沖擊碾壓法處理強風戈壁區(qū)客專地基工法

沖擊碾壓法處理強風戈壁區(qū)客專地基工法前言在客運專線路基施工中，地基作為路基本體的載體，發(fā)揮著重要的作用。也是決定路基工后沉降的關(guān)鍵技術(shù)之一。針對不同的地質(zhì)條件，采用相應的地基處理方法，嚴格控制路基工后沉降，滿足設(shè)計剛度，改善基地承載力。新建xx鐵路第二雙線（新疆段）7標為強風戈壁地區(qū)，該段位于三十里風區(qū)，地質(zhì)條件復雜，土質(zhì)主要為戈壁土（圓礫土、卵石土為主）。部分地段分布有膨脹巖、鹽漬土、巖鹽、石膏巖等。因風蝕、干旱造成原地面承載力無法滿足設(shè)計要求。本工法結(jié)合地質(zhì)條件采用沖擊碾壓法，改善土體質(zhì)量，滿足地基承載力和沉降要求。2.工法特點2.1將碾壓面進行平整，夯實，滿足沖擊壓路機械的工作速度。2.2通過沖擊碾壓有效改善戈壁土的物理性能和碾壓面以下1.5米壓實度。。2.3施工過程中測定碾壓前后沉降量，合理掌握機械碾壓路線、速度和遍數(shù)。2.4這種施工方法將地形分段處理，機動靈活，極大提高工作效率。2.5沖擊碾壓施工時充分保證構(gòu)筑物與機械水平安全距離。3.適用范圍3.1本工法適于處理碎石土、砂土、低飽和的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基的填前碾壓。3.2適于填方達到標高后的追密壓實、土石混填路堤分層夯實等。4.工藝原理沖擊壓路機以非圓形輪進行原位靜壓、搓揉、沖擊的周期性連續(xù)作業(yè)，產(chǎn)生強烈的沖擊波，對地基土進行沖擊碾壓。沖擊輪形式為三邊形凸輪、最大瞬間沖擊力大于250t、最佳工作速度為12-15km/h、沖擊能量25Kj、壓實寬度2×900mm、牽引車功率不小于225KW、沖擊頻率60-110次/min。當牽引機拖動壓路機工作時，多邊非圓滾輪沿弧形輪廓曲線向前滾動，重心離地面的高度上下交替變化，產(chǎn)生的勢能和動能向前、向下碾壓，形成巨大的低頻大振幅沖擊力，通過多邊弧形論連續(xù)均勻地沖擊傳向地面，使土體均勻致密，達到壓實基礎(chǔ)的目的，從而提高路基的密實度和強度均勻性，減少工后沉降。沖擊輪每進行1次沖擊，其質(zhì)心上下擺動，完成蓄能、釋放、沖擊3個過程，以產(chǎn)生的勢能和動能聯(lián)合作用于地面，有效影響深度可達到2.4米以上，影響深度達到5米以上。根據(jù)經(jīng)驗碾壓速度要保持在12km/h～15km/h之間。5.施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程5.2施工工藝要點人工配合機械清除地表范圍內(nèi)的植被、浮土等，清除地表厚度一般為30cm，保證清后地面縱、橫坡度不陡于1:5。檢測地基土各項指標是否滿足設(shè)計要求，然后按照試驗確定的施工工藝和方法施工。按工藝試驗確定的碾壓遍數(shù)結(jié)束后，測量地基沖擊碾壓前后沉降量級表層壓實度，其指標滿足設(shè)計要求。對地基土處置范圍、高程進行測量，不能滿足設(shè)計要求則需進行修整，滿足要求則采用光輪壓路機，對表層進行碾壓。沖擊碾壓面上鋪設(shè)一層30cm厚褥墊層，壓實標準同基床底層。5.3沖擊碾壓施工要點施工前做好技術(shù)準備：技術(shù)、安全交底、崗前培訓。工藝試驗參數(shù)：最終沖擊碾壓遍數(shù)為20遍，沖擊壓路機行駛速度為12km/h以上，壓實系數(shù)為≥0.92，地基系數(shù)K30≥110（Mpa/m），重型動力觸探：N63.5＞10cm/10擊，褥墊層碾壓參數(shù)：一靜+兩弱+兩強+兩靜，22噸壓路機，K30≥130，Evd≥40沖擊碾壓工作面長度為200米為宜，相鄰兩短沖擊碾壓搭接長度不小于15m。