粉细砂物理改良的路基填筑施工工法.pdf

一种粉细砂物理改良的路基填筑施工工法，按以下步骤进行：颗粒分析→工艺试验→一次掺拌→二次掺拌→运输→三次掺拌→填筑→验收。本工法特点是：合理利用粉细砂、能降低工程造价、节约投资；克服了粉细砂填筑路基的缺陷，提高了路基承担动载荷能力，延长了工程寿命；施工可操作性强、便于高强度施工作业，有利于加快施工进度。

1、  一种粉细砂物理改良的路基填筑施工工法，其特征是：按以下步骤进行：
a)、填料分析：
对粉细砂、碎石土、砾石土取土料源进行室内颗粒分析，确定其类别，测定天然含水率、颗粒密度、最大及最小干密度；
b)、工艺试验：
根据a步骤填料分析结果，初选掺配比例，按初选掺配比例配制填料，在实验场地进行填筑试验，从而确定施工参数；
b1)、掺配比例确定：拟定3～5个掺配比例方案，在掺配料类别确定的基础上，通过相对密度和颗粒密度试验，测定各掺配比例方案的原始施工参数，对其评价后，进一步确定1～2个施工掺配比例方案；
b2)、试验场地准备：每个试验场地要求在平直段，长度50m，宽度20m，平整度满足规范要求；
b3)、填筑参数确定：根据选定施工机械设备，进行各种工况参数的组合碾压和压实密度试验及压实沉陷量，并取样测定含水率。根据试验结果确定铺料厚度、含水率、洒水量、碾压遍数、行车速度等施工碾压参数；
c)、一次掺拌：
在大方量填筑作业前，按照工艺试验确定的掺配比例，碎石土或者砾石土∶粉细砂＝6∶4分层堆放，即在选定拌合场地先堆放一层厚0.40m的粉细砂，后采用进占法堆放一层厚0.60m的碎石土或者砾石土，利用洒水或者晾晒调节掺配料的含水率，以达到施工最优含水率，为此完成一次掺拌；
d)、二次掺拌：
二次掺配施工是结合分层堆料作为填筑料进行开采运输的，开采时利用反铲挖掘机进行立面开采并装车，开采时一次将本层堆放一层拌和料开采完毕，开挖高度3m，反铲在卸料至车辆车斗时，卸料斗控制高度为1.2～1.5m，以使开挖料均匀散布在车厢内；
e)、三次掺拌：
掺拌料运至路基填筑工作面时，根据试验确定的铺填厚度选定卸料间距，梅花形布置，后退法卸料，用带有松土器的推土机平料两次，第一次平料时使用松土器，二次平料时提起松土器，完成三次掺拌；
经过上述三次掺拌后，粉细砂与碎石土(砾石土)能达到拌合均匀、级配合理；
f)、填筑施工：
施工时采用分层填筑、分层碾压的施工方法。水平分层填筑时按照路基横断面全宽纵向分层填土，每层采用同一种掺配比例的填料，严禁将两种以上不同掺配比例的填料混填；采用推土机纵向推铺填筑料，每次铺料厚度不超过0.35m，总铺料厚度达工艺试验确定的填料厚度±0.05m后，用压路机按照工艺试验确定的施工参数进行碾压；
g)、验收：
在每层填筑碾压达方案确定的碾压遍数后，采用平板荷载仪K30法和灌砂法/灌水法进行检测，验收合格后，方可进行下一层填筑层的施工。从试验结果看，通过改良后的填料压实质量各项检测指标均达到设计和规范技术要求。

2、  根据权利要求1所述粉细砂物理改良的路基填筑施工工法，其特征是：所述b步骤工艺试验中初选体积掺配比例为：砾石土/碎石土∶粉细砂＝5∶5、6∶4或7∶3.

