关于重载铁路工程路基填筑的施工技术

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hua50776007
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  【摘要】随着经济的不断发展,铁路工程占据着国民经济增长的首要地位。路基填筑技术直接影响着铁路的正常运行。本文从路基填筑的施工技术的重要性、路基填筑及对重载铁路工程路基填筑技术的建议等几个方面进行了分析。
  【关键词】铁路;路基;填筑
  中图分类号:U231文献标识码: A
  一、前言
  近年来,由于重载铁路工程开发的不断壮大,重载铁路工程路基填筑的施工技术问题得到了人们的广泛关注。虽然我国在此方面取得了一定的成绩,但依然存在一些问题和不足需要改进,在科学技术突飞猛进的新时期,加强路基填筑技术的应用研究,对我国重载铁路工程的发展有着重要意义。
  二、路基填筑的施工技术的重要性
  铁路填筑路基施工质量如果控制不好,受自然因素影响及列车荷载产生的动应力长期重复作用下,必然会产生较大的有害變形或破坏,从而影响正常的铁路运输,甚至造成行车事故。因此路基填筑施工是铁路施工中的关键部位,压实密度是路基施工中极其重要的控制环节,是保证路基填筑质量的关键。必须正确选择填料,合理进行土石方调配,切实作好基底处理,采取适当的施工方法确保各层夯压质量,并做好各种边坡防护加固措施,使路基持久地具有足够的强度和稳定性。准池铁路作为重载铁路的设计标准,各个结构层的控制指标均作了相应调整,如下表
  各结构层填料压实标准一览表
  
  
  
