改良土路堤填筑施工工艺

改良土路堤填筑施工工艺改良土路堤填筑施工技术是一种化学稳定处理的施工技术，利用石灰或水泥等添加材料作稳定剂与土壤按一定比例混、拌均匀后铺平压实，以改良土壤性质，达到填土要求。1工艺特点（1）施工机具设备简单，施工操作方便。（2）试验技术要求较高，料源充足，且价格低廉。（3）功效高，环保要求严。2适用范围（1）可应用于我国气候温湿、多雨的广大南方地区，对地层是颗粒较细的粉土、粘性土、膨胀土、红粘土等不合格填料改良进行路堤填筑。（2）当路基地下水位较高或者气候为阴雨地区时，不宜用石灰进行路基改良，而用水泥进行路基改良效果较好。3工艺原理及设计要求3.1工艺原理改良土路堤填筑施工是将不合格填料如含水量大、塑性高的粘土，或含有大量细粒砂的砂质土与石灰、水泥等添加材料按一定比例混合、拌均匀后改善土的物理力学性能，以满足路基填筑要求。根据拌和方式的不同，可以分为改良土路拌法施工和改良土厂拌法施工两种。（1）改良土路拌法施工就是采用专用的撒布、路拌式稳定土拌和机（灰土拌和机)和平地机等在路基上作业，进行填料的改良、压实。（2）改良土厂拌法施工是采用专门厂拌设备在拌合站进行被改良土和改良剂的拌和，然后将拌和好的混合料运送到填料区，进行摊铺压实。3.2设计要求（1）填筑前应按设计提供的配合比进行室内试验，确定施工配合比。改良土的施工配合比应保证混合料的无侧限抗压强度达到设计要求。（2）原材料应符合设计要求，设计未明确时应符合以下要求：石灰应选用消解石灰或钙质生石灰，其指标应达到合格标准，石灰在使用前4～7天充分消解。用石灰改良时，土中硫酸盐含量应小于0.8％，有机质含量小于10％；用水泥改良时,土中硫酸盐含量应小于0.25%。掺入水泥时，其初凝时间应大于3h，终凝时间宜大于6h。（3）在设计规定范围内取土，取土时应清除树木、草皮以及表面腐殖土。当土源发生变化时必须按要求重做配比试验。对符合要求的土质进行过筛处理，使石灰颗粒与黄土颗粒尽可能小，增加其表面积，并拌和均匀，能充分接触并发生反应。（4）施工用水质应符合工程用水标准。（5）冻土不能作为路基改良填筑。 4工艺流程施工工艺流程见图1、图2。拌和机安装、调试配合比报批施工准备不连续施工改良土拌和试验段施工改良土摊铺、平整碾压夯实压实度检测养生检查验收下一道工序连续施工改良土运输厂拌改良土生产地基处理及验收分层填筑图1改良土路堤填筑厂拌法施工工艺流程图 连续施工不连续施工路拌式拌和机安装试验段摊铺混合料配合比报批改良土拌和、压实混合料平整、拌和机械试运转与调试施工准备碾压夯实压实度检测检查验收下一道工序养生摊铺改良剂摊铺被改良填料分层填筑地基处理及验收中线、高程复测场地清理修建便道边桩测设图2改良土路堤填筑路拌法施工工艺框图5操作要点5.1施工前准备5.1.1进场原材料的检测按《公路、铁路工程土工试验规程》和《公路、铁路路基工程施工质量验收标准》规定的试验方法检测。（1）对需改良的土料在进场前需进行检测。填筑前对取土场填料进行取样检验；填筑时应对运至现场的填料进行抽样检验。当填料土质发生变化或更换取土场时应重新进行检验。（2）改良土外掺料进场的检验。 检验方法：检查每批产品的生产检验报告和产品合格证，并在料场的5个不同部位等量取样，总计取样不少于12kg，按有关规定试验方法进行检验。（3）对进入摊铺场地的混合料进行土团粒和生石灰块的检查，在100m2面积内随机检查3个点。检验方法：土团粒检查采用孔径为10mm的筛子，标准为不能有筛余量；生石灰块检查采用孔径5mm的筛子，标准为不能有筛余量。5.1.2在试验室确定掺灰比例，并确定相关指标参数。在路堤填筑前，应按设计提供的配合比进行室内试验，根据设计要求和取土场土料的塑性指数及液限、塑限等指标通过试验室进行试验确定施工配合比，即确定掺灰比例及相关指标参数。5.1.3填筑试验段路基全面开工前，根据工程土类性质和填料性质、压实机械条件，分别选取长度不小于100m的试验区段进行路基填筑试验，确定工艺参数，并报监理单位确认。试验段一般应选择具有代表性的地段，应选在填方工程数量集中、施工时间较长或需要尽早开工填筑完成的地段。当沿线填筑的土质变化较大时，试验段应选在土质较好而且对今后施工有广泛指导作用的地段。