时速200km铁路粉黏土及细砂改良工法-1.doc

时速200km铁路粉黏土及细砂填料改良施工工法一、前言我国第一条高速铁路秦沈客运专线东段（凌海-沈阳）A13A22标取土土源绝大多数为粉黏土和细砂，由于这种粉黏土粘粒较少，细砂又粒径单一、颗粒均匀、级配不良，因而填筑时均达不到秦沈客运专线铁路路基施工技术细则中对细粒土（粉黏土）和粗粒土（细砂）的填筑技术指标检测要求，此问题引起了铁道部工管中心，秦沈工程指挥部和铁三院的高度重视，决定由铁一局和铁三院共同成立“秦沈东段填料试验组”会同现场监理对该类粉黏土和细砂进行了长达4个月的室内和现场的模拟填筑试验。经过铁道部有关专家对试验结果多次召开专题会议，认真分析和论证，最后确定该类粉黏土掺中粗砂进行改良（路基本体掺20%，基床底层掺25%），细砂掺卵石进行改良（50%：50%），并在东段付诸实施，解决了秦沈线东部填料填筑的一大难题，得到了铁道部工程管理中心，秦沈总指的高度评价。该成果被中铁一局集团公司评为2001年度科技进步一等奖。并被铁道部写入“秦沈线施工技术总结”和京沪线路基施工有关规则。二、工法特点1、根据填料的性质通过室内外试验，确定改良方案及现场施工压实方案，施工过程要求采用集中大功率重型机械，各工序紧密衔接快速施工，快速成形。2、质量控制严格，要求每层检测，采用较先进的快速检测仪器：核子密度湿度仪，“K30”检测车准确测定改良土填筑时的含水率、压实后的压实密度、K30值并即时计算颗粒间孔隙率n值，确保填筑时质量。3、比远运山皮石，级配易控制，且易碾压成形，进度快。比其它类化学改良（掺粉煤灰、白灰、水泥、固化剂等）工艺简单，造价低，无污染。4、改良细砂基本不需晾晒，小雨天仍可施工；粉黏土掺中粗砂改良后水分易挥发，雨后稍加晾晒即可施工。5、改良后的粉黏土及细砂填筑施工质量好，不但可满足路基本体，尚可满足基床底层的填筑技术指标要求。三、适用范围该施工工法适用于那种由于颗粒粒径均匀单一，级配不良的细砂或粘性颗粒（0.005mm）过少，级配单一的粉黏土，二者经物理改良（掺中粗砂或卵石）后的填筑施工。改良后的粉黏土和细砂可用于铁路路基本体和基床底层的填筑。四、工艺原理及关键技术（一）工艺原理1、孔隙率较大的细砂，均匀地掺入适当比例的卵石后，在外力（击实力或碾压力）的作用下，卵石颗粒间的势能不断减小，颗粒不断靠近，直至孔隙最小，而在此过程中，细砂也在力的作用下，同时不断填充卵石颗粒间的不断减小的空间，整体孔隙率大大减小。因而，比细砂颗粒大得多的卵石颗粒形成了骨架网络，原来松散的细砂被不断填充和“分割”在卵石颗粒间的孔隙内，因而增大了摩阻，也增加了稳定。2、填料中的细粒土（粉黏土等）的力学性质主要与粘性颗粒（260kN6洒水车5000L8000L27自卸汽车1220t3060根据距离定8路拌机WCB-301仅改良粉黏土用八、劳动组织（见表9）表9 改良细砂或者粉黏土，每班施工劳动组织序号工种人数主要工作内容备注1指挥员1组织指挥、调度2机械司机8挖掘、推土、平地、压路3洒水、五铧犁司机2洒水或翻耕晾晒五铧犁备用4自卸汽车司机3050改良细砂运拌和好的填料改良粉黏土运粉黏土和砂视距离定5路拌机司机1拌和粉黏土、中粗砂、仅改良粉黏土用6普工2个别缺陷，辅助平整、整修7测试员4测量放样，质量检验九、安全措施除认真执行路基施工有关安全规则，尚应：1、机械司机和参与施工人员均须进行施工工艺培训，合格后方才允许上岗。