGEPAGE11高速公路循環(huán)水灌法填砂路基施工工法一、前言填砂路基是近幾年新興的一種路基填筑結(jié)構(gòu)形式，適合于高速公路大量填方施工、附近砂源豐富而又缺少土源地區(qū)；現(xiàn)行的公路路基設(shè)計、施工規(guī)范沒有關(guān)于填砂路基的施工工藝、質(zhì)量控制方法和控制標準方面的規(guī)定。XX高速公路XX段*****合同段,有路基填筑176萬方，采用填砂路基，路基設(shè)計為土包砂的路基斷面形式，這種填砂路基，在國內(nèi)曾做過兩段試驗段，目前國內(nèi)尚無統(tǒng)一的規(guī)范和標準；路基填料包邊土取自XX河林場，砂土取自XX河，在施工過程中，XX公司根據(jù)設(shè)計要求，結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，通過試驗段的摸索和探討、在總結(jié)經(jīng)驗和不斷創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，形成了本工法。該研究成果于2006年通過******科技廳的成果鑒定，認定：本項研究改進了水灌法粉細砂路基的施工工藝，所獲得的具體施工工藝參數(shù)滿足高速公路路基施工技術(shù)要求；在粉細砂路基施工中首次采用水循環(huán)利用的措施，減少投資，縮短工期；該研究成果總體上達到國內(nèi)領(lǐng)先水平，改進的水灌法粉細砂路基施工工藝達到國際先進水平。二、工法特點1、作業(yè)程序化、標準化。2、水灌法循壞節(jié)水措施，對有效的保護水資源，取得顯著經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。3、采用常規(guī)儀器檢測，簡單快捷、數(shù)據(jù)準確可靠。4、理論和實際相結(jié)合，工藝流程清晰明了，具有實踐性、可操作性。三、適用范圍本工法適用于多砂少土的地區(qū)、適合于高速公路大量填方施工、附近砂源豐富而又缺少土源地區(qū)，特別是在河北省XX地區(qū)沿XX河流域，河砂豐富，對路基施工提供了大量的砂源，同時減小植被破壞，采用循環(huán)水灌法有利于水土保持和環(huán)境保護，經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益極其明顯。四、工藝原理依托XX高速公路XX段填砂路基施工工藝和配套技術(shù)開展研究，其目的在于通過室內(nèi)試驗，并結(jié)合在現(xiàn)場試驗路段施工中的試驗檢測和監(jiān)測，進行理論分析、比較，總結(jié)制定出一套切實可行、經(jīng)濟合理的填砂路基的施工工藝、質(zhì)量控制方法、標準等評價指標，并對填砂路基的振動壓實機理和砂土路基的沉降變形進行必要的理論研究，從而為實際工程的設(shè)計與施工提供理論指導(dǎo)，進而為在類似高速公路中推廣應(yīng)用該技術(shù)，積累相應(yīng)的研究成果和提供技術(shù)依據(jù)。五、施工工藝流程及操作要點（一）施工工藝流程施工工藝流程圖見圖5.1-1（二）施工方法及操作要點1、施工前準備⑴線路復(fù)測，復(fù)核導(dǎo)線點、水準點及地界樁等是否有誤，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，做好施工前的準備工作。⑵原地面高程測量，根據(jù)設(shè)計圖紙的橫斷面里程并結(jié)合現(xiàn)場實際情況，做出橫斷面圖，與設(shè)計圖紙對照，復(fù)核設(shè)計土方數(shù)量。⑶用推土機、裝載機清表，清表土方按要求堆放或清運到指定地點。2、基底處理⑴用推土機、裝載機清表，清表土方按要求堆放或清運到指定地點。⑵清表后，根據(jù)現(xiàn)場原地面大體平順，清理出路基填筑范圍，放出中線和邊線，準備原地面的沖擊碾壓。⑶劃分好段落后進行沖擊碾壓，雙輪沖擊壓路機碾壓一次的計算寬度是2米，經(jīng)錯一個輪寬碾壓，沖壓一個來回后，計算碾壓面積是4米，按此方法計算，全部場地面積均碾壓一次為一遍。