5.2改良土施工（以厂拌法为例）5.2.1验收下承层填筑前检查基底几何尺寸，核对压实标准（进行相关工序的检测与验收），不符合标准的基底应进行处理，使其达到验收标准。5.2.2测量放样在施工现场附近引临时水准点，报监理审批，严格控制标高；在路基上采用方格网控制填料量，方格网纵向桩距不大于10m，横向应分别在路基两侧及路基中心设方格网桩。在两侧路肩边缘外设指示桩,在方格网内用白灰点控制自卸车倒土密度，以此控制每层的摊铺厚度。5.2.3拌和改良土混合料采用稳定土拌和设备在拌和场集中进行拌和，用碎土设备碎土及过筛消除土壤的土块。标定计量设备，调整好出料口单位时间出料量，使进入拌和设备内的各种料符合配合比要求；并且要特别关注正式拌和时，能否作到出料口单位时间出料量与标定时基本一致，有无出料口堵塞等不正常情况。在拌和设备内拌制改良土混合料时，需拌和均匀，混合料中不应含有大于10mm的土块和未消解石灰颗粒；并应使混合料的组成和含水率（要根据天气情况调整拌和时的含水率与碾压时最佳含水率的关系）达到规定的要求。在正式拌制改良土混合料之前，必须先调试所用的厂拌设备，并通过试验段的试拌、试铺总结的各种施工参数进一步合理的调整和确定厂拌工艺参数。改良土混合料的最佳含水量控制方案如土的天然含水量距最佳含水量差距不大时，在厂拌设备拌和时将水成雾状均匀地喷入改良土中拌和均匀；如土的天然含水量距最佳含水量差距较大时考虑在取土场分块灌水焖土。如土料的天然含水量过大，事先进行适度的晾晒或加入适量的磨细生石灰对降低含水量效果较好。现场摊铺后混合料的颜色应均一。 5.2.4运输采用大吨位自卸车运输。拌合好的混合料应尽快运送到铺筑现场。混合料在运送过程中应覆盖，减少水分损失。5.2.5摊铺根据松铺厚度计算每车混合料的摊铺面积，确定堆放密度。在填筑场地按照每车土方的数量及摊铺厚度，用白灰点控制自卸车倒土密度，同时埋桩挂线，标示松铺厚度；混合料摊铺完后，先用平地机初平和整形，再用压路机快速碾压l～2遍。对于出现的坑洼应进行平整。混合料应先初平，后精平，设专人及时铲除离析混合料，补以新混合料。分层填筑压实厚度根据压实机具和试验段确定的方法进行，一般宜控制在20～28cm。混合料应全断面均匀摊铺，不得出现纵向接缝，不宜中断。当因故中断超过2h时，应设置横向施工缝，横向接缝应采用搭接施工。整型应按规定的坡度和路拱进行，并特别注意接缝处的整平。在整型过程中，严禁车辆通行。初步整型后，检查混合料的松铺厚度，必要时应进行补料或减料。5.2.6碾压当混合料接近最佳含水率时，用重型压路机在路基全宽内碾压至要求的压实密度，碾压完成后表面应无明显的碾压轮痕迹。碾压时，各区段交接处应相互重叠压实，纵向搭接长度不小于2.0m，纵向行与行之间的轮迹重叠不小于40cm，上下两层填筑接头应错开不小于3.0m。两作业区段之间的衔接处纵向搭接拌和长度不小于2.0m。碾压过程中，表面应始终保持湿润，严禁有“弹簧”、松散、起皮等现象产生。碾压结束之前，应用平地机终平一次，使其纵向顺适，符合设计要求。5.2.7养生改良土碾压完成后，如不能连续施工应进行养生，使改良土表面保湿养生不少于7天。养生期间勿使改良土过湿，更不能忽干忽湿，应控制好交通，除洒水车外应封闭交通。当改良土分层施工时，下层检验如压实度、平整度等指标合格后方可进行上层土的摊铺。上层填土能连续施工时可不进行专门的养生期。6主要机具设备（1）改良土拌和站主要机械设备配备。改良土厂拌设备WS300推土机D155A—1装载机ZL50GE碎土设备（2）路堤填筑区主要机械设备配备。推土机D155A—1平地机PY185A压路机BW225D-3自卸汽车斯太尔K29AN洒水车WHG5102GSSE 7劳动力组织每个作业区人员组织分工见表1。表1劳动力组织表工作区序号职务人数职责填筑区1领工员2全面负责现场施工组织2指挥卸土位置人员2负责现场指挥汽车卸土3测量工3负责平面、高程的控制及填土区网格的划分4试验员2负责现场含水率、压实度等试验控制5机械操作手18负责填筑区机械操作及保养6普工10协助现场施工拌和区1站长1全面负责厂拌区安全、质量及进度2拌和场司机3负责拌和机操作机保养3试验员4负责拌和区的试验工作4技术人员2负责拌和区技术工作5机械操作手4负责拌和区机械操作及保养6普工6协助拌和区施工合计578质量要求及控制要点8.1施工质量要求及检测方法8.1.1施工质量要求（1）对需改良的土料种类应进行核实，路堤填料种类、质量符合设计要求。