填砂路基施工工法

1、.填砂路基施工工法1 前言 中粗砂水穩(wěn)定性能好，顆粒嵌擠密實強(qiáng)度高，工后沉降小，但易失水，失水后易松散，粘聚力小等特點。通過設(shè)計粘土封層與兩側(cè)封邊以，揚長避短，中粗砂是一種較理想的路基填筑材料。我國現(xiàn)行施工規(guī)范沒有路基填砂施工工藝及質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)，我項目通過科技立項成立科研課題研究小組，結(jié)合工程應(yīng)用實際，在施工中研究、探索、完善、總結(jié)全斷面填砂路基施工工法。2 工法特點2.1快速經(jīng)濟(jì)、不受雨季干擾在南方地區(qū)雨量充沛地區(qū)，施工填砂路基，有利于連續(xù)作業(yè)，減少抽水人工、機(jī)械設(shè)備投入。壓路機(jī)、推土機(jī)、自卸車等大型施工機(jī)械設(shè)備受雨季干擾小利用率高，有利于節(jié)省工期。2.2節(jié)省資源、保護(hù)環(huán)境在我國大部分地區(qū)，

2、水系發(fā)達(dá)，江、河等砂資源豐富、取用方便，而粘土匱乏，采用砂作為路基填筑材料，可以可減少占用耕地，減少植被破壞保護(hù)環(huán)境，就地取材、節(jié)約資源。2.3 施工效率高、工期節(jié)省中粗砂滲透系數(shù)大，灌水超過最佳含水量情況下，通過靜置滲透12小時，在砂表面不液化不松散情況下碾壓即能達(dá)到最大密實效果，不像粘土填筑施工必須嚴(yán)格控制在最佳含水量范圍，工效大大提高。3 適用范圍本工法適用于高速公路、城鎮(zhèn)快速路、主干道、機(jī)場、碼頭等道路所有填砂路基施工，以及房建場地回填砂施工。4 工藝原理 路基填筑利用灌水與壓路機(jī)碾壓相結(jié)合方式，促進(jìn)砂的密實：砂具有較大滲透系數(shù)，先灌水自然沉降12小時能達(dá)到稍密狀態(tài)，在表面不液化不松散

3、條件下碾壓，大的砂顆粒相互嵌擠形成骨架，同時水會向下滲透排出。水的滲透運動，帶動細(xì)小顆粒運動填塞較大顆粒間的空隙，使整個砂體達(dá)到“骨架密實”狀態(tài)從而達(dá)到壓實度效果。同時水的滲透作用，后填筑砂灌水滲透能促進(jìn)先填筑砂進(jìn)一步密實。通過比較滲透擊實和重型擊實干密度與汗水量關(guān)系曲線，滲透擊實計算最大干密度為為1.92g/cm3，重型擊實法求得最大干密度為1.85g/cm3，前者數(shù)據(jù)更可信。5 施工工藝流程及操作要點5.1 施工工藝流程圖施工準(zhǔn)備砂試驗砂運輸土工試驗粘土運輸軟基處理基底壓實臨時排水措施包邊粘土填筑首層砂填筑推土機(jī)粗平灌水碾壓其余各層砂施工路基成型蓄水沉降壓實度檢測構(gòu)造物溝槽回填5.2 施工

4、準(zhǔn)備5.2.1室內(nèi)測定砂最大干密度新法砂干密度試驗，傳統(tǒng)試驗方法一般有相對密度振動擊錘法和重型擊實法，這兩種方法都采用濕法擊實，水份不排出，與現(xiàn)場施工工況不太吻合。砂是很好的透水性材料，在一定含水率條件下碾壓時水必然會往下層滲透，而室內(nèi)重型擊實試驗不能向外滲水，故現(xiàn)場通過碾壓最終達(dá)到密實狀態(tài)時的“最佳含水率”必然與試驗室得出的“最佳含水率”不一致，這兩種試驗方法得出“最佳含水率”顯得失真，且試驗數(shù)據(jù)離散型大，重復(fù)性試驗結(jié)果也不是很穩(wěn)定，有一定變異性，試驗本身數(shù)據(jù)偏小。參考填砂路基相關(guān)文獻(xiàn)，對兩種試驗方法檢測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)縱說不一。鑒于相對密度試驗法和重型擊實試驗法試驗數(shù)據(jù)的離散型和穩(wěn)定性差特點，試