2、按工艺规定的区段进行施工，划分各类机械作业区段和机械、汽车行驶路线，设立明确警示牌，防止相互干扰及发生事故。3、施工便道应保持畅通，经常洒水，防止粉尘污染环境。十、质量标准及控制时速200km铁路，质量要求非常高，路基填筑质量关系到工程的成败，因此对改良土施工中铁一局制定了全面和严格的质量控制体系。围绕秦沈客运专线铁路路基施工细则制定了质量控制目标，施工中的每道工序都围绕质量目标进行控制和小结，见表10和表11。表10 质量控制项目，频率及质量标准序号项目质量标准频率检验方法1含水率改良细砂最佳含水率+2%改良粉黏土最佳含水率+1%+2%每100m每层5点核子仪法2填筑厚度改良粉黏土30cm改良细砂40cm每50m每层一控制断面控制桩，挖坑3掺砂量按规定比例0.5%每50m每层测4点钢尺测铺砂厚度4掺卵石量按规定比例0.5%随时抽查筛分测卵石比例5拌和质量均匀全面随时观察筛分和刨坑检查表11 填筑路堤质量及检测要求项目规定值或允许偏差检测频率检测仪器及方法顶面高程50mm每100m检测5点水准仪中线及路肩边缘50mm每100m检查5点尺量宽度设计值每100m检查3点尺量横坡0.5%每100m检查2个断面坡度尺量平整度15mm每100m检查10点2.5m长直尺测压实度路基本体K0.90改良粉黏土基床底层K0.90每100m每层5点核子仪法每200m约0.9m1点灌砂法地基系数改良粉黏土本体90基床底层110每100m每层2点K30测试仪改良细砂本体110基床底层120十一、效益分析1、附近均无合格土源，而山皮石需从80公里之外远运，且量少，不能满足需要，山皮石难以控制，运来后碾压困难，较难达到秦沈线对粗粒土孔隙率要求。而改良粉黏土和细砂可就近取材，易碾压成形，施工进度快，质量好，能保证工期、质量和路基填筑所需方量要求。2、单纯从单价分析，改良粉黏土比远运山皮石每m3可节约造价至少26元，改良细砂每m3可节约造价至少21元，不包括其它标段，仅中铁一局范围改良粉黏土286.7万m3，改良细砂179.7万m3，共节约造价26元286.7万+21元179.7万=11227.9万元，即为1.1亿多元，效益十分可观。3、充分利用当地荒岗、砂丘、河滩取土，将这些改造成不少平展的农田、鱼塘，推动了当地经济发展，加强了路地关系，这间接的经济效益和社会效益也是巨大的。4、铁道部各级领导多次到中铁一局指导，都对改良方案和路基质量给予了高度评价，他们讲“中铁一局就东部填料问题连续进行了上百次试验，积累了丰富的技术参数，最后选定了合理的改良方案，为秦沈线建设解决了一大技术难题，也为确保工期赢得了时间”这种社会效益也是巨大的。十二、工程实例1999年6月中铁一局即开始承建秦沈客运专线A19、A20标段施工(DK340+000DK385+000)全长45km，沿线为辽宁省主要粮食产地，90%为农田，沟渠密集，表水发育，取土十分困难，A19标全部取土场为力学性质不良的粉黏土，A20标部分为该类粉黏土，其余均为颗粒均匀、级配不良的细砂，经多方寻找，附近均无再合适的土源，只有从80Km以外远运山皮石，量小不能满足需要且价格昂贵，经过反复试验，经铁道部领导及专家多次研究确认后，我们采用本工法对粉黏土进行掺中粗砂（路基本体掺20%，基床底层掺25%）细砂掺圆砾进行改良（50%：50%），进行路基填筑，改良后的粉黏土及细砂力学性质大大改善，不但可以进行路基本体，而且都可以进行基床底层填筑，从2000年3月正式