论铁路施工工程路基质量控制措施

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  摘要:随着铁路事业的快速发展,人们加大了对铁路工程施工的关注度,施工中的路基问题,成为了人们最为关注的话题。由于路基的质量问题,引发的一系列问题,均一定程度的阻碍了铁路的提速。目前随着交通运输业的竞争日益激烈,铁路提速已经势在必行,使铁路朝着更快速的方向发展,提高铁路施工的路基质量,成为目前的首要任务。本文主要对铁路施工工程路基质量控制措施进行探讨。
  关键词:铁路施工工程路基质量控制措施
  中图分类号:X731文献标识码: A
  对于铁路工程来讲,路基施工是整个工程质量的根源所在。只有做好路基施工的质量控制,才能够为整个工程施工做好铺垫,保证施工进度及质量。在具体施工过程中,对于路基施工的质量控制不能只是停留在监督及检查这些简单要求上。应该根据工程的内容与需求,全过程质量进行严格控制,这样才能够确保路基施工质量。
  一、关于铁路路基施工质量检测方法分析
  1.压实系数K,1930年美国工程师Proctor通过试验首先提出, 世界各国均以此压实理论和试验方法指导施工, 并且都以填料的压实系数(压实系数K等于现场填料压实干密度除以室内击实试验最大干密度)控制压实标准,以判断压实土的强度和变形特性。填土密度的现场量测早些时候采用环刀法、灌砂法及注水法进行, 均属对压实土面的破坏性量测方法。
  2.CBR值,在既有道路的使用中发现, 在交通荷载作用下, 铁路垫层石碴有可能被压人下覆的填土层中, 从而使路基面损坏, 因此,AASHTO首先提出了加州承载比试验(CBR1。它是将规定尺寸(直径5cm)的探头贯入土中,在一定的贯人深度时,以其对应的荷载程度和CBR基准比较,来确定地基承载能力的相对值。对铁路而言,由于现场CBR试验的探头尺寸与道碴的尺寸相近且探头贯人土中的过程与道碴在列车荷载作用下挤陷入基床表层的现象相似,因此,将CBR试验作为铁路路基施工质量的检测手段是比较合理的。
  3.动弹性模量E铁路路基承受的是列车运行时产生的动荷载, 动荷载产生的冲击力对路基的影响更为明显。为保证列车的安全、舒适运行, 必须对路基的动变形加以控制。因此,为了反映列车对路基所产生的动应力真实作用状况, 近几年国外提出了新的路基质量控制指标——动弹性模量E标准,动弹性模量E是路基中某点的动应力与动应变之比, 它描述了一定状态下该点抵抗动荷载产生动变形的能力。
  二、粉细砂改良土路基施工在铁路施工工程路基质量控制和质量检测方法
  1、施工前的准备
  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30 cm 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15 t 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。
  三、泥岩改良路基施工在铁路施工工程路基质量控制和质量检测方法
  1、施工前的准备
  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5 cm。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20 t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 荷載板车检测地基系数,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。
  三、关于实例分析
  1.工程简介,本工程位于本桥位于运输特别繁忙的京包线包头东车站内,涵洞共跨越包头东车站上下行正线以及IV道和VI道站线共计四股道,施工安全风险大。本工程设计为1-8米箱型桥,中心里程为里程K802+397.8,桥长28米,桥涵顶进完毕后钢轨位于涵顶0.6m。根据地质资料,自上而下地质分层情况是:素土、杂填土层(厚2.1m左右)、黏土、粉质黏土层(厚3.0m左右)、粉土、粉质黏土层(厚7.2m左右)。地下水位位于地面以下负1.2m,地质条件较差,地基承载力达不到设计标准。为了在施工中不影响铁路运行安全而又提高地基的承载力,因此采用AC料二重管注浆法固化路基,使路基承载力达到施工设计标准,以保证顶涵工作的顺利进行。
  2.施工工艺及技术质量控制。鉴于现有的铁路运行状况和工程情况,加固施工在铁路路基两侧。拟选用的加固手段为注浆法固化。该方法具有处理地层适应性强、施工灵活、加固效果好的特点。为最有效地达到设计的注浆效果,应选用合理的注浆工艺、注浆参数和注浆材料。故应在正式注浆前预先进行注浆试验段施工。