5、驗過程與現(xiàn)場施工實際工況不太吻合情況，項目科通過模擬填砂路基的實際施工工況，在重型擊實試驗的基礎(chǔ)上改進(jìn)提出“中粗砂滲透擊實法測定最大干密度模型”，試驗原理如下：科研組利用土工試驗室現(xiàn)有設(shè)備組合改裝，內(nèi)徑152mm，壁厚10mm，筒高152mm試筒，底部設(shè)置均勻41個1mm細(xì)孔，采用標(biāo)準(zhǔn)砂灌砂測定其體積V。在試筒底部放兩張慮紙，采用手動擊實儀分三次將試筒擊滿，擊實時砂層頂部加放一塊鋼墊板，每層擊實98下，水隨著擊實功作用滲透排出。擊實結(jié)束后稱量砂濕重M,烘干，計算擊實后的含水率，計算不同含水率擊實后干密度：d=M/V(1+0.01)。圖滲透擊實法試驗裝置圖現(xiàn)場取樣，將所有砂烘干，按含水率2%遞增

6、配置含水率從0到20%共11組不同含水量的砂，分別進(jìn)行重型擊實法和滲透擊實法對照試驗，得出干密度與含水率關(guān)系曲線圖：圖 滲透擊實法干密度與含水率曲線關(guān)系圖 重型擊實法干密度與含水率曲線關(guān)系 5.2.2軟基處理在施工前，需要對路基軟基進(jìn)行處理：在一般稻田區(qū)，清除表層種植土。清表采用TY220推土機(jī)，平均清表厚度60cm,以清到硬土為準(zhǔn)，平地機(jī)刮平，全斷面碾壓，清表原地面壓實度不小于90%。魚塘區(qū)域，先在路基坡腳外圍堰，抽除圍堰內(nèi)積水，濕地推土機(jī)TS120將淤泥推到靠近圍堰側(cè)，挖機(jī)兩次或多次接駁裝車外運，平均清淤厚度80cm，以以清到硬土為準(zhǔn)，原地面壓實度不小于90%。在淤泥厚度達(dá)3.5m魚塘段，

7、采用拋石擠淤泥軟基處理，拋填順序先從路堤中部開始，中部突進(jìn)厚再漸次向兩側(cè)展開，以使淤泥向兩旁擠出，拋石粒徑3050cm，拋石過程中拖式壓路機(jī)振動碾壓，拋石完成后進(jìn)行承載板承載能力檢驗。砂填筑之前，在拋石頂面填筑30cm后粘土，防止填砂灌水從拋石孔隙流出，甚至導(dǎo)致砂顆粒流失。原地面縱坡大于12%或橫坡陡于1:5時，應(yīng)開挖設(shè)置臺階，臺階內(nèi)傾坡度大于4%，寬度不小于2米。5.2.3 基底壓實路基基底處理完成后，YZ20t壓路機(jī)先兩邊，后中間由低側(cè)向高側(cè)進(jìn)行碾壓，確保路基基底承載力滿足設(shè)計要求。 5.2.4臨時排水設(shè)施為了保證砂基里面超最佳含量的多余水順利滲透排除，在砂土結(jié)合部位埋置100mmPVC管

8、作泄水盲溝管，管外傾坡度3%，管口采用土工布包裹，并設(shè)置過濾層。在路基坡腳外2米處設(shè)置臨時排水溝，溝深0.81米，寬度1米。排水溝縱坡設(shè)置結(jié)合現(xiàn)場地形，以溝內(nèi)水能排到現(xiàn)場水溝或水塘為準(zhǔn)。5.3兩側(cè)包邊粘土施工兩側(cè)包邊粘土填筑采用以下兩種方法：方案一：先填砂后粘土包邊。先填筑砂芯，砂兩側(cè)寬填50cm，對砂進(jìn)行刷坡，人工將砂休整成小臺階，分層填筑粘土。評價：砂和土分步施工，相互干擾較小，施工效率高，砂土結(jié)合部位能充分碾壓密實。缺點：需要投入人工刷坡，包邊粘土寬度較小自卸車輛不能行走，自卸車在砂上運輸，土先卸到砂面上，挖機(jī)轉(zhuǎn)土配合填筑，粘土易和砂混合在一起形成軟弱夾層。先填筑的砂面高出粘土面以12米

9、為宜，高出太多不利用砂邊坡穩(wěn)定性。方案二：先填土后填砂。兩側(cè)粘土寬填50cm，填筑砂前，按照設(shè)計圖紙每填筑80cm高后內(nèi)側(cè)涮坡，并修整成小臺階，分層填筑砂，壓路機(jī)緊貼土邊緣碾壓。評價：砂和土施工形成流水，互不干擾，施工效率高。缺點：在雨季施工時，需要做好合理施工組織，見縫插針利用天晴施工粘土。項目主要采用方案二施工。在梅雨季節(jié)，配合采用方案一施工兩側(cè)包邊粘土，現(xiàn)場需要嚴(yán)格控制，卸載砂上的土混砂部分改作綠化土使用，增加部分轉(zhuǎn)運費用。兩側(cè)粘土封邊，每層頂寬2米，高0.8米，塑性指數(shù)大于6，填筑虛鋪厚度30cm，挖掘機(jī)配合推土機(jī)粗平，平地機(jī)精平。粘土包邊內(nèi)外側(cè)均寬填50cm 以保證路基壓實度要求。內(nèi)

