铁路高填方路堤加筋土路肩挡土墙施工工法

1、铁路高填方路堤加筋土路肩挡土墙施工工法中铁十五局集团五公司李合亮摘要:西安铁路枢纽新建北环线IDK63+360IDK63+595,是全线路基工程最复杂地段。该段因地裂缝问题,铁道部批复将高架桥改为路基通过,填方高度18m。为了节约用地,少拆迁(村中央通过和美化环境,下部8m设计为加筋土路肩挡土墙,上部10m为拱型骨架护坡。本工法概括总结了此段工程部分基础处理及加筋土路肩挡土墙施工工艺,由于是首次在铁路工程中使用该工艺,不足之处在所难免,其工法仅供参考。关键词:高填方加筋土挡墙施工工法1前言加筋土路肩挡土墙是利用加筋土技术修建的一种支挡构筑物,加筋土是在土中加入拉筋带的复合土,它利用拉筋带与土之

2、间的摩擦作用及面板、土体、拉筋间的互相制约作用,改善土体的变形条件和提高土体的工程性能,从而达到稳定土体、平衡挡土墙结构内力的目的,保持路基稳定、耐久。(见图1中铁十五局集团有限公司在西安铁路枢纽新建北环线站前三标IDK63+360IDK63+595段18m高填方、IDK50+700IDK51+300段路堤工程施工中,首次采用加筋土挡墙施工技术,该项技术具有占地少、拆迁少、减少路基填方量、外形美观、施工工艺单一、质量可靠等优点,其社会效益尤为显著。本工法以IDK63+360 IDK63+595段18m高填方施工实际总结形成。2工法特点(1施工所用机具简单,除一般路基填筑所需施工机械外,自制若干

3、辆简易手推车吊装挡墙面板即可。(2工艺流程清晰,能形成程序化、标准化作业,操作者和管理者易于掌握,质量容易控制。(3工序紧凑,施工速度快,工效高,确保工期。3适用范围本工法适用于新建铁路、公路以黄土为填料的地区修建较高的路肩墙工程以及新建桥台、引桥加筋土挡墙工程。4工艺原理4.1力学分析(见图2沿主动破裂面BC将墙体分为主动区和稳定区,下滑土棱体ABC 自重产生的水平推力对每一层拉筋形成拉力T,欲将拉筋从土中拔出,而稳定区土体与筋带的摩擦阻力阻止拉筋被拔出。如果每一层拉筋与土体的摩擦阻力均能抵抗相应的土推力,则整个墙体就不会出现BC滑动面,加筋土体的内部稳定就有保证。图2加筋土挡墙受力分析图技

4、术类4.2工艺原理在土体中分层加入一定量的具有较高抗拉强度和耐久性好的拉筋,拉紧锚固后,机械配合摊铺填料,经分层摊铺、充分碾压,使填料与拉筋之间产生摩擦作用,约束土体的侧向膨胀,提高土体的抗压、抗剪能力,从而使面板、筋带、土体之间连接可靠,构成互相制约的整体结构。加筋土结构是柔性结构,它能承受很大的沉降而不致对加筋土结构产生危害。在填料将拉筋埋入后,滑动的土体通过填料与拉筋之间的摩擦作用把拉筋锚固在土中,形成整体稳定结构。4.33材质要求土体中加筋为高密度聚乙烯单向土工格栅,其质控抗拉强度为Tgu120KN/m,具有一定的柔性,不易产生脆性破坏,有较好的耐腐蚀性及耐久性。5施工工艺5.1工艺流

5、程(见图45.2施工要点5.2.1施工准备(1本工法除常规的施工准备外,需要进一步进行图纸核对,做好现场调查,尽早着手地基加固及面板预制工作。(2编制实施性施工组织设计,优化施工组织,并对作业人员进行必要的岗位培训。(3熟悉掌握设计标准、质量标准、施工规范。(4根据工程任务大小,确定加工吊装小车(如图3数量。5.2.2地基加固处理本工程处于大泉地裂缝地段,是铁道部特批的桥改路段。鉴于18m高填方,设计对地基做了特殊处理。根据该地段实际情况,采用了冲击碾压、灰土挤密桩、石灰桩、2:8灰土换填和土工格室等复合型地基处理方法。本工法仅对石灰桩和土工格室施工概述如下:(1石灰桩处理地基填料及成孔夯实设

6、备根据设计要求在IDK63+507IDK63+555段用石灰桩进行地基加固,桩长8.0m,桩径0.4m,桩间距1.0m,按梅花型布置,桩设置范围为路基挡土墙墙址外4m,石灰桩掺和料为生石灰:粉煤灰:水泥=1:1:0.05。成孔采用1.2t柴油打桩机,填料夯实采用卷扬机提升式夯实机。施工方法施工前先根据设计要求在施工范围内定出桩位网格线,作为桩孔控制的依据。石灰桩施工顺序为先外排后内排,先周边后中间,同排内应间隔12孔进行,以免因振动挤压造成相邻孔缩孔或坍孔。成孔后应清底夯实、夯实次数不小于8击,并立即夯填填料。填料要求分层回填、分层夯实,每层回填厚度为2030cm,落锤高度不小于2.0m,每层

