建筑垃圾再生材料路基试验段施工工艺.doc

建筑垃圾再生材料路基试验段施工工艺一、试验依据1. 西咸北环线高速公路LJ-6标土建工程施工招标文件。2、西咸北环线高速公路施工图设计图纸。3、建筑垃圾填筑路基设计施工技术指南。4、公路路基施工技术规范（JTGF10-2006），公路土工试验规程（JTGE40-2007）和公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2004）。5、国家和交通部、陕西省现行的其它有关设计、施工、验收规范、规程和标准。二、工程概况1.工程简介西咸北环线高速公路LJ-6合同段路线起点桩号K38+900，终点桩号K50+440，全长11.54km。本工程沿线地形、地貌均为冲积、洪积平原，沿线未有典型软土（淤泥、淤泥质土）发育，部分路段分布有软弱土具有厚度薄、分布范围小的特点,地基承载力低。该试验段桩号：K47+670K47+870，位于泾阳县三渠镇南里村，相邻208省道，交通便利。本段属于湿陷性黄土地基，为级非自重湿陷性地基，均采用灰土垫层处理，地表清理后设置50cm厚的8%灰土垫层处理。由于基底为级非自重湿陷性黄土路段，且距离南里村较近且此段属于水浇地含水量较大，除设灰土垫层外，还在坡脚设1m宽, 2m高的灰土隔水墙，生石灰质量比：8%。此路段设计地基处理采用灰土垫层和隔水墙，路基采用灰土填筑。为有效解决城市日益加剧的“垃圾围城”难题。配合西咸北环线工程中开展“城市建筑垃圾综合利用”研究应用的课题，充分利用西咸新区建设产生的大量建筑垃圾。经西咸北环线管理处提议协商，将此路段做为西咸北环线利用建筑垃圾路堤填筑的试验段。西咸北环线高速公路项目周边有垃圾料场13个，现存垃圾1759万立方米，可产出建筑垃圾材料1657万立方米，完全满足全线900万立方米路基原材料的需要。K47+670K47+870建筑垃圾路堤填筑试验段长200m，路基平均宽度42.5m，基底采用50cm厚的8%灰土垫层进行填筑，路堤采用建筑垃圾填筑，8%灰土合计4250m3，建筑垃圾4992 m3。 2.首件目的首件试验段的目的：确定合理的压实工艺主要参数，即机械组合，松铺厚度、碾压遍数、碾压速度等，并确定填料的合理性和适用性。5.施工现场准备 5.1 8%石灰垫层（基底处理）5.1.1 施工准备（1）由试验室通过石灰土的标准击实试验确定其最大干密度和最佳含水量，按试验值制备的试件，进行无侧限抗压强度试验，符合设计要求。（2）石灰质量应满足级以上生石灰的技术指标，石灰应在使用前710天充分消解，并保证一定的湿度，消石灰宜过孔径10mm的筛，并尽快使用。（3）选取合适的取土场，对土样进行含水量、标准击实、液塑限联合试验、承载比等试验。 （4）石灰土混合料采用重量配合比计算，以石灰：土=8：100的重量比表示。（5）靠路基右侧修筑4.5米宽的施工便道，每隔100m设置错车带一处(宽度不小于5.5m、长度不小于20m)。（6）松铺厚度的拟定：一般分层最大松铺厚度不应大于30cm，最小压实厚度不应小于100mm。由于该段灰土垫层设计50cm，则该试验段初拟碾压路段第一层松铺厚度为30cm，以上填筑层松铺厚度根据第一层试验结果确定。5.1.2 施工放样按照设计图纸，首先恢复中桩，然后用石灰洒出边线（灰土垫层处理宽度为路基坡脚线外1m范围）并在施工范围以外两侧每20m设边桩，标明里程桩号。5.1.3 灰土配合比计算8%灰土质量比：8:100，通过试验室称重配制，然后用配置好的灰土做标准击实试验，得出灰土最佳含水量为16.3%、最大干密度为1.736、压实度等于0.93。根据压实度算出每立方米石灰和土的质量为：m湿土=1.7360.93（1+0.164）1=1.879m干=1.863/1.164=1.601 tm土=1.601/108100=1.482 tm石灰=1.601/1088=0.119V土=1.482/1.591.16=1.081mV石灰=0.119/0.499=0.238 m由此可以计算每立方米8%灰土压实方中包括1.081 m2的自然土方，0.238 m2的自然堆积熟石灰。