《路基填筑施工》PPT课件.ppt
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1、中铁四局集团有限公司,铁路路基施工技术,彭宏伟,第三章 路堤填筑及路堑开挖,二 路堤填筑施工,一 填筑施工准备,三 特殊路基施工,四 路堑施工,五 相关配套工程施工,六 季节性施工,路基的变形控制(刚度),路基填土压密下沉,行车引起的基床累计下沉,地基下沉引起的工后沉降,地基类型处理措施填土高度施工周期,处理类型置换率桩强度桩深度,无砟轨道(300Km/h):一般地段工后沉降15mm,过渡段5mm,有砟轨道(250Km/h):一般地段工后沉降10cm,过渡段5cm,年沉降3cm,填料材质压实质量,有砟改无砟填料材质压实质量,双线路基路堤标准横断面示意图,双线路基路堤和路堑标准横断面示意图,粒径
2、0.5mm,一 填筑施工准备,1.土工试验,路基工程施工前,应对取土场路堤填料进行土工试验,确定填料名称、分类、工程性质等,与设计规定值、规范允许值加以比较,选定填料最大干密度、最佳含水量等各项指标。,颗粒分析试验,压实试验,筛分析法、密度计法,最大干密度、最佳含水量,击实曲线,界限含水率试验,液限塑性,液限指标塑性指标,无侧限抗压强度试验,水泥(石粉)剂量测定,粒组粒径及质量分布,改良土,土的最优含水量和最大干密度不是常量,随着击实功增加,土最大干密度增加,最优含水量逐渐减少,2.填筑工艺性试验,填筑工艺性试验,是将设计标准和室内试验数据转化为施工控制参数的必要环节,在大规模施工之前,或材料
3、来源发生变化后,均应按规定进行现场工艺性试验,以确保填筑工艺,保证填筑质量。,代表性施工段,100m,编制方案,对比试验,合理的虚铺厚度,合理的压实厚度,最经济的压实遍数,最佳含水量,最佳的机械组合,合理的机械走行速度,合理的分段长度,合理的施工控制方法,六种路堤填筑工艺性试验:,1).基床以下填料填筑压实工艺试验;,2).基床底层填筑压实工艺试验;,3).基床表层级配碎石填筑压实工艺试验;,4).基床表层沥青混凝土填筑压实工艺试验;,5).过渡段填筑工艺试验;,6).改良土填筑工艺试验。,基床底层工艺试验,基床表层工艺试验,基床表层沥青混凝土工艺试验,过渡段工艺试验,改良土工艺试验,2.填筑
4、工艺性试验,d(mm),巨粒,60,60,粗,中,细,粗砾,粗粒,0.075,细粒,粉粒,粘粒,胶粒,0.002,0.005,0.075,2,细,中,粗,0.25,0.5,细砾,二 路堤填筑施工,1 路堤填料,风化、搬运、沉积,地质成岩作用,5,20,岩石,土,碎石,200,块石,岩石碎石类土砂土粉土粘性土有机土,碎石类土,级配好为A组填料,级配不好为B类土,细粒含量30%为C类土,路堤填料分类,块石类,碎石类,砾石类,级配:不均匀系数和曲率系数,细粒:粘粒直径不大于0.075mm,岩石碎石类土砂类土粉土粘性土有机土,粒径大于0.5mm的颗粒超过全质量50%,土的名称 粒组含量,砾砂粗砂中砂细
5、砂粉砂,粒径大于0.075mm的颗粒超过全质量85%,粒径大于0.25mm的颗粒超过全质量50%,粒径大于0.075mm的颗粒超过全质量50%,粒径大于2mm的颗粒占全质量25%50%,细粒土不得直接用于路堤填料,C组需改良。,砂类土,级配好为A组填料,级配不好为B组填料,细砂中细粒含量5%15%(或级配不良)为C类土;粉砂为C类土。,路堤填料分类,基床以下,基床底层,A、B组填料,C组碎石类、砾石类土,C组细粒土改良,A、B组填料,改良土,基床表层,级配碎石,级配砂砾石,沥青混凝土,无砟轨道,路堤填料规定,硬、软岩碎石,级配好,粒径15cm。,过渡段,级配砂砾石,级配碎石,沥青混凝土,块石级