填筑前对取土场填料进行取样检验；填筑时应对运至现场的填料进行抽样检验。当填料土质发生变化或更换取土场时应重新进行检验。对石灰及水泥进行检测确保其符合质量要求。（2）改良土填筑前按设计提供的配比进行室内试验，确定施工配合比。改良土的配合比应保证混合料的无侧限抗压强度及压实质量能达到设计要求。改良土外掺料的种类及技术条件符合设计要求。混合料中不应含有大于10mm的土块、未消解石灰颗粒和素土层。改良土应色泽均匀，无灰条、灰团。改良剂剂量允许偏差为试验配合比的-0.5%～+1.0%。（3）改良土的收缩裂缝会引起排水面破坏，易引起水侵入路基。要严格控制压实含水率，确保压实度，注意养生，以控制改良土本身的收缩裂缝。（4）路堤填筑改良土施工中，要确保拌合熟料的均匀性。使石灰颗粒与土颗粒尽可能小，增加其表面积，充分接触并发生反应。需对含水量、含灰率（水泥含量），石灰颗粒粒径、改良土颗粒粒径、松铺系数、碾压遍数这些工艺参数进行严格控制。（5）对初步确定使用的混合料，进行重型击实试验，计算最佳含水率和最大干密度，并进行7d无侧限抗压强度的试验，无侧限抗压强度必须符合设计要求。 8.1.2检测方法（1）改良土填筑压实质量符合相关规定。检验频数：每层每500m2检验一个点。检验方法：压实系数检验宜用环刀法。改良土压实质量检验应与施工紧密配合，要考虑现场检验压实质量不合格时，仍给碾压留有时间。质量检验以密实度为主，其它如K30、Ev2、Evd不作为施工时的主要检验项目，因刚碾压后不代表后期的状况，很可能当时测定的结果达不到后期要求的值，密实度与K30、Ev2、Evd的对应关系可通过路基填筑试验段进行对比试验确定（建立各指标间的相互关系，达到质量评价的目的）。（2）无侧限抗压强度应符合设计要求。检验频数：每层每1000m2检查一组。检验方法：按《铁路工程土工试验规程》规定的试验方法检验。从已摊铺好填料的地段现场抽样，在室内按要求的压实度成型，进行无侧限抗压强度试验。为了加强施工过程控制和研究各种检测方法之间的关系，路基改良土用四个指标控制：压实度、强度、颗粒粒径、含灰率。检测主要内容为：压实系数K、地基系数K30、动态变形模量Evd、静态变形模量Ev2、颗粒粒径、含灰率。压实系数K检测方法：环刀法、灌砂法、核子湿度密度仪法，宜以环刀法为主。强度检测方法：K30平板载荷试验、Evd动态平板载荷试验、Ev2静态平板载荷试验。检验频数：为每层500m2检验一处，检验标准见表2。含灰率检测方法：EDTA剂量滴定、钙离子直读仪法，检查要求见表3。表2基床底层及基床以下路堤压实标准填料部位填料种类石灰或水泥掺量配比压实标准备注地基系数K30动态变形模量Evd压实系数K变形模量Ev2基床底层水泥改良土≥5%≥110≥40≥0.95≥60基床以下石灰改良土≥8%≥90≥0.92不浸水路堤水泥改良土≥3%≥90≥0.92浸水路堤垫层水泥改良土≥5%≥110≥0.95表3改良土填料复查项目及频次填料类别项目频次化学改良土石灰或水泥剂量每层100m三个样品，用滴定法试验化学改良土含水率根据观测，异常时试验拌合均匀性随时观测8.2质量控制要点8.2.1对原材料的控制原材料控制主要是对土、石灰及水泥进行检测，满足设计要求，具体检测项目见表4。 表4改良土原材料的试验项目和频次材料名称试验项目频次试验方法土含水率每个土源点和每批同一料源材料使用前应取两个试样。按现行《铁路工程土工试验规程》执行液限、塑限有机质和硫酸盐含量石灰有效钙、氧化镁水泥凝结时间强度8.2.2对分层填土厚度控制在路基上采用方格网控制填料量，方格网纵向桩距不大于10m，横向应分别在路基两侧及路基中心设方格网桩。在两侧路肩边缘外设指示桩，在方格网内用白灰点控制自卸车倒土密度，以此控制每层的摊铺厚度。具体尺寸控制详见表5。