合格測量放樣清理場地挖排水溝、排水合格測量放樣清理場地挖排水溝、排水推土機去表土整修基底、挖臺階碾壓自檢基底壓實度測量放樣分層填砂、水循環(huán)灌水推土機、裝載機攤開，平地機刮平碾壓自檢壓實度，標高上一層填砂自卸車運至指定地點裝載機裝表土修筑土路埂監(jiān)理檢驗查原地基及填筑試驗監(jiān)理檢查機械運砂是否填到標高監(jiān)理檢查不合格不合格不合格合格圖5.1-1施工工藝流程圖⑷沖擊碾壓分別進行到10遍、20遍、30遍時，分別測量其高程，計算其沉降情況。用沖擊壓路機對其地基進行碾壓，能有效的增加其密實度，提高地基的均勻性，并使地基整體沉降、減小工后沉降和不均勻沉降，大幅提高地基的整體強度。⑸施工場地寬度大于沖擊壓路機最小轉(zhuǎn)彎直徑的兩倍時以工作面中心線對稱的將場地分成兩半壓實；施工場地寬度小于沖擊壓路機最小轉(zhuǎn)彎直徑的兩倍時可按附圖5.2.2-1的沖壓方式進行，并根據(jù)實際情況在施工場地的兩端設(shè)置所需的轉(zhuǎn)彎場地。⑹沖擊壓實機的工作速度保持在10-12km/h之間，認真填寫現(xiàn)場記錄表，以“正”方法記錄圈數(shù)，來保證沖壓遍數(shù)。沖壓施工時，應(yīng)采用大小圈、正反圈的方法錯開沖壓輪跡，以增加場地的平整性。當場地出現(xiàn)凹凸不平、產(chǎn)生大量揚塵時，影響機械速度和沖壓操作人員視線時，應(yīng)配合平地機整平場地并灑水。⑺沖擊壓實機的效果以沉降量和壓實度兩項指標反映，分別在沖壓前和沖壓后進行檢測，其中沉降量檢測時每10-20米取一個斷面，每個斷面取4-8個點，以中線對稱布置。壓實度的檢以下測深度應(yīng)位于表層20厘米深度以下，檢測密度根據(jù)有關(guān)規(guī)定確定。⑻沖擊壓實機的工作速度應(yīng)在10-12km/h;⑼認真填寫現(xiàn)場沖壓記錄，以記“正”字方法記錄圈數(shù)，來保證沖壓遍數(shù)；⑽沖壓施工時，應(yīng)采用大小圈、正反圈的方法錯開沖壓輪轍；⑾沖壓施工時，作業(yè)道要符合場地形狀，不能復(fù)壓、漏壓；⑿沖擊碾壓時，為減少揚塵，可適當灑水降塵，但不宜過多，防止集水、形成粘泥，影響沖壓。縱向＋1縱向12341234圖5.2.2-1場地寬度小于2倍轉(zhuǎn)彎半徑時布點檢測與沖壓流程3、填砂路基施工⑴施工準備：①沖擊碾壓完成后，表層20cm厚的松散土層清走，進行正常的原地面碾壓，達到規(guī)定的壓實度。②按設(shè)計要求放出線路中線和邊線，重新測量原地面高程，繪制橫斷面圖，經(jīng)監(jiān)理、業(yè)主共同確認后，作為土方計量和竣工結(jié)算的依據(jù)。③填砂路基需用大量的水，水泵采用了200QJ型潛水泵，揚程39m，轉(zhuǎn)速2850r/min，水流量50m3/h，功率7.5KW，出水管徑100mm。配套水井的管徑不小于30cm，深度不小于40m，潛水泵放置于30m深的位置上，保證水泵連續(xù)工作時不斷流。④沿線路橫斷面每50米設(shè)一排無砂混凝土管，直徑為20cm，使砂土中深水經(jīng)過無砂混凝土管進入路基外側(cè)溝，再沿側(cè)溝每200m設(shè)置一個集水坑，匯集施工用水。集水坑中的回水可以用于下一層填砂層的水灌。這樣不僅節(jié)約了地下水，而且減少鉆孔數(shù)量（每孔深度均在40m左右，加快了施工速度。灌水灌水抽取地下水砂土路基無砂混凝土管縱向排水溝集水坑圖5.2.3-1水循環(huán)流程示意圖集水池集水池?zé)o砂混凝土管無砂混凝土管線路中心線縱向排水溝側(cè)側(cè)溝圖5.2.3-2水循環(huán)系統(tǒng)示意圖⑵填筑：①劃好方格，方格大小根據(jù)運輸車輛的情況確定，按松鋪厚度45cm控制，對施工段落用石灰撒線劃格，控制每個方格內(nèi)的倒砂車數(shù)，從而控制松鋪厚度。②第一層包邊土考慮路基灌水對其影響較大，采用砂礫包邊，分兩層填筑，先于填砂灌水前填筑完成。包邊土碾壓時應(yīng)控制合理的含水量，先用10-12噸光輪壓路機碾壓1-2遍，再用18-21噸光輪壓路機碾壓4-6遍，直到達到路基規(guī)定的壓實度。③備砂段落長度夠100米時，按要求用裝載機或推土機粗平，使得路基頂面大體平整，然后用平地機精平。