6、配好,粒径10cm。,过渡段内与级配碎石连接段采用A、B组填料。粒径10cm。,路堤填料抽样检验,粗粒土,改良土,级配碎石,沥青混凝土,10000m3,颗粒级配、颗粒密度,2000m3,颗粒级配、颗粒密度,针状、片状颗粒含量,黏土团及有机物含量,砂3000m3,含泥量及筛分,砂类土5000m3,碎石类土10000m3,颗粒级配、颗粒密度,液塑限、击实试验,外掺料200t,配合比5000m3,筛分试验,相关试验,矿料200m3,沥青100t,客专沥青混凝土技术条件,(产品检验 进场检验 使用前检验),2.基床以下路堤填筑,填筑施工工艺流程图,施工顺序,纵向施工顺序示意图,下层面处理,卸料,摊铺,
7、静压,振压,终压,精平,基底处理,施工准备:1.测量放线2.组织准备3.技术准备4.物资准备5.土木试验 6.技术交底,人、机、料、法、环,技术交底,压路机司机,碾压里程范围,压实遍数,机械走行速度,压实顺序,纵横向重叠长度,安全注意事项,技术员,直线地段,碾压顺序,先两侧后中间,先慢后快,先静压后振动。,曲线地段,曲线内侧向外侧 先慢后快,先静压后振动。,曲线内侧,曲线外侧,碾压要求,纵断面,平面,速度4Km/h,每层填筑时,应向路基两侧做4%的人字横向排水坡。,平地机整平修正时易将粗集料刮到表面,造成离析和粗细集料成“窝”或“带”,平地机来回刮平的次数越多,离析现象愈严重,平整时应设23人
8、小组负责消除平地机整形后的“窝”或“带”。,当路堤高度小于基床厚度(3.0m)时,应按设计进行整平碾压、夯实、翻挖回填、换填或其他加固措施。,其他要求,控制填土速率,路堤中心地面沉降速率不大于10mm/每昼夜,坡脚水平位移速率不大于5mm/每昼夜。,公路软土地基路堤设计及施工规范(GTJ017),实践证明:对于沉降量比较大的软土地基,应采用这个标准。,检验签证,有砟轨道采用K30和K(或n)作为控制指标;无砟轨道采用K30、K(或n)和Ev2作为控制指标。,路基压实质量控制的目的是对路基的承载能力和沉降变形进行控制,保持线路稳定与平顺,保证列车能安全、舒适、高速运行,而控制和检测压实质量的标准
9、、方法和设备,则是保证压实质量的途径和措施。,物理指标有压实系数K、孔隙率n二种,力学指标有地基系数K30、动态变形模量 Evd、二次变形模量Ev2三种。,日本检测手段:K30和压实度K;德国及法国检测手段:Ev2、Evd。,地基系数K30:土体表面在平面压力作用下产生的可压缩性的大小。它是用直径为300mm的刚性承载板进行静压平板载荷试验,取第一次加载测得的应力位移(q-s)曲线上s为125mm时所对应的荷载Qs,按K30Qs125计算得出,单位是MPam。直观表征路基刚度和承载力。,K30平板载荷试验适用于粒径不大于载荷板直径14(7.5cm)的各类土和土石混合填料。(与验标关系),地基系
10、数K30,K30平板载荷试验的测试有效深度范围为4050cm。(与验标关系),颗粒不均匀的碎石土,难以得出准确可靠的K30检测测试结果。,碾压完毕后,路基含水量高,K30测试结果小;含水量低,K30测试结果大。离散性大、重复性差。压后24小时后检测。,二次变形模量Ev2:通过圆形承载板和加载装置对土路基进行静态平板载荷试验,一次加载和卸载后,再进行二次加载,用测得的二次加载应力一位移(a-s)曲线来计算Ev2值的试验方法。一次加载消除土体部分塑性变形,得到的二次加载曲线更能反映土体弹性变形能力。单位是MPa。,二次变形模量Ev2,适用于粒径不大于载荷板直径14(7.5cm)的各类土和土石混合填