表5基床底层外形尺寸允许偏差、检验数量及检验方法序号项目允许偏差检验数量检验方法1中线至路肩边缘距离±50mm每100m等间距检查3个断面，左、中、右各1点尺量2宽度不小于设计值每100m等间距检查3个断面尺量3横坡±0.5%每100m等间距检查3个断面坡度尺量4平整度土质路堤顶面30mm，填石路堤顶面100mm每100m等间距检查6点2.5m长直尺量5高程±50mm每100m等间距检查3个断面，左、中、右各1点水准仪测量8.2.3碾压控制采用重型压路机在路基全宽内碾压至设计要求的压实密度及无侧限抗压强度，碾压过程中，表面应始终保持湿润，严禁有“弹簧”、松散、起皮等现象产生。8.3质量通病的处理（1）对地面纵坡与线路纵坡不平行的段落，易经常出现压实度不够现象。通常情况是填筑时未进行坡度调整，处理措施：由地面最低处逐段进行调整，每层的最大松铺厚度应为经路基填筑试验段确定的最大松铺厚度，最薄处的松铺厚度不得少于15cm,纵坡调整必须在基床下部的路堤顶层填筑前完成。（2）改良土中经常出现素土现象。通常情况是未拌和均匀，处理措施：无论是厂拌或路拌都必须拌和均匀，如出现素土，必须全部清除干净，用拌和均匀的改良土进行补填。（3）水泥改良土经常出现结块现象。通常情况是拌和至碾压完成时间控制不好，处理措施：严格控制水泥改良土从拌和站的拌和开始至碾压完成的时间，一般不宜大于4个小时。 9安全及环保措施9.1施工安全措施（1）施工区域设置警示标志，严禁非工作人员出入。（2）施工中应对机械设备进行定期检查、养护、维修。（3）为保证施工安全，现场应有专人统一指挥，并设一名专职安全员负责现场的安全工作，坚持班前进行安全教育制度。（4）改良土施工中，现场设专人指挥、调度，确定合适的机械车辆走行路线，并设立明显标志，防止相互干扰碰撞，机械作业要留有安全距离。制订作业程序和运行路线，确保协调施工，安全生产。9.2施工环保措施改良土施工中，容易造成对环境的污染。这是改良土施工中应注意的首要问题。（1）为了保护自然环境，在化学改良土改良过程中，减少甚至避免石灰（或水泥）扬尘。（2）应对石灰在运输、储存、磨细、消解、撒布、拌和等各环节制定相应环境保护措施。制定的原则是尽量避免石灰与外界的直接接触。消解石灰时，选择在一避风近水的地方，在其周围进行封闭。（3）与石灰接触的工作人员，需穿戴防护工作服。生产中的废弃物及时处理，按时专门用车运到当地环保部门指定的地点弃置。试验及生活中产生的污水及废水，应集中处理，符合环保部门规定要求。10工程实例朔黄铁路是西煤东运的重要通道，它的路基基床将承受重载货物列车的长期考验。根据勘测调查，标段内适宜基床填料技术标准的填料极缺，为提高路基基床土的强度和水稳性，降低运营后的养护成本，路基基床设计上采用了填筑改良土的工程措施。10.1改良土填筑设计情况标段内的改良土数量共计142635m3，其中：区间路基基床填筑改良土109217m3，车站路基基床填筑改良土33418m3。掺固化剂的改良土工程数量为103752m3，掺石灰的改良土工程数量为38883m3。施工段落划分：改良土施工根据土石方的施工进度和桥梁的分割，可以划分为五个大段进行施工安排：第一段：DK424+700～DK430+500第二段：DK430+500～DK432+600第三段：DK432+600～DK441+250第四段：DK441+250～DK442+550第五段：DK442+550～DK449+00010.2施工机械选型为保证改良土拌和的均匀以及固化剂和石灰掺量的准确度，标段内改良土均采用厂拌法施工。根据运输条件拌和场的位置设在DK431+900处。拌和站采用拌和设备为WBC200B，其工作能力为200t／h。按每天工作12小时计算（两个作业班），每天的工作能力为1330m3／天。摊铺设备采用CAT140型平地机。其具体设备配备如下： 拌和站WBC200B1套自卸汽车8t～15t8台挖掘机EX3001台振动压路机YZ20CD1台平地机CAT1401台推土机D155A—11台10.3施工参数固化剂初凝时间大于4小时，终凝时间小于12小时。掺石灰改良土的土料中其有机质含量小于10％，土中硫酸盐的含量小于0.8%。掺固化剂时，土中硫酸盐的含量小于0.25%。10.4施工效果根据标段内五大段路堤改良土的填筑，通过试验检测，压实度均能满足朔黄线设计要求。