石灰（体积）：土（体积）=0.238:1.081=1:4.5425.1.4 备土、铺土按照每平方米的松土用量及每车的运量，计算出每车的摊铺面积，然后在已完工检验的路基土上，用白灰打出灰线方格5x5m，将土整齐地卸至方格内。铺土时，先用推土机大致铺开、铺平，然后用平地机粗平，再用推土机排压两遍。5.1.5 备灰、铺灰根据石灰土宽度及灰剂量要求计算每延米石灰摊铺数量，将消解好的石灰运至现场，放在已打好的灰线内并堆码成方。以现场监理确认石灰用量后，用平地机进行摊铺，再用“扣锨法”将石灰摊铺在拌合边界线内。5.1.6 路拌机拌和采用专用的稳定土拌和机进行路拌法施工，旋耕机作为附助设备翻拌。考虑拌合、整平过程中的水分损失，含水量可以相应大些（根据气温及拌合时间长短确定）；如土的含水量过大，可用旋耕机进行翻拌晾晒。水分合适后，用平地机粗平一遍，然后用稳定土拌和机拌合第一遍，两个作业要同时穿插进行，以节约时间，减少水分损失。拌合时要指派专人跟机进行挖检，每间隔510米挖检一处，检查拌合是否到底和是否有夹层。对于拌合不到底的工作段，要及时提醒拌合司机返回重新拌合。拌合结束后由试验室现场进行含水量和灰剂量检验，并由现场监理认定后才能进行下一步工序，否则对不合格路段重新增减石灰进行拌合。5.1.7 整平（1）整平前，根据初拟松铺厚度在路基边缘纵向钉桩挂线施工，钉桩采用长70cm，断面55cm的木桩，用红白漆每10cm交错标注，沿路线每10m设一处，要求钉桩竖直，挂线平顺。（2）先用推土机进行稳压，测量人员根据控制桩控制高程，用平地机初步整平和整形。平地机由外侧向内侧进行刮平。（3）用轮胎式压路机快速碾压12遍，以暴露潜在的不平整。（4）对于局部低洼不平处，用齿耙将其表层5cm以上耙松，并用新拌的石灰土找补平整。（5）再用平地机进行精平作业。精平作业前，由测量人员再次根据控制桩控制高程。（6）每次整形都要按照规定的坡度和路拱进行，并应特别注意接缝顺适平整。（7）在粗平和精平的同时，还要根据设计横坡度2%的要求，用水准仪准确定位支板做出路面横坡。粗平和精平要同时穿插进行，以节约时间，减少水分损失。5.1.8 压实（1）碾压采用振动压路机碾压。（2）碾压前用米尺、水准仪和3m直尺按照规定频率对分层厚度、横坡度和大致平整度应进行检查，并进行相应的记录。（3）碾压时由路基两侧向中心纵向碾压（超高段自内侧向外侧碾压），按照静压、弱振、强振、静压四个步骤进行。碾压行驶速度开始时宜慢速，最大速度不宜超过4km/h。（4）压路机前后两次须重叠400500mm，前后相邻两区纵向须重叠不小于2m，每幅碾压宽度搭接1/3，且加宽部分要一起碾压，而且碾压必须连续作业完成，中途不得停顿。（5）碾压过程中，试验员灌砂法要跟踪检测，每碾压一遍都要进行压实度的检测，以确定达到不同压实度所需碾压遍数，并由现场技术员记录相应的碾压速度和检测数据。（6）当碾压达到压实度要求后，检查和记录此时的碾压遍数、实际压实度和层厚。5.1.9 检验试验员和技术员应盯在施工现场，在成型后两日内完成平整度、标高、横坡度、宽度、厚度以及相关土方路基的检验，具体检测项目如表三，并报监理工程师认定，检验不合格要采取相应措施予以处理。 表三 实测项目项次检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率高速公路、一级公路1压实度（%）下路堤（150cm）93灌砂法：每一压实层每200m测4处。2纵断高程（mm）+10，-15水准仪：每200m测4个断面3中线偏位（mm）50经纬仪：每200m测4点4宽 度（mm）不小于设计值米尺：每200m测4处5平 整 度（mm）153m直尺：每200m测4断面6横 坡（%）0.3水准仪：每200m测4断面7强度（Mpa）符合设计要求5.1.10养生成型后立即铺塑料薄膜养护，洒水养生七天，经常保持湿润，除洒水车外禁止其他车辆通行。