11、料。,K30,第一次加载曲线,包含塑性变形,Ev2,第二次加载曲线,弹性变形,测试有效深度范围为4050cm。,路基在运营条件下承受反复循环荷载动载作用,Ev2更接近实际荷载形式,理论上Ev2比K30更适合做为路基刚度检测指标。,K30实践经验丰富,现阶段仍以K30试验为主。,动态变形模量Evd,高速铁路,动荷载产生的冲击力对路基的影响明显,路基的稳定性和变形问题主要是由动荷载引起的,采用模拟列车运行时产生的动应力及动应变形指标作为路基的填筑质量检测标准将更科学合理、更符合实际情况。,采用一定质量的落锤,从一定高度自由落下,通过阻尼装置、承载板对路基产生瞬间的冲击,使路基产生沉陷。模拟高速列车
12、对路基产生的瞬时动应力进行动载测试,能够反映土体的实际受力情况。其荷载板下的最大动应力0.1Mpa,与高速铁路设计的土的动应力相符。以此计算路基的动态变形模量Evd指标。,适用于粒径不大于载荷板直径14(7.5cm)的各类土和土石混合填料。,测试有效深度范围为4050cm。,基床以下路堤填筑压实标准,压实指标,压实指标,填料,K30(MPa/m),K30(MPa/m),改良细粒土,0.92,3.基床底层路堤填筑,当采用碎石类和砾石类填筑时,分层的最大压实厚度不应大于35cm,当采用砂类土和改良细粒土填筑时,分层的最大压实厚度不应大于30cm,分层填筑的最小压实厚度不宜小于10cm。,填筑压实工
13、艺流程按照基床以下路堤压实要求组织进行。,3.基床底层路堤填筑,基床底层路堤填筑压实标准,0.95,填料,压实指标,0.95,K30(MPa/m),K30(MPa/m),粗粒土,填料,4.基床表层路堤填筑,高速铁路以变形控制做为主要控制因素设计,基床表层的材质和强度应能承受列车荷载的长期作用,刚度应使列车运行时产生的弹性变形控制在一定范围内,厚度应使扩散到其底层面上的动应力不超出基床底层土的承载能力,并能防止道碴压入基床及基床土进入道床,防止地表水侵入基床土中导致基床软化及产生翻浆冒泥等基床病害。,研究标明,如基床底层土的压实度能达到100%,基床表层厚度约需0.6m,如果压实度达到95%,基
14、床表层厚度需要0.8m以上,综合考虑路基顶面变形控制与基床表层下填土动强度因素,当基床表层材料的变形为180MPa,土基变形模量为36MPa时,基床表层设计厚度为0.7m。,在客运专线有砟轨道中,路基面上设置沥青混凝土防渗层,一般情况下基床表层由510cm厚的沥青混凝土和6560cm厚的级配碎石(级配砾石)组成,有砟轨道路基面全宽设置沥青混凝土。无咋轨道基床表层厚度与混凝土支撑层的总厚度不小于0.7m,在混凝土支撑层至路肩和两线间路基面设置沥青混凝土防渗层。这是铁路路基工程中首次引入沥青混凝土的内容。,日本采用5cm沥青混凝土防渗层,并认为路面以下3m后,动应力折减到10%。,4.1基床表层级
15、配碎石填筑,级配碎石搅拌和储运,级配碎石优先采用厂拌法生产。一般采用稳定土厂拌设备,装载机配合上料,电脑程控计量,厂拌计量设备要经计量单位核准,并有专人操作维修,日常应对计量仪器进行校核。,在生产厂、搅拌场、搅拌设备料斗内,集料储备应分类存放、相互隔开。其中石屑应现用现备,防止因多备造成下雨水化板结失去胶粘力。,为确保材料清洁,在堆放场地要防止粘土、杂物及粉尘渗入;装料时要防止将泥土铲入;装车前车内要进行清扫,车厢应严密,防止小颗粒渗漏。,级配碎石搅拌和储运,为防止拌和好的材料在装料至汽车时发生离析,尽量保持拌合机出料口位于自卸车车斗的中部,并且尽量减小出料口与车斗的高度。在高温及风大的天气情