7、夯实不少于10锤,施工时每层以量斗定量向孔内下料,逐层夯实。(2土工格室施工根据设计文件要求在路堤下部通铺3层土工格室,格室层间距0.3m,层间及格室内夯填2:8灰土改良土封闭,土工格室采用高密度聚乙烯材料,规格为150×400 (高度×焊距,片才拉伸强度不小于25MPa,焊缝抗拉强度不小于10N/。在基底处理完毕后,人工铺设第一层土工格室,拉紧后用35长16钢钎固定,然后人工向格室内填筑2: 8灰土。为保证土工格室内填料的密实度,在施工时人工采用直径14的平底锤(普通钢管下端焊1厚钢板夯实,待夯实后上部松铺填料,然后采用中型压路机碾压密实,直至达到设计要求压实度(89%。

8、5.2.3基础施工(1先对加筋土挡墙进行详细测量定位,标出基槽开挖线和开挖深度,人工配合机械将基槽开挖至设计基底标高,对基础底面的地基进行承载力检测,承载力满足设计要求后,换填3:7灰土至设计标高。(2在已换填好的3:7灰土上立模浇筑C25基础混凝土,基础按照设计要求每隔4m设置一道伸缩缝,缝宽2cm,伸缩缝必须做成垂直通缝,并用沥青麻丝填塞密实。(3基础浇筑时,要控制好基础顶面的标高,基顶!"西铁科技增刊/2006高程误差不大于±10。(4施工时除要求基础表面应平整外,特别注意的是在基础顶面中间位置处沿墙轴线方向预留一道梯形槽(下底8cm,上底10cm,高6cm,且要求位

9、置准确,线条直顺,尺寸符合要求,以便上部墙体面板砌筑。5.2.4面板安装(1第一层面板安装安装第一层面板前,应在干净的混凝土基础顶面准确划出面板外边缘线,曲线地段应适当加密控制点,然后在外边缘线上定点进行水平测量,按板长划线分割、平整面板基座,如有不平整处应提前用水泥砂浆调平。面板安装从墙端和沉降缝两侧开始,两个端块面板初步安好后,挂线用自行加工的小型吊装设备吊装中间块件,面板采用水泥砂浆砌筑,竖向砌筑缝不得大于3毫米(工艺流程见图4。该层全部面板安装好后,即可按下列工序顺序施工:筋带铺设-填料-压实-校正面板-安装另一层面板。安装时单块面板倾斜度为1:0.1作为填料压实时面板在侧向压力作用下

10、的变形值。但任何情况下严禁面板外倾。面板安砌时内侧水平缝、竖缝全部勾缝处理,面板外侧简单勾缝保持整洁。同层相邻面板高差不得大于5mm,轴线偏差每20延米不大于10mm。当缝宽较大时采用沥青软木填塞,安装缝应均匀、平顺、美观。砌筑时不得在未完成填土作业的面板上安装上一层面板,同时严禁在面板下支垫碎石块或铁片的方法调整水平误差,以免造成应力集中,损坏面板。(2以后每层面板的安装安装方法同第一层。每层安装完毕填料碾压稳定后,应对面板的水平和坡度用挂线法检查、校对。以后每三层面板安装完毕均应全面检查一次安砌质量,超过规定的必须纠正,检查项目主要包括轴线偏差、坡度、水平(水平误差应逐层调整不得将误差累积

11、后总调整、面板破损情况、相邻面板高差、缝宽等,各项指标允许偏差与第一层相同。5.2.5筋带铺设(1将预制块内的拉筋铺设在压实整平的填料上,不得重叠、卷曲或折曲。铺设方向与挡墙纵向轴线垂直,并用同材料连接棒连接延长拉筋,使之达到设计长度(11m,以保证拉筋带均匀受力和共同发挥作用。拉筋带在加筋体中应尽可能均匀分布,保证加筋体能发挥整体作用。(2筋带铺设后,用少量填料从外向内进行填料(以保压住根部,再在尾端张拉一次不宜拉得太紧,然后将尾端(11m处用竹钎固定(最下四层为通铺,搭接长度2m,使得筋带不会卷曲或折曲。当摊铺填料后,取出竹钎,下次再用。(3拉筋带与面板的连接应牢固、可靠并且易于拉紧、拉直

12、。(4拉筋带在铺设时,下层填料要压实整平,其横向倾斜度以不大于5%为宜。5.2.6填料的摊铺、碾压(1填料种类要求填料易压实,稳定性好。填料中的块体的最大块径以不超过分层厚度的1/3为宜,相应图4加筋挡墙施工工艺流程图粒径的块体的总含量不大于15%,且最大粒径不得大于10cm。(2加筋土工程填料的压实是加筋土工程成败的关键,为保证填料的压实,填料应分层回填和分层碾压。(3拉筋带分层铺设的虚铺厚度一般为40cm左右,最大不超过50cm(压实后为30cm。(4压路机运行方向应平行于墙面板,下一次碾压的轮迹应与上一次碾压的轮迹重叠轮迹宽度的1/3。(5第一遍先轻压,使拉筋带位置在填料中能完全固定,然