  三、路基填筑
  1、基床底层填筑
  (1)填料的级配。粗粒土类粒径大于20mm颗粒的含量应超过总质量的50%,且粒径控制在15cm以内,在填筑过程中粒径较大颗粒石块由人工配合机械进行分解后用于填筑。
  (2)路基施工中原地面清表后形成若干台阶时,在填筑时由底台阶往高处填筑,处理基底时,采取在每个台阶开始填筑之前做相应的基底处理,基底长时间暴露不超过半个月。
  (3)粗粒类土、碎石类土填筑施工,首先根据每辆自卸车的运载量与填层厚度,计算每车填筑面积,并打出卸料框格网,由专人现场负责卸料作业,控制好卸料的间距,使卸料均匀。杜绝因卸料不均匀导致在摊铺平整过程中出现大块粒径“团圆”现象,致使级配不均匀。
  (4)每一填筑层全宽范围内应使用同一种填料填筑。
  (5)摊铺整平。推土机初平不应大于3次,然后用平地机精平,局部凹凸由人工填补,使平整度控制在±15mm以内,避免机械来回推碾破坏填料级配。
  (6)严格控制虚铺厚度,基床底层1.9m,分6层填筑,用水准仪测量控制填层厚度,使填层厚度不超过实验得出的最大虚铺厚度。路肩部位两侧各超填30cm~40cm并压实。
  (7)机械碾压。压实顺序按先两边后中间,先慢后快,先静压后振动压的操作程序进行碾压。各区段交接处互相重叠压实,纵向搭接2m,沿线路纵向轮与轮之间压实重叠0.3m。
  2、基床表层A组填料填筑
  (1)填筑表层之前,对基床底层的地基系数和孔隙率以及路基标高、中线、纵横坡、平整度等项指标进行验收,并恢复中线、边线及相应的控制桩。验收完毕后,根据设计的填筑厚度打好标高控制桩,然后沿线路方向挂线填筑,填筑时以挂线的平面标高控制填层厚度。摊铺时打出卸料方格网,控制好卸料的间距。
  (2)按照填筑边线摊铺。两侧超填至护肩外侧不小于20cm,采用推土机粗平,平地机精平,人工配合找平。推土机粗平次数不得大于3次,避免造成混合料离析。
  (3)以50m为一个施工段,摊铺长度不超50m,一个施工段堆放完毕,立即摊铺碾压,防止水分散失,确保在最佳含水率状态下碾压。
  (4)碾压时行走方向逆平地机摊铺方向,先静压2遍后人工修整找平,然后再强振3遍,轻振2遍,最后静压2遍收光。机械碾压后,必须由人工补平凹坑,并修补纵横向衔接部位及路基两侧边缘。
  (5)基床表层的A组料采用地基系数K30和孔隙率进行检测,宜在压实后2h~4h内进行,要求K30≥150Mpa/m,孔隙率n<28%。
  四、实例分析
  1、工程概况
  某管段全长2.471km,路基工程主要包括:区间土石方,站场土石方及路基附属;其中:挖方总计140.5万立方米,填方总计83万立方米,弃方总计57.5万立方米;软土路基7段共计1.235km;有0.25km石方爆破为临近既有线施工,须采用控制爆破方案施工;其余石方开挖段周围有居民房屋与企事业单位零星分布。
  2、路堑开挖
  (1)土方开挖方案
  土质路堑开挖前先施工堑顶天沟,以防施工中地表水冲刷边坡,施工中路堑开挖底面随时保持排水畅通,以防浸泡路基。土质路堑开挖采用挖掘机挖装,自卸汽车运输,纵向分层拉槽施工。路堑边坡按设计坡率一次成型,避免超欠挖。每段开挖完成后,及时进行相应的路基坡面防护工程施工。
  (2)石方开挖方案
  一般地段石方开挖:根据地质资料及现场探坑调查,挖方段石方主要为IV类强风化红褐色粉砂岩,以及大块孤石。根据现场情况,开挖应根据不同地质,不同开挖断面,不同部位,选择不同的开挖方式,对深度小于4m,机械开挖较为困难的路堑,拟采取浅孔爆破,深路堑采用深孔爆破,边坡采用光面爆破,控制坡率,其它部位采用松动爆破。开挖前,先进行爆破试验,选取最佳爆破参数。大块孤石根据厚度及大小选择炮孔数量及装药量,爆破后,挖掘机装碴,自卸汽车运输,人工配合机械刷坡,修整路面。①纵向分段开挖。对路堑堑壁不厚的一侧,根据现场地形条件,适当地选择一处或几处将堑壁挖通,钻孔,则在上部钻孔,采取分段台阶爆破。②纵向错台分层开挖路堑开挖平均深度在10m以上时,采取自上而下分成两层依次进行。③分层拉槽开挖。对于路堑深度在15m以上时,开挖可分为5m左右一层,以最上层顺线路中心拉槽开挖,槽宽以挖装机械施工所需的工作场地为限。当中心槽前进5m左右就横向开挖。上层进行5m以后,下层可拉槽跟上,即分层拉槽开挖。④石方爆破设计。爆破时起爆网络采用塑料导爆管非电毫秒起爆网络,炮孔排列和起爆顺序,根据断面形状和岩石性质,并结合现场具体情况,采用V型或梯形起爆网络,导爆索引爆。
  3、路堤填筑
  (1)施工前准备工作
  路基填筑前对现场进行认真勘察,特别是高填土地段,需严格核对现场与设计文件是否一致,有无不良地质地段(如坑穴、泉眼、局部松软等),清除植被及有机土质,填筑段地面横坡在1:5~1:1.25时,按施工规范挖筑宽度大于1m的台阶,台阶施工采取水平分段、高度分层施工。地面坡度陡于1:2.5或基底有松软地层,按设计要求进行施工处理。半填半挖和陡坡地段,或地下水对路堤稳定有影响时,采取引排措施,将地表水引排至基底范围以外,并根据实际情况采取防渗加固措施。
  (2)路基填筑
  1)路堤填料
  路堤填筑宜就近利用路堑内挖方进行填筑,但必须选择规范允许使用的填料进行填筑;基床及桥涵过渡段采用A组填料进行填筑;填石路堤的填料粒径及级配必须符合规范要求;严禁使用强风化岩或有机土进行路基填筑施工;路堤每一填层全宽须采用同一种填料。
  2)路堤填筑施工
  施工工艺。为确保路堤填筑施工质量,施工过程中需严格按“三阶段、四区段、八流程”的程序组织路堤填筑施工。三阶段:准备阶段→施工阶段→整修验收阶段。四区段:填筑区→整平区→碾压区→检验区。八流程:施工准备→基底处理→分层填筑→摊铺整平→洒水晾晒→机械碾压→检验签证→路基修整。
  分层填筑、压实。同种类填料,根据不同含水量,按不同的规定厚度分层进行填筑,同一层次采用同类填料,以利施工和质量控制。不同层次填筑,只能使用另种填料时,要遵循有利于层间土质渗透、反滤、排水的原则,严禁施工过程中在路基内形成水囊。桥台、挡墙或其他构筑物的背后填土,使用A组填料分层填筑,小型机具压实,防止偏填偏压,确保构筑物稳定。
  施工控制及检测标准。填筑过程中,按《铁路路基工程施工质量验收标准》要求进行压实度检测。采用双控指标控制(除块石类混合料外),检测频率必须符合《铁路路基工程施工质量验收标准》的要求,对于第三方要求检测的项目:普通路堤沿线路方向每100m测2个断面,左、中、右各1个点共6个点,每个桥涵缺口检测2个点,基底检测1次,以后每填高1.8m检测1次,基床底层、表层各检测1次,检测指标必须符合后附验评表的要求,合格后方可以进行下道工序施工。
  4、特殊路基施工
  (1)陡坡路堤
  在地面横坡陡于1:2.5的陡坡路堤填筑施工时,先在靠山侧设截排水设施,防止地表水或地下水渗入基底填筑面,降低基底摩擦力而导致填土下滑,同时清除地表草皮,按设计挖台阶后再进行填筑施工。在路堤填筑施工过程中,对路堤及路基进行位移和变形观测,发现异常时,立即暂停施工,查明原因,再采取适当的处理措施。
  (2)软土路基
  本管段软土路基主要经过:湿陷性黄土地段,,分别采用了灰土挤密桩、强夯、冲击碾压等处理措施。
  1)灰土挤密桩:灰土挤密桩适用范围确定为Ⅱ、Ⅲ级自重湿陷性黄土,处理深度超过5m。桥头范围的Ⅱ、Ⅲ级自重湿陷性黄土地段,厚度大于3m时,因强夯对会对桥台引起振动,所以也采用该方案处理。灰土体积比为3:7,桩径0.3m,桩间距0.8m,桩顶设0.3m厚二八灰土垫层。整平底部,再按照路堤相应部位规定的填料,压实标准和填筑工艺进行回填。
  2)强夯。强夯适用范围确定为Ⅱ、Ⅲ级自重湿陷性黄土,处理深度小于5m,强夯夯击能设计为2000~3000KN.m。
  3)重型碾压或冲击碾压。适用范围确定为Ⅰ、Ⅱ级自重湿陷性黄土和高填方路基段。重载铁路对路基的要求较高,准池铁路为了提高路基强度,在适用路基段采用冲击压路机进行补强压实,利用冲击压路机能够减少黄土路基的工后沉降,避免了道路在施工完成后因为不均匀沉降导致的道路破坏。冲击压路机由振动压路机的高频率、低振幅,改为高振幅、低频率,当其一角位于地面,向前碾压时产生巨大的冲击波,YCT-25运动如下图2-2所示
  