沖擊碾壓施工.1原地面土質(zhì)為粗粒土中細角粒土，地基系數(shù)K30為120Mpa/m，干容重rd=12KN/m3。.2(見圖5.3.4.2沖擊碾壓環(huán)形示意圖)沖碾時壓路機先從路基一側(cè)邊緣行駛，行至終點時轉(zhuǎn)彎反向沿線路中心向起點行駛，行至起點再轉(zhuǎn)向路基邊側(cè)行駛，牽引車行駛應使壓實輪的輪跡應重疊三分之一以上，以保證弧形輪中間的部分能被沖碾到位。當壓路機輪跡到達另一側(cè)邊緣時完成沖碾一遍。由于壓實輪弧形的構(gòu)造特點，沖碾一遍結(jié)束時仍有部分路基未被沖碾到，此時應重復上述沖碾，當沖碾完成五遍時整個路基基本被沖碾到位，此時停止沖碾，進行高程檢測（見圖5.3.4.2高程檢測）。沖擊碾壓最后5遍的沉降量不得大于1cm。.3沖擊碾壓寬度不宜小于6.0m，自行式?jīng)_擊壓路機單塊最小沖壓施工面積不小于1000m2,牽引式?jīng)_擊壓路機單塊最小沖壓施工面積不小于1500m2。工作面較窄時，需設(shè)置轉(zhuǎn)彎車道，沖壓最短直線距離不宜少于100m。沖擊碾壓行駛速度≥12km/h，沖壓時錯峰沖壓，沖壓5遍即改變沖壓方向，結(jié)合本段地質(zhì)資料，碾壓遍數(shù)20遍。為保證起跑速度地基處理碾壓范圍可適當放寬，目的是為了保證≥12km/h的速度要求。地基處理實際寬度也比設(shè)計放寬m以上。.4本段施工范圍內(nèi)土質(zhì)（本段土質(zhì)為細角礫土）含水率極低，且日照時間長、蒸發(fā)速度快，為保證碾壓質(zhì)量，施工前灑水燜濕。最優(yōu)含水率最低控制在W0pt-5%≤W，為使水分不被迅速蒸發(fā)，灑水后2小時即可進行碾壓施工（施工平均氣溫為25）。褥墊層施工.1（見圖5.3.5.1褥墊層處理橫斷面圖）采用沖擊碾壓處理后的地基，于碾壓面上填筑厚度30cm的水泥卵礫石，水泥卵礫石采用P.O42.5水泥與卵礫石的混合料（水泥質(zhì)量與卵礫石質(zhì)量的比不小于5%），水泥卵礫石內(nèi)鋪設(shè)一層土工格柵（標稱伸長率≤10%，拉伸強度不小于120KN/m），土工格柵鋪設(shè)時拉伸強度方向與橫斷面方向一致，即：土工格柵的受力、彎卷方向平行于線路橫向。水泥卵礫石壓實標準與基床底層相同，水泥卵礫石要求在施工過程中灑水養(yǎng)生，并采用塑料薄膜進行覆蓋。圖.2沖擊碾壓環(huán)形示意圖.2土工格柵鋪設(shè)范圍不小于設(shè)計值，搭接寬度允許偏差為0～50mm，甲方要求搭接寬度為30cm（根據(jù)《鐵路路基土工合成材料應用設(shè)計規(guī)范》8.3.1.1規(guī)定：土工格柵可不搭接），回折長度設(shè)計為2m，允許偏差為±50mm。在鋪設(shè)10cm水泥卵礫石并攤平壓實后鋪設(shè)土工格柵，再攤鋪壓實10cm后，縱向回折2m，并再次進行攤鋪壓實10cm厚的水泥卵礫石。土工格柵之間的搭接、土工格柵與水泥卵礫石墊層之間的固接采用22#鉛絲綁扎固定。6.材料與設(shè)備表6主要機具設(shè)備表序號設(shè)備名稱設(shè)備型號單位數(shù)量用途1挖掘機PC300臺2地基處理2推土機TY230臺2地基處理3平地機PY185臺2地基處理4振動壓路機22T臺2地基處理5沖擊式壓路機VCT25臺1地基處理6小型沖擊夯BT60臺3地基處理6灑水車臺1地基處理7測量儀器套1地基處理8土工試驗儀器套1地基處理9灌砂筒套1地基處理10K30檢測設(shè)備套1地基處理11Evd檢測設(shè)備備套1地基處理12動力觸探儀套1地基處理13集料拌和站W(wǎng)B600處1地基處理7.試驗工藝7.1、重型動力觸探7.1.1、試驗一般規(guī)定及設(shè)備簡介一般情況下輕型動力觸探可確定一般粘性土的地基承載力。本方案乃至本工區(qū)施工段均為細角礫土，必須施工重型動力觸探。動力觸探孔數(shù)在同一場地不應小于3孔。