16、况下施工,当运输路程较远或道路运输状况不良时,应将混合料表面进行覆盖,减少水的蒸发(挥发),运输途中,尽量保持汽车平稳运输,不得突然大起大落、剧烈颠簸,以防止加速集料离析。搅拌的混合料要现拌现用,严禁存放。施工中拌合能力、运输能力、摊铺能力要相互匹配、相互衔接。,拌和中须根据配比要求,结合天气、运输等条件,认真掌握好含水量,含水量对级配碎石的质量响影极大,水少难以压实,水多造成离析。,级配碎石配合比设计,级配碎石一般选用3-4种碎石集料(如10-31.5m、10-20mm、5-10mm石粉等),按一定比例搅拌而成混合料(每一种集料都有一定的筛分成分)。通过颗料间的摩擦作用、嵌锁作用和粘结作用,
17、经过碾压达到压实板结的目的。,为保证筛分曲线圆滑,容易击实,配比筛分结果应满足颗粒不均匀系数Cu=,5及曲率系数Cc=,=13。,验证理论配合比的正确性,应按照铁路工程土工试验规范(TB10102)进行四项试验。(1)颗粒密度试验,求出颗粒密度Ps,以计算空隙率。(2)颗粒分析试验,制定级配范围。(3)界限含水率试验,判定液限L。(4)重击试验确定最佳含水量wopt及最大干密度Pmax。级配碎石含水量一般可选取一个合适的含水量范围(如57%)为宜。,根据理论配合比,做工程试验段,通过实践对配比进行调整,以确定实用的最佳配比及工艺参数。,级配碎石配合比设计,(1)调整含水量。级配碎石填筑中可能有
18、多次补水过程(搅拌、摊铺碾压、养护),应根据天气等现实条件及实际经验,反复试验确定。施工过程中的含水量是保证级配碎石路面质量极为重要的因素。,(2)调整颗粒集料含量。在理论配比计算中常常大颗粒偏高,易于离析,造成路面观感差,空隙率高,粗细颗粒应根据实际情况做局部调整(一般是增加细颗粒,减少大颗粒含量)。调整后的配比,除做工程检测外,关键指标仍需通过试验进行判定。,级配碎石填筑前准备,(1)做好前道工序的验收工作。基床表层填筑前应对基床底层的路基系数K30、压实度K、空隙率N、Evd模量、Ev2模量进行核对。,(2)路基标高、中线、纵横坡平整度等项指标组织工序间的验收。在路基基床底层表面恢复线路
19、中线,测设中心桩和级配碎石填筑宽度边桩(设计宽度向外移20cm30cm设置),在直线地段每隔20m设一组(3根),曲线地段每隔10m设一组。,(3)认真做好级配碎石的试验段,条件可能力争多做对比试验,通过填筑压实试验与质量检测试验,确定填筑工艺参数,制定施工工艺,送监理审查同意后再大规模施工。,级配碎石工艺流程,“四区段”“六流程”,级配碎石摊铺工艺,对于有砟轨道,基床表层下层可用平地机,配合推土机进行施工或采用摊铺机,上层应采用摊铺机摊铺;对于无咋轨道,应采用摊铺机摊铺。长度100m200m为宜。,由专人负责指挥卸车。用地平机摊铺时应采用方格网控制填料量,方格网纵向桩距不得大于10m,并结合
20、“挂线法”控制虚铺厚度。用摊铺机时,采用“挂线法”控制虚铺厚度,虚铺厚度应按填筑工艺性试验确定的参数严格执行,虚铺厚度基床表层一般20cm35cm,每层的填筑压实厚度不得大于30cm,最小填筑压实厚度不得小于15cm。,(1)均匀卸车,卸料后及时用推土机将混合料均匀摊铺,推土机摊铺时按桩位所示高程的虚铺厚度粗略摊平,目测局部有较大凹凸不平或局部未覆盖级配碎石的采用人工横向拉线,将不平的地方人工用铁锹找平,同时人工对级配碎石边线进行粗略顺直调整,力求表面平整、边线基本顺直。,(2)推土机初平,不采用摊铺机摊铺或摊铺机摊铺但在级配碎石底层施工时采用,(3)平地机精平,用平地机将摊铺基本均匀平整的混