灰土垫层分层施工时，下层石灰稳定土碾压完成后，立即铺筑上一层灰土垫层，不需专门的养生期。5.2 建筑垃圾路基填筑施工5.2.1一般规定5.2.1 .1 路堤填筑采用配套的机械化施工，形成装、运、摊、平、压等程序机械化流水作业，纵向分段、水平分层、由低向高、逐层填筑。5.2.1.2 路基施工应选择具有相关工程经验丰富的技术人员和施工机具设备实力雄厚的单位完成。5.2.1.3 每道施工工序完工后应进行全面质量检查，合格后方可进入下道工序施工。经检查不合格时，须返工或修复，直至检验合格后方可进行工序转换。5.2.1.4路基施工过程中应有专人清捡建筑垃圾填料中混有的钢筋、塑料袋、木材、泡沫轻物质等杂物。5.2.1.5 施工工期安排应尽可能避开雨季。施工中遇大量降水时必须立即停工，完善临时排水系统保证路基施工过程中不漫流、不聚积。施工场地的临时纵向排水应结合永久排水沟位置布置，路基填筑前在永久排水沟位置处开挖界沟作为临时排水沟。横向排水措施宜在路基分层填筑时每层做成4%的排水横坡，每工作日结束前人工在路肩处做临时阻水埂，在急流槽位置处开口做临时急流槽，将地面水汇集后，沿边坡排入坡脚排水沟。在消除降水产生的影响后，才能重新施工。5.3 试验段施工5.3.1 该试验段长200m，目的确保路基填筑的施工工艺和施工质量控制指标。建筑垃圾路基填筑断面图测量沉降差 确定碾压遍数和摊铺层厚施工准备测量放线地基处理恢复中线 按方格及摊铺层厚撒布填料推土机、平地机整平碾压路床路堤检测压实度检测孔隙率测量沉降差 路基施工质量检查路基交工验收5.3.2 建筑垃圾填筑路基试验路段的施工工艺流程可采用表四所示流程。增加碾压遍数不合格表四 建筑垃圾填筑路基试验路段施工工艺流程图5.4 施工前准备5.4.1 施工前，按规范要求对清除原地面表层植被进行清表，挖除树根及杂草，并将挖除的表层土集中堆放。原地面的低洼和坑洞，必须经仔细填补及压实；对于松散处应松土晾晒并重新碾压，达到规定压实度要求。5.4.2 清表后应做好填前压实，压实度不应小于90%。压实后按设计桩位恢复中线及边线，直线段每20m设一桩，并在两侧路肩边缘处设置指示桩；进行水平测量，在两侧指示桩上标示出每层边缘的设计高程。5.4.3 清表后应进行地基处理，地基处理采用灰土挤密桩及8%灰土垫层进行施工。5.4.4 路基填筑前应备足建筑垃圾填料，其技术要求如下表五 建筑垃圾路基填料的技术要求序号检查项目规定值或允许值试验方法1含水量(%)JTG E40-2007 公路土工试验规程2特征含水率液限50%塑性指数26JTG E40-2007 公路土工试验规程3不均匀系数不均匀系数5JTG E40-2007 公路土工试验规程4最大干密度室内试验确定JTG E40-2007 公路土工试验规程5最佳含水量室内试验确定JTG E40-2007 公路土工试验规程6颗粒分析见本指南表3.3.1规定JTG E40-2007 公路土工试验规程7组分分析目测挑拣称重8承载比上路床CBR8下路床CBR5JTG E40-2007 公路土工试验规程9压碎值(%)路床40路堤50JTJ058-2000公路工程集料试验规程10细化率(%)40见批注11有机质含量(%)5.0JTG E40-2007 公路土工试验规程12易溶盐含量(%)0.3JTG E40-2007 公路土工试验规程13杂物含量(%)1.0目测挑拣称重注： 特征含水率指粒径小于4.75mm细料的液限、塑限、塑性指数。 组分指将建筑垃圾填料中的砖块、混凝土块、砂浆颗粒和土； 承载比试验仅适用于路床的建筑垃圾填料； 压碎值大于40%时，应进行细化率试验。细化率试验采用粒径为2040mm，用重型击实方法击实98次制作试件，施加荷重300kPa，在105条件下烘8h，浸水24h，进行干湿循环试验，3次循环后通过2.36mm的干重与原试件的干重的百分比表示细化率，不宜大于40%。细化率指干湿循环试验后通过2mm筛孔的干重与原试件的干重的百分比；在室内做标准击实，和表面振实试验，经试验得出不同含石量的最大干密度和最佳含水率。