④人工堆成5×5m的方格，方格內(nèi)大面平整，用砂堆成的砂埂高度不小于15cm、頂寬不小于10cm，以防止注水時砂埂坍塌漏水，影響灌水壓實效果。⑤通過上水時間控制上水量：通過向方格內(nèi)注水試驗，確定每個方格的注水時間平均為4.3min，折合用水量為3.6m3，即3600kg。每個方格的砂量為5×5×0.45=11.25m3，平均每方砂的用水量為3600/11.25=320m3。⑥灌水后及時整平碾壓：灌水結(jié)束后，先用裝載機穩(wěn)壓一遍，然后用30噸以上振動壓路機振壓4-6遍，振動碾壓時宜采用2檔（2.0-2.5km/h）。振動碾壓后，再用18-21噸光輪壓路機碾壓1-2遍，確保達到設(shè)計要求的壓實度。平整是為碾壓均勻創(chuàng)造條件，用裝載機碾壓是為了用膠輪穩(wěn)壓，靜壓只對表層起到一定的作用，振壓對深層砂有震動、擠密的作用，起到有效的壓實效果。⑶填砂路基的壓實度檢測：對填砂路基壓實度采用什么方法進行檢測更為準確，我們在施工中對灌砂法和環(huán)刀法進行了同點對比試驗。灌砂法是最常見的試驗方法之一。此法表面看來頗為簡單，但實際操作時常常掌握不好，引起較大誤差。尤其是剛剛碾壓完成，砂土路基含水量較大時，使用灌砂法測定壓實度一是砂土層次不明顯，孔中擾動后的極細砂土不易取凈，造成干密度偏高。主要是因為填滿試坑的砂土質(zhì)量Mb減少，故試坑材料的濕容重ρw=Mw/Mb×rs增大，其干密度也隨之增大。rs為量砂的單位重，Mw為試坑中取出的全部材料的質(zhì)量。二是量砂灌入試坑后極易潮濕，在回收砂時容易和極細砂土混合。故需對量砂頻繁晾曬風(fēng)干，反復(fù)調(diào)整其單位重，增加工作量影響試驗精度。環(huán)刀法快捷方便，尤其是極細砂在不失水狀態(tài)下，用環(huán)刀法測試較為快捷、準確。但此法也存在一定的缺點，在含水量較小時，取樣過程中砂土受到擾動后易松散、不成型，影響檢測的準確性。為了提高環(huán)刀法檢測的精度，檢測時要及時；同時采用1000cm3的大環(huán)刀檢測。兩種測試方法得出的干容重：灌砂法偏高，因此，我們在施工中采用灌砂法與環(huán)刀法同時檢測，相互對比檢測填砂路基壓實度。六、材料、設(shè)備及勞動組織（一）原材料分析通過室內(nèi)的土工常規(guī)試驗，確定天然狀態(tài)下填料物理性質(zhì)指標，包邊土為含砂低液限粘土，砂土為級配不良的粉土質(zhì)砂，相關(guān)物理指標如下表6.1-1和表6.2-2。表6.1-1包邊土物理性質(zhì)指標類別天然含水量(%)天然密度(g/cm33)顆粒比重液限(%)塑限(%)滲透系數(shù)(10-6ccm/s))最小值11.01.672.6929.317.83.234最大值16.31.752.7134.220.48.179土樣定名為：：低液限粘粘土表6.1-2砂土物理性質(zhì)指標序號天然含水量(%)天然密度(g/cm33)顆粒比重>0.5mm>0.25Mm>0.0755Mm15.61.632.65638.666.796.3212.71.712.69832.764.494.939.31.692.67735.869.395.4416.438.285.6518.436.085.2618.139.184.3土樣定名為：：級配不良良的粉土質(zhì)質(zhì)砂現(xiàn)對實驗結(jié)果分析如下：1、所用包邊土為低液限粘土，滲透系數(shù)小，抗?jié)B能力好，有很好的防止邊坡沖刷能力；2、表6.1-2中1～3組砂樣，采用烘干后直接篩分的方法，結(jié)果判定為級配不良的中砂，其級配曲線如圖6.1-3；但通過水洗烘干后篩分，結(jié)果則為級配不良的粉土質(zhì)砂，其級配曲線如圖6.1-4。其原因在于砂土中的細粒組顆粒，干篩時由于靜電作用吸附于篩上，所以干篩時細粒組質(zhì)量偏低，故以水洗篩法為準。3、砂土的粉粘粒含量較少，表明砂顆粒表面活性低，無粘聚性，松散性強，水穩(wěn)性好。4、不均勻系數(shù)在14～340之間，曲率系數(shù)在0.5～0.9之間，屬于級配不良砂土，表明砂土中有粒徑缺失，其壓實效果將會很差。