13、后再重压。(6碾压时从拉筋带中部逐步压向尾部,再碾压靠近面板部位,轻压后再全面碾压。碾压的遍数以填料碾压后达到规定的压实度为准。压实机械禁止采用羊足碾。(7距面板1.0m范围内及拐角压路机无法压实处,采用轻型压路机械及机械夯配合压实。(8当采用机械卸料、摊铺时,必须铺以人工作业,人工作业是就近将填料搬运和摊铺在拉筋带上,当推土机摊铺填料时,拉筋带上填料的覆盖厚度不得小于200mm,未压实的加筋体,一般不允许运输车辆在上面行驶,若需临时行驶,则填料厚度不得小于300mm,同时其车速不得大于5km/h,并不准急刹车,以免造成拉筋带的错位。(9填料碾压时含水率应控制在最佳含水率左右,正式碾压前一般先

14、进行试碾压,以便取得有关施工参数或经验,用来指导大面积施工。5.2.7帽石施工帽石和基础混凝土的施工方法基本相同,仅需在施工混凝土前每隔4.0m预留栏杆安装孔一个,孔深35,22×22方孔。5.2.8加筋土挡墙以上10m路堤填筑加筋土挡墙以上路基填筑时,采用双向土工格栅加固路基边坡(两侧边坡内各铺4m,每0.6m铺一层,顶三层为通铺,材质为聚丙烯,其质控抗拉强度:纵向、横向均不小于40KN/m,铺设及填土碾压方法与上述内容基本相同,在此不予重述。6机具设备(见表17劳动组织实行两班制作业,劳动组织见表2。表1机具设备序号机具名称规格型号单位数量备注1柴油打桩机1.2t台4地基处理2卷

15、扬机式夯实机自制台8地基处理3推土机D8L台14推土机D80-12台25压路机CA25D台26挖掘机CAT320L台27平地机PY160A台18自卸汽车15T台809洒水车5T台110装载机ZL50台311手扶小型夯实机TV80NK台412小型压路机1T台113混凝土拌合机JDY500台1搅拌混凝土14农用三轮车台10运输面板15插入式震动棒套6振捣混凝土16小型吊装车自制辆12安装运输面板17K30荷载仪台118灌砂法测定仪套319轻型动力触探仪台2序号工种人数分工1混凝土工12预制面板,灌注基础、帽石混凝土2模板工8立基础、帽石模板3砌筑工30面板、构件安装4普工80拉筋下料、摊铺、固定、

16、运输、夯实等5机械司机视车数定地基加固、土方施工、材料运输6测试人员居测量放样、现场试验检测7质量检查员2负责各个工序质量控制及检查8技术负责人4技术指导、协调各个工序,解决技术问题9指挥人员2现场指挥及调度表2劳动组织!"西铁科技增刊/20068质量控制加筋挡墙施工质量的关键在于其施工过程中筋带连接布置、填料压实度及筋带原材料质量控制。另外,面板预制及砌筑质量也直接影响到工程整体外观质量。在施工过程中建立了6个质量控制检查表(基底检查项目及标准;基础工程质量检查项目及标准;面板安装质量检查项目及标准;拉筋铺设质量检查项目及标准;填料压实质量检查项目及标准;面板预制质量检查项目及标准

17、,分别对各道工序给予严格控制(表格略。9安全措施(1加强对施工人员进行安全教育,树立安全第一的思想,文明施工。(2建立健全安全领导机构,分工明确,责任到人。(3机械填筑时在填土边缘设置安全标识杆。(4严格规定机械行走路线,设置明显的界限标桩,防止互相干扰和碰撞。(5作业前对所有施工机械设备进行详细检查,严禁“带病”作业。(6夜间作业时,机械上应装有足够亮度的照明设备,作业现场有照明设施,工作视线不清时不得作业。(7挡墙砌筑区域内闲杂人等一律不得入内。10效益分析施工过程和施工质量。加筋土挡墙的施工过程是拼装、填土碾压过程,很适合于机械化施工,而且面板、拉筋带、连接件等构件,全部可以实现工厂化生产,既能保证构件质量,还可降低原材料消耗,节省大量人力、物力,施工速度快,工期短,施工质量容易保证。加筋土挡墙的近乎垂直布置,一方面可以减少占地面积、节约填方,另一方面在不允许开挖的地区又可以实施修建工程,这在城市防洪工程、道路建设和地价昂贵的地区,有其显著的社会效益。加筋土挡墙与传统混凝土支挡结构比较,其开挖工程量小,自重小,预制方便,节省工程造价,经济效益显著。(详见表3加筋挡土墙与一般路基比较一览表(表311工程实例西安铁路枢纽新建北环线工程站前三标段,IDK63+ 360IDK