  (1)路基注浆试验段施工。第一进行注浆试验段施工的目的是:确定注浆固化时保证线路不隆起参考注浆压力值;检验固化后地基承载力能否达到设计承载力;检验注浆孔注浆扩散半径及注入量。第二试验段地点的选择:要选择注浆后对线路行车没有影响地段,因此将注浆试验段地点定为线路北侧抗移桩与护栏中间段。注浆试验段工作坑长6m宽5m深度框构桥底板下8m-10m范围,注浆孔分5排28孔口,注浆孔间距为1m呈梅花形布置。第三注浆试验段的技术要求:注浆先以设计压力进行,每注完1m,观测1次,注完1个孔后,注浆范围终凝前2小时观测1 次,如地面发生隆起降低压力,直至地面无变化并记录此时注浆压力并将此压力作为正式注浆压力。第四试验段注浆试验方法,施工顺序:孔位放样—钻机就位—布置观测点—钻孔—注浆—拔钻杆;试验段施工方法:用钻机TXV-75,根据设计要求钻进到设计深度后向上提升50cm注浆。把气动注浆机与空压机联系上,在将气动注浆机定好所需要气动压力(设计压力0.4mpa\0.8mpa\1.2mpa)注浆管与钻机钻杆连接。注浆时根据试验段沉降观测点变化情况调整注浆压力,直至试验段地面无变化为止,并记录相应的压力值作为正式注浆参控压力值。
  (2)路基正式注浆施工。路基下斜孔注浆采用花钢管注浆:花钢管打入路基下采用气泵打入,打入深度为底板下8m,坡度控制采用坡度尺进行控制。注浆采用气动注浆机注浆,注浆时压力控制在0.4mpa。注浆孔位原则上采用隔三注一的原则。路基外采用地质钻机钻孔注浆:根据设计要求:定孔位、定深度,要求孔位偏差为±2cm,角度偏差不大于1°;钻机按指定放线位置就位,钻机与钻机要有间隙位置,调整钻杆的垂直角度。对准孔位后,钻机不得移位,不得随意起降。钻机直径不小于φ45mm,要慢速运转,掌握地层情况以确定在该地层条件下的钻进参数,随时检查,及时纠偏。孔底位置偏差±10cm,注浆顺序应由外侧向内侧间隔施工。为更好控制掌握注浆压力,注浆管上分别安装压力表,将其安装在钻机3-4m 的位置。把注浆泵进气所需压力固定。提升钻杆时每台钻机操作人员应严格钻杆提升幅度,根据注入量注入压力适当提升,每次提升深度不大于50cm。注浆到自然地面以下负3m位置时,注浆结束。检查注浆量,压力评估。安排专人负责现场跟踪,对钻机提升深度、注浆参数及注浆压力变化做详细记录。
  (3)注浆材料配比
  
  (4)注浆时应控制的要素。除需要控制浆液与注浆管的摩擦阻力,注浆管的长度,注浆液浓度,水玻璃的渗入量外,还要严格执行工程规范,按照设计图纸及国家有关技术规范标准进行控制施工。根据施工工序,严格控制钻孔深度,注浆压力,注入量等相关数值。每一道施工工序安排专人负责,做好每一道工序的原始记录。每道工序要严格填写注浆记录,检测评估注浆量。注浆完成后,应做到不跑浆、不溢浆,保证场地清洁。
  3.防线路隆起措施,由于本工艺是将浆液注入路基土体,利用浆液扩散将土体固化。因此有可能引起线路路基隆起,有必要采取控制措施:第一双控平衡气动注浆机以空压机压缩的空气为动力,注浆压力精确,灵敏度高。注浆压力保证在0.3Mpa-0.4Mpa之间。根据设计,水泥比重与水玻璃之比是5%-7%量。注浆机采用活塞1:0.5直径准确计量水玻璃掺入量,增大扩散半径,增强水泥强度。第二注浆时,根据实验数据,确定每一注浆段的注浆量。严格控制注浆液的浓度,把握每一注浆段的注浆量,既能饱和又不过量,并用容器计量每一个注浆段的注浆量。注浆时每排采用隔二注一跳孔施工方法,两注浆孔间距2m,减小对路基的压力。注浆孔由下到上分级进行,每个注浆段不超过0.5m。当注浆距自然地面3m时,停止注浆,确保路基不产生注浆压力。第三注浆由外向内顺序进行,使作业充分敞开进行。注浆过程中,在注浆范围的线路,钢轨顶面每1.5m做一个观测点,指定专人用测量仪器定时观测线路变化。安排经验丰富的线路工,24小时监测,随时进行轨距、水平的检查,发现问题立刻解决,发现路基变化立即通知铁路监护人员,并组织人员进行线路整修。
  4.总结,结合本工程的实际情况,在地基加固中采用了适宜的斜孔花钢管注浆工艺、地质钻机钻孔注浆工艺、选用渗透性能较好的双液浆材、通过特殊的搅拌注浆工艺,使注浆材料较好地渗透到被加固的粉土、粉质黏土层中,保证了在顶涵开挖中地基的稳定,达到了预期的注浆效果。
  我国运营铁路迅速增长。在地方政府加快城镇化建设、大力推进规模化物流园区的今天,大量铁路运营线路、专用线路项目建设给铁路建设施工企业带来了巨大的发展机遇。如何抓住机遇,充分展示自身竞争优势,是铁路建设企业所要面临的最大问题。而要想在竞争中占据主动,必须有完整的工程质量保证体系。路基施工是铁路施工的最基本环节,也是铁路工程整体质量的保障。因此,在铁路线路施工中,掌握路基施工要点、做好路基施工的质量控制,关系重大。
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