3、  根据权利要求2所述粉细砂物理改良的路基填筑施工工法，其特征是：所述b步骤工艺试验中初选体积掺配比例为：砾石土/碎石土∶粉细砂＝6∶4。

粉细砂物理改良的路基填筑施工工法
技术领域
本发明涉及一种土建施工方法，特别是一种粉细砂路基填筑施工方法。
背景技术
在高等级路面的施工中，要求工后沉降量小，路面平整度高。这对于硬土地基来说，不难作到。但对于软土地基，一直是一个施工难点。针对软土地基的现有开发的施工技术中，有换土法、堆土法和垂直排水管法(CN1158434C)、混凝土搅拌桩法(CN1563584A)以及EPS聚苯乙烯泡沫板填料法(CN1760)等。
在软土地基中，以粉细砂为主的软土地基的施工难度最大。由于粉细砂中(85％的颗粒主要集中在0.25mm～0.075mm之间)砂粒含量大、粘粒含量小，不易形成板体，浸水震动后易液化，干燥时松散，粘结性和塑性都很小，如，内蒙古自治区伊敏至伊尔施铁路线、海满铁路工程穿越大面积粉细砂基地带，地基主要为黄色或黄白色的粉细砂层，部分地段深达百米以上。采用现有的上述常规施工方法均无法满足路基修建的基本要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种在粉细砂地基上筑路施工操作性强、便于高强度施工作业、合理利用粉细砂的粉细砂物理改良的路基填筑施工工法。
本发明的目的是这样实现的：一种粉细砂物理改良的路基填筑施工工法，按以下步骤进行：
a)、填料分析：
对粉细砂、碎石土、砾石土取土料源进行室内颗粒分析，确定其类别，测定天然含水率、颗粒密度、最大及最小干密度；
b)、工艺试验：
根据a步骤填料分析结果，初选掺配比例、按初选掺配比例配制填料，在实验场地进行填筑试验，从而确定施工参数；
b1)、掺配比例确定：
拟定3～5个掺配比例方案，在掺配料类别确定的基础上，通过相对密度和颗粒密度试验，测定各掺配比例方案的原始施工参数，对其评价后，进一步确定1～2个施工掺配比例方案；
b2)、试验场地准备：
每个试验场地要求在平直段，长度50m，宽度20m，平整度满足规范要求；b3)、填筑参数确定：根据选定施工机械设备，进行各种工况参数的组合碾压和压实密度试验及压实沉陷量，并取样测定含水率。根据试验结果确定铺料厚度、含水率、洒水量、碾压遍数、行车速度等施工碾压参数；
c)、一次掺拌：
在大方量填筑作业前，按照工艺试验确定的掺配比例，碎石土或者砾石土∶粉细砂＝6∶4分层堆放，即在选定拌合场地先堆放一层厚0.40m的粉细砂，后采用进占法堆放一层厚0.60m的碎石土或者砾石土，利用洒水或者晾晒调节掺配料的含水率，以达到施工最优含水率，为此完成一次掺拌；
d)、二次掺拌：
二次掺配施工是结合分层堆料作为填筑料进行开采运输的，开采时利用反铲挖掘机进行立面开采并装车，开采时一次将本层堆放一层拌和料开采完毕，开挖高度3m，反铲在卸料至车辆车斗时，卸料斗控制高度为1.2～1.5m，以使开挖料均匀散布在车厢内；
e)、三次掺拌：
掺拌料运至路基填筑工作面时，根据试验确定的铺填厚度选定卸料间距，梅花形布置，后退法卸料，用带有松土器的推土机平料两次，第一次平料时使用松土器，二次平料时提起松土器，完成三次掺拌；
经过上述三次掺拌后，粉细砂与碎石土(砾石土)能达到拌合均匀、级配合理；
f)、填筑施工：
施工时采用分层填筑、分层碾压的施工方法。水平分层填筑时按照路基横断面全宽纵向分层填土，每层采用同一种掺配比例的填料，严禁将两种以上不同掺配比例的填料混填；采用推土机纵向推铺填筑料，每次铺料厚度不超过0.35m，总铺料厚度达工艺试验确定的填料厚度±0.05m后，用压路机按照工艺试验确定的施工参数进行碾压；
g)、验收：
在每层填筑碾压达方案确定的碾压遍数后，采用平板荷载仪K30法和灌砂法/灌水法进行检测，验收合格后，方可进行下一层填筑层的施工；从试验结果看，通过改良后的填料压实质量各项检测指标均达到设计和规范技术要求。
施工工艺流程简述如下：颗粒分析→工艺试验→一次掺拌→二次掺拌→运输→三次掺拌→填筑→验收。
本工法的工艺原理是：
由于粉细砂土壤中砂粒含量大，粘粒含量极小，85％的颗粒主要集中在粒径0.25mm～0.075mm间，粘结性和塑性很小，单纯用粉砂或细砂进行路基填筑，其形成的是疏松的散体结构，无法满足路基整体承载要求。
结合工程施工实际，利用路基施工开挖的粉细砂，按一定比例掺入碎石土或砾石土，对粉细砂料进行物理改良，改善其物理组成结构，克服粉细砂作为路基填料的缺点。