重型動力觸探設(shè)備類型和規(guī)格見下表：類型及代號重錘質(zhì)量（kg）重錘落距(cm）探頭截面積（cmm2）探桿外徑（mm）動力觸探擊數(shù)符號單位重型DPH63.5±0.5576±24342、50N63.5擊/10cm重型動力觸探設(shè)備探頭材質(zhì)應選用45號碳素鋼或優(yōu)于45號碳素鋼，表面淬火后硬度為HRC=45～50；探桿每米質(zhì)量不應大于7.5kg，探桿接頭外徑應與探桿外徑相同，探桿和接頭材料應選用耐疲勞高強度的鋼材；錘座直徑應小于錘徑1/2，并大于100mm，導桿長度應滿足重錘落距的要求，錘座和導桿總質(zhì)量為20～25kg；重錘應采用圓柱形，高徑比為1～2，重錘中心的通孔直徑應比導桿外徑大3～4mm。7.1.2、試驗要點動力觸探前必須對機具設(shè)備進行檢查，部件磨損或變形超出以下規(guī)定者，要予以更換或修復：（1）、探頭允許磨損量：直徑磨損不得大于2mm，錐尖高度磨損不得大于5mm；（2）、每節(jié)探桿非直線偏差不得大于0.6%；（3）、所有部件連接處絲扣要完好，連接牢固。動力觸探機具必須穩(wěn)固，作業(yè)過程中支架不得偏移。動力觸探時，應始終保持重錘沿導桿鉛直下落，錘擊頻率應控制在15～30擊/min。在預鉆孔內(nèi)進行重型動力觸探時，鉆孔孔徑大于90mm、孔深大于3m、實測擊數(shù)大于8擊/10cm時，可用小于或等于90mm的孔壁管下放至孔底或用松土回填鉆孔，以減小探桿徑向晃動。動力觸探的錘座距孔口高度不宜超過1.5m，探桿保持豎直。重型動力觸探每貫入10cm要記錄其相應擊數(shù)，可采用每陣擊（一般為1～5擊）的貫入度，并按下式換算成相當于同類型動力觸探貫入10cm時的擊數(shù)：N63.5=10n/△S，其中N63.5為動力觸探實測擊數(shù)，n為每陣擊的擊數(shù)，△S為每陣擊時相應的貫入度。實驗記錄必須清晰完整。7.1.3、試驗參數(shù)的修正及各類參考系數(shù)重型動力觸探實測擊數(shù)N63.5，應按照下式進行修正，修正后的擊數(shù)（擊/10cm）N，63.5=aN63.5，a為桿長擊數(shù)修正系數(shù)。a值可參考下表：N63.5桿長510152025303540≥50≤2m1.01.01.01.01.01.01.01.0—4m0.960.950.930.920.900.890.870.860.84根據(jù)修正后的動力觸探擊數(shù)，應繪制動力觸探擊數(shù)與貫入深度曲線圖。重型動力觸探擊數(shù)平均值N63.5p=∑N，63.5/n，n為參加統(tǒng)計的測點數(shù)。沖積、洪積成因的中砂～礫砂土地基和碎石類土地基的基本承載力б0，當貫入深度小于20m時，可根據(jù)場地土層的N63.5p按下表確定。N63.5p（擊擊/10cm）345678910121416182022中砂～礫砂土120150180220260300340380------碎石類土1401702002402803203604004805406006607207807.2最優(yōu)含水率填料的最優(yōu)含水率通過擊實試驗確定，此項試驗由于一線試驗員長期操作，已經(jīng)較為熟練，此處不再贅述。7.3平板荷載試驗7.3.1、一般規(guī)定及設(shè)備簡介該實驗主要測定在其影響范圍內(nèi)巖土體的承載能力和變形特征。當該承壓板影響深度范圍內(nèi)（2倍承壓板直徑或?qū)挾龋┑讓佑凶兓瘯r，應進行分層實驗。平板荷載試驗設(shè)備包括剛性承壓板、加卸荷載裝置、量測荷載及沉降的儀器。加卸荷載的千斤頂?shù)念~定量程不應小于預計極限荷載的1.4倍。觀測沉降用的百分表或位移傳感器，全量程不應小于50mm，檢測誤差不得大于0.01mm。當百分表或位移傳感器不能居中置于承壓板形心時，所用百分表或位移傳感器不得少于2只。7.3.2、試驗要點實驗過程中避免試坑暴曬或雨淋。試驗前承壓板下鋪設(shè)2～3cm厚中粗砂墊層，輕輕拍實找平，使承壓板與試坑面平整接觸。一次安裝傳力主、千斤頂、荷載臺架及反力裝置時，應逐一檢查、調(diào)整對承壓板中心的垂直度和同心度，并應避免對承壓板施加沖擊力和預應力。