小于某粒徑占總質(zhì)量的相對百分含量圖6.1-3配小于某粒徑占總質(zhì)量的相對百分含量圖6.1-3配曲線01020304050607080901000.010.1110100粒徑（mm）級圖6.1-4級配曲線01020304050607080901000.010.1110100粒徑（mm）小于某粒徑占總質(zhì)量的相對百分含量（二）機械設(shè)備小于某粒徑占總質(zhì)量的相對百分含量按照雙向六車道的高速公路，施工段落長度為200m，砂土平均運距為1Km計算，需配置挖掘機2臺，裝載機2臺，自卸車15臺，推土機1臺，平地機1臺，振動壓路機2臺，光輪壓路機2臺。表6.2-1機械設(shè)備表（每個施工段落）序號機機具名稱規(guī)格技技術(shù)指標數(shù)量1挖掘機機CAT33251.6m32臺2裝載機 ZLL50D2.77m32臺3推土機機TY22201662kw1臺4振動壓壓路機CA22525tt2臺5光輪壓壓路機JS55002臺6平地機機PY1660B118kkw11臺7自卸車車JJN362220t155臺8灑水車車110t2臺9加油車車EEQ14005t1臺10潛水泵2200QJJ型50m33/h2臺（三）勞動組織表6.2-2填砂路基施工現(xiàn)場施工勞動力組織序號工種人數(shù)作業(yè)內(nèi)容容123456789現(xiàn)場指揮技術(shù)人員質(zhì)檢員測量工試驗工安全調(diào)度員機械司機汽車司機雜工21132210186施工組織與管管理技術(shù)方案制定定，技術(shù)交交底、指導(dǎo)導(dǎo)，作各項項施工記錄錄施工過程監(jiān)控控、工程質(zhì)質(zhì)量檢驗測量放線，路路基沉降觀觀測試驗檢測運輸車、機械械調(diào)配攤鋪、碾壓、平平整等路基填料運輸輸?shù)忍钌皡^(qū)路基方方格設(shè)置、路路基灌水等等15合計45七、質(zhì)量控制1、包邊粘土與砂芯同時攤鋪后，先壓實包邊土，填砂松鋪厚度嚴格控制在45cm以內(nèi)，不得超填。2、方格按要求進行，不得隨意改變尺寸。3、按時間控制灌水量，上水數(shù)量不得少于320Kg。4、上水分段進行，根據(jù)供水情況，每100m一段逐步推進，上水完成后，及時整平碾壓，測壓實度，合格后緊接著上第二層。檢測間隔時間不得太長，特別是天氣炎熱時，最好第二天接著進行，防止水分流失過快，含水量太小，影響壓實度的檢測。5、壓實度用灌砂法和環(huán)刀兩種方法檢測，進行對比分析，總結(jié)數(shù)據(jù)的準確性及其影響因素。6、第一層填砂路基完成后，及時跟做上層包邊粘土，施工滲水碎石盲溝。對第二層以上填砂路基，在路基中間用砂礫鋪筑一條寬6米、厚0.3米的通長砂礫便道，重車通過主便道、上路基的斜坡道、路基上的橫向便道進入縱向貫通便道，到施工點卸車后，由裝載機向路基兩側(cè)攤鋪。達到松鋪厚度要求后，便道逐步用砂覆蓋，按正常填砂路基施工。7、為減少灌水對包邊粘土的影響，包邊粘土層面始終要超過填砂面，直到封層面時找平。8、碾壓完畢后，檢驗壓實度、平整度、標高、路基寬度、橫坡度、縱坡度，各項指標經(jīng)檢驗驗收合格后，進行下一層的填筑施工。八、安全措施1、對全體職工進行安全意識教育，牢固樹立安全第一的思想；針對工程的特點，制定相應(yīng)的安全規(guī)章制度，并得到加強落實。2、加強對運輸車輛司機的安全教育與監(jiān)控，及時對運輸?shù)缆愤M行修整。3、加強對壓路機、推土機等設(shè)備的檢修，制定完善的設(shè)備操作規(guī)程。九、環(huán)保措施1、設(shè)立環(huán)保機構(gòu)，切實貫徹環(huán)保法規(guī)，嚴格執(zhí)行國家及地方政府頒布的有關(guān)環(huán)境保護、水土保持的法規(guī)、方針、政策和法令。2、施工便道經(jīng)常灑水，防止車輛通過時塵土飛揚。3、保護生態(tài)；施工中注意保護自然生態(tài)，不得隨意拆堵水利設(shè)施，保護好河渠，不污染水源；包邊土的土源盡量不利用耕地，保護土地資源。十、效益分析析（一一）經(jīng)濟效效益填砂路基是近近幾年新興興的修筑高高速公路路路