经室内掺量以20%、40%、50%、60%、80%5个不同含水率得出相应的曲线方程式。用以控制现场的压实度。 采用建筑垃圾填料粒径小于4.75mm细料进行有机质含量和易溶盐含量试验。 杂物指建筑垃圾填料中除混凝土、砂浆、砖瓦、石和土之外的其他物质，包括塑料袋、钢筋、木材、泡沫轻物质等。5.5.5 根据建筑垃圾填料的每层厚度和压实度标准，按照试验室确定的建筑垃圾填料组成计算其单位面积的重量及用量，最后换算成单位面积的体积用量。5.7 布料及整平5.7.1 布料时应根据勘设的路中线用白灰划出方格线，路基最大压实厚度规定及路基宽度计算每个方格所需的填料数量和卸车数量。 5.7.2 卸料时采取路堤全宽水平分层，先低后高，先两侧后中央。现场设专人指挥填料调配，将填料按照试验段长度均匀卸在试验段方格内，并及时测出建筑垃圾填料的含水量。5.7.3 卸料后立即采用大功率推土机进行初平，初平后再撒布一层5cm厚的建筑垃圾细料，并采用光轮压路机稳压12遍，最后采用平地机进行精平。5.7.4 采用平地机整平时应沿路线纵向方向保持中间高两边低，路基横向做成设计要求的横坡。整平后要求路基填料层应无明显的高差台阶。5.7.5 填料粒径应不超过压实厚度的2/3。表六 建筑垃圾路基每层最大压实厚度填料应用部位路床顶面以下深度/m最大压实厚度（cm）路床00.820路堤0.8305.7.6 在整平过程中，如发现超粒径骨料，应清理出路基施工作业区域。对不平整处应配合人工用建筑垃圾细料找平。5.8 碾压5.8.1 配备20t以上单钢轮振动压路机1台，22t以上振动羊角碾压路机1台，确保与路基铺筑能力相匹配。5.8.2 根据布料时测得建筑垃圾填料的含水量和实验室确定的最佳含水量，填料在碾压前应采用洒水车进行洒水，以保证其含水量处于最佳含水量2%之内。洒水应均匀，防止出现局部水分过多现象。5.8.3 碾压按照“先边缘后中间，先慢后快”的原则进行，压实路线纵向互相平行，反复碾压。横向接头重叠0.40.5m，前后相邻两区段间纵向重叠2.05.0m。具体碾压方案见表七。碾压遍数应通过试验路段最终确定。表七 路基碾压方案阶段压路机类型及组合碾压速度工艺要求稳压单钢轮压路机46km/h紧跟平地机复压羊角碾压路机24km/h先弱振再强振终压单钢轮压路机24km/h 以无明显轮迹，相邻两次振动碾压前后的标高差值不大于2mm为停压标准注：压路机在碾压开始时宜用慢速。5.8.4 每层碾压时应测量高程，按20m观测一个断面，每个断面布设不少于6个点；采用20t以上的振动压路机，各点在相邻两次振动碾压前后的高程差值在2mm内可停止碾压。否则应增加碾压遍数，直至满足要求。5.8.5 路床碾压过程中每层采用灌砂法检测压实度，压实度不应小于96%；路堤碾压过程中每层采用孔隙率检测压实度，路堤孔隙率不应大于20%。（1）压实度灌砂法是目前路基压实度检测的常规方法，应用比较成熟，由于受建筑垃圾再生材料粒径的限制，本次试验段采用灌砂法进行路床碾压后的密度检测，对其作为填筑质量检测指标的适宜性进行分析评价。同时，采用灌水法对路堤碾压后填料的孔隙率进行测试。由于建筑垃圾再生材料是不均匀的，在同一压实条件下，干密度指标是不同的，若仍用某一干密度作为设计和施工质控标准，必然出现对易于压实的土石料（砖块），压实后的干密度值容易达到，而压实结果是偏松的，对不易压实的土石料（混凝土块），压实干密度不易达到，而压实结果是偏紧密的，这样形成不均匀土建筑垃圾再生材料在同一压实条件下，紧密程度不同，容易发生不均匀变形，危及路基安全。鉴于此种情况，对不均匀建筑垃圾再生材料，不用某一固定干密度值作为设计和施工质控指标，而是采用相对压实度（以往称相对密度）作为设计标准和施工质控的依据。一般Dr应达到0.65，即中密程度。 压实度计算公式：D=d/dmax式中：D-压实度，以小数计； d-压实后土石料干密度，g/cm3； dmax-最大干密度，以小数计。 