試驗方法可采用快法(沉降非穩(wěn)定法)，該法適用于砂類土或碎石類土中。每施加一級荷載，隔15min觀測一次沉降，累積觀測大2h。現(xiàn)場試驗過程中，應及時記錄觀測數(shù)據(jù)，繪制曲線草圖。試驗數(shù)據(jù)處理時，按外推法推算出各級荷載下沉降速率達到慢法（該法請參考相關(guān)資料，《鐵路工程地質(zhì)原位測試規(guī)程》）相對穩(wěn)定標準時所需的時間和相應的沉降。7.3.3、基本承載力б0的確定（1）、在繪制的lgp(荷載)-lgs（沉降）或p-△s/△p曲線上，取第一轉(zhuǎn)折點所對應的荷載強度為б0；（2）、取相對沉降s/b值對應的荷載強度為б0，可按下表取值。土名黏性土粉土砂類土狀態(tài)流塑軟塑硬塑堅硬稍密中密密實松散稍密中密密實s/b0.0200.0160.0120.0100，0200.0150.0100.0200.0160.0120.008土的變形模量E0可按下式確定:E0=ω(1-μ2)bpa/sa其中，ω為承壓板形狀系數(shù)，圓形為0.79；μ為泊松比，碎石類土取0.25，砂類土和粉土取0.30；pa為比例界限壓力，即p-s曲線上第一拐點壓力，p-s曲線無直線段時，按0.5pu（地基極限承載力）取值；sa為與pa相對應的沉降；b為承壓板直徑（或?qū)挾龋?．質(zhì)量控制7.1遵守現(xiàn)行《鐵路客運專線路基施工規(guī)范》、《鐵路客運專線路基工程質(zhì)量驗收標準》及設(shè)計文件要求。7.2嚴把材料進場關(guān)，杜絕不合格材料進場。增大材料的檢測頻度，確保材料質(zhì)量符合要求。7.3明確質(zhì)量標準、操作規(guī)程和工藝流程。7.4嚴格按照選定的沖擊壓實遍數(shù)進行壓實作業(yè)。7.5駕駛員在拖車每次轉(zhuǎn)彎時，應調(diào)整轉(zhuǎn)彎路線，使沖擊凸輪落點不與前次落點重復，以減少波浪現(xiàn)象。若工作面起伏過大，應停止沖壓，用平地機平整后再施工。7.6選派責任心強的施工人員操作，以確保達到各工藝的技術(shù)要求，加強質(zhì)量監(jiān)督檢查工作。7.7對沖碾過程中的每一道工序必須按施工要求做好記錄。7.8加強施工過程中對地質(zhì)的檢測，出現(xiàn)沖碾達不到不合格的地質(zhì)或區(qū)段，要采取換填等應對措施。7.9褥墊層拌和施工時，應選派經(jīng)培訓合格的機械工操作攪拌機，并選派專人負責各種材料的計量。9．安全措施8.1該區(qū)段屬于三里強風區(qū)，所有施工機械必須經(jīng)過強風檢算，確保風天施工安全。各種設(shè)備必須按性能說明書使用，按操作規(guī)程進行操作，不得違章指揮、操作、不得超負荷工作，加強設(shè)備的維修和保養(yǎng)工作。8.2經(jīng)常檢查牽引車與沖擊式壓路機的聯(lián)結(jié)銷是否插好，液壓油路的聯(lián)結(jié)有無異常，蓄能器壓力是否正常，輪胎氣壓是否正常，緩沖系統(tǒng)壓力是否正常，作業(yè)前還必須檢查并確保舉升油缸能縮到最短位置；確認一切正常后才能開始進行作業(yè)。8.3作業(yè)按施工工藝進行，但車輛的轉(zhuǎn)彎半徑不應過小，并使順時針、逆時針轉(zhuǎn)彎的次數(shù)相等。8.4沖擊式壓路機工作前方如有結(jié)構(gòu)物應及時掉頭，安全距離不小于5米。8.5沖碾完成后必須恢復路基面的橫坡和平整度，采取相應的排水措施。8.6沖碾范圍內(nèi)的出入口應有醒目的安全標識，禁止無關(guān)車輛和人員出入。在不斷絕交通的情況下應采取交通安全設(shè)施，設(shè)置交通標識。8.7夜間施工時，場地必須設(shè)置符合操作要求的照明設(shè)備與夜間警示標志。10．環(huán)保措施9.1嚴格執(zhí)行國家及自治區(qū)政府有關(guān)環(huán)境保護、水土保持的規(guī)