21、合料进行精平,施工时,调整平地机刮刀的高程和倾斜角度,以便按规定的路拱坡度和虚铺厚度进行精确摊铺。,用压路机在已精平的路段上快速碾压一遍,以暴露潜在的不平整,及时采用人工局部平整。,(4)摊铺机摊铺,摊铺采用双机联铺,前后机位相距10m,熨平板重叠810cm。,双机联铺时虽然没有施工缝,但是两机布料在交缝区的均匀性和一致性会比单机布料器范围内的均匀性、一致性稍差。因此两台摊铺机的布料宽度不能绝对相等,保持上下基层交缝区错开,保证基层整体性良好。,(4)摊铺机摊铺,联铺时中间接缝处安装一组传感器控制两侧标高,碾压过程中安排一个测量小组进行跟踪测量、检测。,(4)摊铺机摊铺,联机摊铺的摊铺强度控制
22、在400t/h左右,与拌和站的能力保持匹配。摊铺间隔时间不得超过30min,超过30min时应按接缝处理。摊铺速度控制在1.52.0m/min,施工过程中摊铺机不得随意变速、停机,保持摊铺的连续性和匀速性。防止过快造成混合料离析。,摊铺时混合料的含水量宜高于最佳含水量1%,以补偿摊铺和碾压过程中的水分损失。在摊铺机后面设专人消除粗细集料离析现象,特别是粗集料窝或粗集料带应该铲除,并用新混合料填补或补充细混合料并拌和均匀。,两作业段的横缝衔接处应搭接拌和碾压,第一段在末端只留0.5m进行初步碾压,第二段施工时,前段留下的未压实部分混合料必须铲除,再将已碾压密实且高程符合要求的末端挖成一横向(与路
23、面垂直)向下的断面,然后再摊铺新的混合料,并同第二段一起碾压。,机械摊铺平整后,要派足够的人力辅助整治,这是一个重要环节。对个别低凹或离析处人工找平,除去较大的颗粒,补平用料应选用小粒径碎石及石粉现场拌合为宜,不宜用大骨料。,(4)摊铺机摊铺,碾压工艺,碾压设备一般选用自行式振动压路机。一般应遵循先轻后重、先慢后快的原则,如先静压2遍使大面平整,人工修整找平,然后重振23遍,轻振12遍最后静压12遍收光,具体程序及遍数,应由填筑工艺性试验确定。,整形后当表面尚处湿润状态时应立即进行碾压,以防止水分丢失。碾压顺序、搭接、错缝要求同基床以下路堤碾压要求相同。但在纵向搭接压实长度2m范围内,接缝处填
24、料应翻开并与新铺填料混合均匀后再进行碾压。,对靠电缆沟槽附近处的级配碎石,应采用冲击夯补压夯实。,碾压中应控制好含水量,一般控制在57%较易达到碾压标准。碾压前检测含水量,当含水量大于最佳含水量1%以上时,应适当晾晒;当含水量小于最佳含水量应洒水(考虑碾压过程中的水份损失),采用人工洒水方式,可用喷雾器喷洒水雾,以求均匀并容易控制水量。洒水后静置3小时左右,等水分充分浸润集料后再进行碾压。,碾压工艺,养生及保护,对碾压成型的级配碎石层,由于石粉的水化粘结作用,有一定的板结过程,一般1天的强度可达60%左右,3天可达70%左右,7天可达85%左右,因此养护期以7天为宜。,养护期内禁止跑车扰动;保
25、持含水量,按时喷雾洒水;防止大雨冲淋,细粒渗漏,如用草帘子、塑料布等进行覆盖养护。,养护期后要做好成品保护工作,应严格限制车辆、控制车速,严谨在已完成的或正在碾压的路段上调头或急刹车。,质量检测,碾压完毕并养生48小时后立即进行内部填筑质量检测和外形几何尺寸检查,填筑质量主要检测内容包括:级配碎石均匀性、填筑层压实质量(有砟轨道采用K30、Evd、n控制;无砟轨道采用K30、Evd、Ev2、n控制);外形几何尺寸检查主要内容包括:分层填筑厚度、表面平整度、中线高程、中线至路肩边缘距离、宽度、路拱横坡等。,基床表层级配碎石填筑压实标准,基床表层填料复查应在级配碎石厂和摊铺现场取有代表性的样品进行
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