10、側(cè)寬填部分在路基壓實度檢測合格后，填筑砂前刷坡清除，土內(nèi)側(cè)休整成2030cm小臺階，確保砂土結(jié)合部位密實效果。5.4路基填砂施工5.4.1砂首層砂厚度確定首層砂填筑厚度不宜小于80cm，填筑過薄，在重型車輛行走沖擊作用下，易產(chǎn)生塑性剪切變形形成車轍，導(dǎo)致陷車。其余各層以不超過60cm為宜。5.4.2砂的運輸依據(jù)填筑長度和寬度，按填筑虛鋪厚度計算本層填筑方量，根據(jù)自卸汽車的運輸量設(shè)置網(wǎng)格。在驗收合格填砂路堤表面進(jìn)行砂運輸時，必須灑水保持已填筑砂層的表層含水量不小于12%，當(dāng)出現(xiàn)車轍時，要用推土機(jī)及時整平，保證自卸汽車將砂運至指定地點卸車；自卸汽車卸砂時要提前距離倒車至卸砂點，因河砂顆粒間內(nèi)摩擦角

11、較小，如在卸砂點直接調(diào)頭卸砂容易擾亂已經(jīng)結(jié)板成型的下臥層填砂。5.4.3砂料粗平采用TY140推土機(jī)按“中心低、兩側(cè)高，鍋底型”攤鋪粗平，利于砂含水量保持，內(nèi)傾橫坡控制在1.5%2%。5.4.4灌水碾壓砂粗平完成后，利用砂培田字格灌水，靜置12個小時，利用水的滲透作用促使砂自然沉降達(dá)到初步密實。在表觀不液化不松散狀況下（基本為最佳碾壓含水率）壓路機(jī)碾壓。碾壓由兩側(cè)向中間進(jìn)行，先靜壓兩遍，穩(wěn)壓后震動碾壓兩遍，最后靜壓兩遍，壓路機(jī)開始碾壓速度采用1.5224Km/h，以后采用24Km/h,輪跡重疊寬度不小于1/3輪寬。圖培田字格灌水 圖泄水盲溝滲透排水路基填砂灌水碾壓密實后，項目部試驗室壓實度檢測

12、，檢測合格進(jìn)行下一層施工。5.5構(gòu)造物溝槽回填路基范圍內(nèi)雨水管、檢查井、管涵、過水箱涵等構(gòu)造物溝槽回填需分層填筑，嚴(yán)格控制每層砂的填筑厚度在15cm左右，兩側(cè)對稱填筑，不平衡高度不大于30cm。每層填筑完成后，灑水，人工配合小型強(qiáng)夯機(jī)進(jìn)行夯實處理，溝槽回填至管頂50cm后大量灌水，采用插入式振搗棒進(jìn)行振搗，水夯法振搗密實。振搗棒垂直插入到底，振搗0.5-1min后，傾斜拔出，振搗間距以20cm-30cm為宜。橋臺回填同樣分層填筑、灑水、小型夯機(jī)夯實，每填筑23米即灌水振搗棒振搗一次。為增加橋臺過渡段回填剛度，使橋臺剛性向路基材料柔性“線型”過渡，增強(qiáng)其抗車輛水平反復(fù)剪切沖擊的能力，項目部在橋背

13、回填部位采取注漿措施進(jìn)行處理。橋臺背注漿范圍為橋涵臺背外側(cè)錐坡范圍內(nèi)5.0m，內(nèi)側(cè)加固長度為橋臺背全長，加固深度為橋涵頂面至基底標(biāo)高，注漿孔擴(kuò)散半徑0.5m，梅花型布置，間距1.0m。5.6路基填砂成型后蓄水沉降 路基砂填筑到設(shè)計標(biāo)高后，用砂培田字格，均勻灌水碾壓，持續(xù)2個月左右，促進(jìn)砂路基充分沉降。6 材料與設(shè)備主要設(shè)備及材料詳見下表：表6.1主要設(shè)備材料表序號機(jī)具設(shè)備名稱單位數(shù)量用 途115m3自卸汽車輛24砂運輸2TY140推土機(jī)臺4料粗平3YZ20t壓路機(jī)臺2碾壓4PY165G平地機(jī)臺1精平5挖掘機(jī)臺1清表6灑水車輛1灑水7水泵臺5灌水7 質(zhì)量控制7.1路基填筑用砂、土材料進(jìn)場前進(jìn)行試