  图2-2冲击压路机运动过程图示
  冲击压路机在行驶过程中每一个轮瓣顶点一从最高点落下时,以高速冲击地面,压路机与地面接触后,原来静止的轮下土体表面获得了冲击加速度和速度开始向下运动,这是一个压缩过程,轮的速度减小,由于轮和土体接触,土体的速度先加速到与轮相同的速度,再和轮一起做减速运动,压缩下部土体,冲击过程中有很高的动应力集中,在冲击动能的作用下地面会产生沉降,随着压路机一遍遍冲击,使得被压过的一定深度内的土体颗粒重新排列,形成了一层超压密硬壳层,土的密度和强度提高,使得承载力比冲击辗压前提高。
  
  5、路基土石方施工
  1)施工方案。依据工程特点,采用人工配合机械的施工方案(土工格栅由人工进行铺设,路堤填筑采用推土机、平地机、压路机进行填筑),以保证土工格栅的铺设及路堤的填筑质量,根据工期及现场情况采取分段流水施工,逐段加固填筑成型的施工步骤。
  2)施工方法。场地准备:清除树根、植物、草根石块等物,填筑细粒土,平整、碾压,使原地面成三角形路拱,并测量定位。铺设土工格栅:由人工按设计要求进行铺设土工格栅,使土工格栅铺设平顺、紧贴下承层、无扭曲、拆皱、重叠、破损现象,铺设好的土工格栅立即用U形钉固定。土工格栅幅与幅之间采用搭接法连接,保证搭接宽度不小于设计要求,搭接处采用绑扎丝捆绑,使搭接缝处不分离,铺设多层土工格栅时,保证上、下层接缝相互错开,且错开长度不小于0.5m。
  土方填筑:土工格栅铺设后的初层土方填筑采用踩填法施工(踩填法是将填料卸至作业面的一端,用轻型设备或小推土机向另一端进行平整运土。推土机平整运土时,按规定的填筑松铺厚度摊铺,平地机进行精平,压路机碾压,施工机械始终在摊铺平整后的作业面上作业)。以后各层填土按常规布点卸土平整碾压法施工。
  3)质量措施。原材料的采购和检验:土工格栅按设计要求的技术参数选择厂家采购。购进的土工格栅按批量取样委托专业机构进行检测,并按要求存放于干燥、通风的库房内。施工检测:施工中设专人负责质量监控,发现土工格栅有破坏时立即进行修补,并对铺设宽度、搭接宽度(位置)、锚固长度作好记录。
  对已铺设完毕的土工格栅及时组织交验覆盖,避免长时间暴晒或暴露,以免其性能劣化,土方填筑时,严格对填料粒径进行控制,不得取用棱角锋利的石块作填料,以免破坏土工格栅。
  五、重载铁路工程路基填筑技术的建议
  铁路路基工程在铁路工程中所占比例较大,是铁路安全运输的最基本保障。近年来,铁路不断提速,运量不断加大,对铁路路基施工及防护提出了更高的要求。因此,对于重载铁路路基填筑工程的施工来说,不仅要确保填料的使用方案,还要对施工工序进行严格控制。在施工过程中要遵循一定的施工原则,对施工中的问题进行分析并提出合理的解决方案,只有这样,才能保证整个工程的施工质量。
  六、结束语
  通过对重载铁路工程路基填筑的施工技术问题分析,进一步明确了路基填筑技术在重载铁路工程中的重要性。因此在重载铁路工程的后续发展中,要加强路基填筑技术的运用,确保重载铁路工程的质量安全。
  参考文献
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