相对压实度Dr=dmax（d-dmin）/d（dmax-dmin）式中：dmax-最大干密度，g/cm3； dmin-最小干密度，g/cm3。灌沙法压实度测试（2）路基沉降观测为监测路基稳定性,每隔50m路基设置3个沉降观测点（道路两侧路肩边每侧各1点,道路中心线1点，测点底端埋设在路基顶层以下0.45m，露出地面0.05m）。观测装置由钢板（底板尺寸为5050，厚1）和焊接在钢板上的钢管组成。采用水准仪按国家一等精密水准测量方法测量埋设就位的沉降板测杆杆顶标高作为初始读数，观测沉降位移，并在公路运营期间观察边坡的完整情况、破坏情况，跟踪路基的沉降情况。路基填筑完毕，前3个月内每3天观测一次，3个月后7天观测一次，半年后15天观测一次，一直观测到全线通车。路基碾压沉降差测试（3）路基回弹模量测试路基回弹模量E0是路面结构设计的重要参数，其取值大小对路面结构厚度有较大的影响，本次试验段拟采用动态变形模量测试仪对路基承载力进行测试，直接测出路基承载力指标动态变形模量Evd值，也可间接快速检测地基系数K30值。通过分析建筑垃圾填筑路基动态回弹模量Evd与压实度的关系，对建筑垃圾填筑路基压实质量的快速评定进行可行性分析论证。EVD动态回弹模量测试其次，通过现场承载板法测试路基整体的回弹模量，在现场路基表面，通过承载板对路基逐级加载、卸载的方法，测出每级荷载下相应的路基回弹变形值，经过计算求得路基回弹模量。以便了解建筑垃圾路基的强度特性，同时进一步积累资料。现场承载板法路基回弹模量测试（4）弯沉测试采用贝克曼梁测定路基的回弹弯沉，确定路基碾压强度是否满足设计要求。标准车，双轴，后轴双侧4轮车的载重车。测试车应采用后轴10t标准轴载BZZ-100的汽车。轮胎充气压力0.70.05MPa。路基回弹弯沉测试（5）路基现场CBR试验（贯入法）我国将CBR作为路基填料选择的依据，采用现场CBR方法测试路基强度和承载力，启动千斤顶，使贯入杆以1mm/min的速度压入路基，记录不同贯入量及相应荷载。可为后续现场CBR强度与室内CBR强度的差异比较，进一步深入分析含水量不同，边界条件不同对路基强度的影响提供依据。现场CBR测试（6）动力触探法动力触探是一种原位测试方法，其原理是利用一定的落锤能量，将一定尺寸一定形状的探头打入路基中，根据打入的难易程度（可用贯入度、锤击数或动贯入阻力来表示）来判定土层性质。重型动力触探试验设备主要有圆锥头、触探杆和穿心锤。其试验要点是：使穿心锤（重为63.5kg）从76cm的落距上自由落下，将触探杆竖直打入路基检测层中，记录每打入路基层30cm的锤击数N63.5，具有轻便、易行、快速、准确等特点。由于建筑垃圾填筑路基压实层厚度恰好接近30cm，因此适宜采用动力触探法作为每层路基压实层的碾压质量评定方法之一。路基动力触探测试四、施工质量检查与验收1. 一般规定1.1 施工应按照全面质量管理的要求，建立健全有效的质量保证体系，对施工各阶段的质量进行检查、控制，以达到规定的质量标准。1.2 施工质量宜采用施工参数（压实功率、碾压速度、压实遍数、铺筑层厚等）与施工质量检测联合控制。1.3 施工质量检测与路基施工顺序同步进行，对于分层施工的路基应在施工结束后进行过程检测。1.4 路基施工过程中的每一压实层，可采用试验路段确定的工艺流程和工艺参数，控制压实过程。1.5 路堤压实质量可以采用压实沉降差和孔隙率进行检测，孔隙率的检测采用水袋法；路床压实质量可以采用压实沉降差和压实度进行检测，压实度的检测采用灌砂法。1.6 建筑垃圾填筑路基表面层应平整、密实，无明显凹凸现象，无粒料离析现象；路床顶面横坡与路拱横坡一致。2.施工过程质量检查路基施工过程应加强对建筑垃圾填料和每个施工环节的检查，具体检查项目见表八。表八 建筑垃圾路基施工质量检查项目项次检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率1外观 表面平整密实，不得有明显的轮迹、沉降等缺陷，且无明显的骨料离析现象目测：每2000m2检测6处2几何尺寸纵断高程(