14、驗檢測，確保原材料合格并得出試驗控制參數(shù)。7.2清淤、清表等軟基部位處理徹底，填前碾壓到位，經(jīng)試驗檢測壓實度達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)后方可進(jìn)行首層砂填筑；路基排水盲溝規(guī)范施工，兩側(cè)臨時排水溝排水通暢。7.3加強(qiáng)壓實度檢測控制，壓實度檢測合格后才能進(jìn)入下一層施工。7.4嚴(yán)格控制各層砂填筑厚度：采用白灰劃分網(wǎng)格，均勻布料，技術(shù)員跟蹤，嚴(yán)格控制虛鋪厚度，每層虛鋪厚度控制在60cm左右為宜，最頂層松鋪厚度不小于20cm。一般用推土機(jī)按中心低兩側(cè)高，以1.5%2%內(nèi)傾橫坡控制。先推土機(jī)粗平，灑水碾壓后，田字格法灌水進(jìn)一步達(dá)到嵌擠密實效果，平地機(jī)精平、碾壓，壓實度檢測合格后才能進(jìn)行下一層填筑。7.5路基填筑成型后，再

15、次田字格連續(xù)灌水密實2個月，確保路基充分沉降、趨于穩(wěn)定。8 安全措施8.1嚴(yán)格采用四區(qū)程、八流程施工，擴(kuò)展施工工作面，減少車輛間相互干擾，避免撞車。8.2砂的運輸、推土機(jī)粗平、平地機(jī)精平、壓路機(jī)碾壓各工序作業(yè)，安排專門信號工指揮作業(yè)。8.2各交通路口安排專人指揮交通。根據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)計交通導(dǎo)行方案，做到施工與社會行人不沖突。8.4管涵、箱涵、雨水干管、檢查井等溝槽開挖施工做好圍擋，檢查井成型井蓋安裝前做好覆蓋。9 環(huán)保措施環(huán)境污染控制有效，土地資源節(jié)約利用，工程綠化完整美觀，節(jié)能節(jié)材和水保措施落實到位，主要措施如下： 建立以項目經(jīng)理為首，由專職管理人員和各作業(yè)組負(fù)責(zé)人組成的施工管理組織機(jī)構(gòu)，根據(jù)

16、施工進(jìn)度和施工特點，分工序制定相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)措施，加強(qiáng)施工管理，層層強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)意識。 認(rèn)真學(xué)習(xí)環(huán)境保護(hù)法，執(zhí)行當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的有關(guān)規(guī)定，督促全體職工自覺做好保護(hù)工作，并接受業(yè)主和環(huán)保部門的監(jiān)督指導(dǎo)。 施工中棄土運至指定棄土場，完工后平整用做耕地；現(xiàn)場臨時道路面層采用泥結(jié)碎石結(jié)構(gòu)，及時灑水，施工垃圾及時清運。 做好施工駐地及施工場地的布置和排水系統(tǒng)設(shè)施的修建，保證生活污水、生產(chǎn)廢水不污染水源；施工廢水、生活污水、機(jī)械排放的含油廢水按規(guī)定處理達(dá)標(biāo)后排入指定的區(qū)域。10 效益分析10.1該工法可以根據(jù)工程需要可以進(jìn)行各種砂土類無粘性材料最大干密度室內(nèi)試驗室確定，適用于高速公路、城鎮(zhèn)快速路、機(jī)場、碼頭

17、等道路的路基施工。10.2本工法施工不受雨季干擾，小雨不用停工，大雨后可以很快恢復(fù)施工，南昌年平均降雨周期約90天，本項目路基填砂路基較填土路基可縮短工期4個月，提高了工作效率，縮短了路基施工工期，降低機(jī)械費。10.3本工法控制方便，大大提高機(jī)械設(shè)備的利用率。利用砂的滲透特性，灌水量超過最佳含水量，靜置12小時后在表面砂不液化不松散條件下碾壓均能達(dá)到密實效果，且灌水量越多越利于砂的密實對路基的質(zhì)量越好。不同于土的填筑，需嚴(yán)格控制含水量，含水量過大就必須翻松晾曬。10.4該工法每層填筑虛鋪厚度可增加到60厘米，每層碾壓遍數(shù)也較填土路基減少24次，全項目236萬立方米共計降低機(jī)械費210萬元。11 工程實例南昌市胡惠元堤延伸段道路工程起訖里程K0-700K6+970，全長7.67Km，路幅寬度35.5米，雙向六車道，包括道路、橋梁、排水、路面等部分。主線路基長度約為4.7Km，線路主要跨越魚塘、