武警水电部队承担内蒙古自治区伊敏至伊尔铁路施工后，为保证施工质量，解决路基填筑料取土料源远、成本高，粉细砂填筑施工困难、进度慢、效率低、质量不能保证等诸多不利施工问题，结合工程实际，对粉细砂物理改良填筑施工工艺进行研究试验，形成了粉细砂物理改良填筑施工工法，并已初步通过该铁道建设指挥部的审核、鉴定。经自检和监理单位平行检验结果来看，填筑质量能达到设计和技术规范要求。此施工方案减少远运外借料150万方，优化减小了填筑断面，大大提高了机械化施工程度，保证了施工进度，节约工程投资约4000万元。工程实践证明，粉细砂填筑物理改良路基施工方法是可行的。
本发明的特点和有益效果是：
1、克服了仅用粉细砂填筑路基的缺陷，提高路基承担动荷载能力，延长工程寿命。
2、施工可操作性强，便于高强度施工作业，有利于加快施工进度。
3、工程施工质量容易得到保证，能够满足路基设计及规范的要求。
4、合理利用粉细砂，能降低工程造价，节约投资。
具体实施方式
一、施工工艺流程：
1、操作要点：
(1)、填料分析：
主要进行粉细砂、掺配用碎石土或砾石土的料源土样试验，包括：室内颗粒分析、相对密度、颗粒密度试验，确定各填料及掺配料的类别，测定天然含水率、颗粒密度、最大及最小干密度。
(2)、工艺试验：
对粉细砂、碎石土、砾石土取土料源进行了室内颗粒分析试验后，初选掺配比例，按初选掺配比例配制填料，选定试验场地进行填筑试验，通过试验确定施工参数。
a、掺配比例确定：拟定3～5个掺配比例方案，确定了掺配料的类别后，通过相对密度和颗粒密度试验，测定各掺配比例方案的原始施工参数，讨论方案的可行性，进一步确定1～2施工掺配比例。
b、试验场地准备：每个试验场地要求在平直段，长度50m，宽度20m，平整度满足规范要求。
c、填筑参数确定：根据选定施工机械设备，进行各种工况参数的组合碾压和压实密度试验及压实沉陷量，并取样测定含水率。根据试验结果确定铺料厚度、含水率、洒水量、碾压遍数、行车速度等施工碾压参数。
(3)、一次掺拌：
在大方量填筑作业前，严格按照工艺试验确定掺配比例(碎石土或者砾石土∶粉细砂＝6∶4)分层堆放，即在选定拌和场地先堆放一层粉细砂(0.40m)，后采用进占法堆放一层碎石土或者砾石土(0.60m)，利用洒水或晾晒调节掺配料的含水率，以达到施工最优含水率，由此完成一次掺拌。具体施工方法：沿路基每间隔一定距离就近选择合适地段作为一次掺拌场地，分别拉运粉细砂和碎石土(砾石土)至一次掺拌场地，堆高以挖掘机经济挖掘高度3m控制；拉运比例采用分层堆层厚度(掺拌场地四周立标度尺)进行控制，两种料分层堆放，粉细砂直接卸料，碎石土或者砾石土料采用进占法卸料，平料采用推土机；卸料、平料过程可根据需要洒水或晾晒，以调节掺配料的含水率。
(4)、二次掺拌：
二次掺配施工是结合分层堆料作为填筑料进行开采运输的，开采时利用反铲挖掘机进行立面开采并装车，开采时一次将本层堆放一层拌和料开采完毕，开挖高度3m，反铲在卸料至车辆车斗时，卸料斗控制高度为1.2～1.5m，以使开挖料均匀散布在车厢内。
(5)、三次掺拌：
掺拌料运至路基填筑工作面时，根据试验确定的铺填厚度选定卸料间距，梅花形布置，后退法卸料，用带有松土器的推土机平料两次，第一次平料时使用松土器，二次平料时提起松土器，完成三次掺拌。
经过上述三次掺拌后，粉细砂与碎石土(砾石土)能达到拌合均匀、级配合理。
(6)、填筑施工：
施工时采用分层填筑、分层碾压的施工方法。水平分层填筑时按照路基横断面全宽纵向分层填土，每层采用同一种掺配比例的填料，严禁将两种以上不同掺配比例的填料混填。采用推土机纵向推铺填筑料，每次铺料厚度不超过0.35m，总铺料厚度达工艺试验确定的填料厚度±0.05m后，用压路机按照工艺试验确定的施工参数进行碾压。
(7)验收：
在每层填筑碾压达方案确定的碾压遍数后，采用平板荷载仪K30法和灌砂法/灌水法进行检测，验收合格后，方可进行下一层填筑层的施工。从试验结果看，通过改良后的填料压实质量各项检测指标均达到设计和规范技术要求。
二、材料与设备
1、材料：
开挖回填料利用路堑开挖粉细砂，掺配料利用道路路基沿线附近砾石土料和碎石土料场。
2、设备：
设备规格型号以能够满足技术要求进行选定，使用数量以计划完成的工程量和工程工期确定，单个施工作业面配备设备种类、规格、型号和数量见表。
单个施工作业面主要施工机械设备表