3、多年冻土地区路堤施工工艺工法

多年冻土地区路堤施工工艺工法QB/ZTYJGYGF-LJLM-0203-2011第三工程公司强晓东1前言1.1工艺概况在我国，多年冻土分布面积约占全国面积的22.4%，而青藏高原多年冻土带又是全球分布最大、海拔最高的多年冻土地区。由于多年冻土有融沉性、冻胀性、冰（水）害等工程特性，而气候升温和工程活动引起的多年冻土退化导致的工程病害也一直困扰着多年冻土地区路基施工。多年冻土路堤施工工艺就是在长期的工程实践和科学试验中慢慢发展并成熟起来的。1.2工艺原理通过地基处理、换填、填料控制、片石通风、保温板、土工格栅及加强隔、排水系统等一系列措施，在路堤施工中严格控制各工序质量标准，确保路堤的整体质量稳定。2工艺特点1、不清除地表，注重施工季节时段，减少热侵蚀、热扰动，采用通风片石、铺设聚胺脂板、片石护道、土护道、碎石护坡等防护措施，以减小冻土上限下移。2、注重路基挡、排水工程施工，采用“U”型水沟、挡水埝等施工措施，减少外界水源对路基的侵害。基底采取换填、保温板、复合土工膜等措施，尽可能保护冻土的原始状态。3、采取碎石网格、碎砾石土铺设、混凝土栅栏、喷洒固沙剂等措施防风固沙。3适用范围本工艺适用于高原多年冻土地区铁路路堤施工，类似环境条件下的公路路堤可借鉴采用。4主要技术标准1、《青藏铁路高原多年冻土区路基工程质量检验及评定标准》建技【2002】18号；设计图纸及合同文件2、《铁路路基施工规范》TB102023、《铁路工程土工试验规程》TB101024、《铁路路基工程施工质量验收标准》TB104147 5施工方法热侵蚀、热扰动是导致冻土地基变形的核心要素，为了保证多年冻土上限不下移，施工季节填土宜选择在6～10月份，并采取合理的断面形式和处理措施，尽量减少对多年冻土的扰动和破坏，增加基底的冷储和减少基底的蓄热，保持路基基底的多年冻土处于冻结状态。对于低含冰量冻土地段路堤施工主要采取加强排水措施，路堤填筑，在不清除原地表植被的前提下对基底进行必要的压实后按“三阶段、四区段、八流程”工艺施工；对于高含冰量冻土地段路堤施工主要采取换填、铺设隔热板、复合土工膜及挡水埝等施工措施。6工艺流程及操作要点6.1工艺流程见图16.2操作要点6.2.1施工准备除正常进行各项技术准备和施工准备外，还应着重、详细地调查沿线的多年冻土分布、类型、性质及特征、多年冻土的上下限、冰层上限、地面水、地下水及有无冰椎、冰丘、厚层地下冰、冻土沼泽等不良地质路基地段情况，并根据不同地段的地质情况，制定相应的施工方案；并选择具有代表性地段，施工试验段。6.2.2基底处理必须与相应路段的施工方案相适应，对于路堤填高大于最小设计高度的路堤，采取保护冻土施工方案，基底植被严禁破坏，在原地面直接碾压，对于路堤填高小于最小设计高度的路堤，根据基底季节融化层和冻土的性质，开挖至一定深度并将底部压实（需要时可预融一段时间），以备换填。6.2.3第一层填土第一层填土的虚铺厚度根据试验段参数确定，宜控制在0.3～0.4m，填料终平后用压路机进行碾压，顶面做成不小于2%的人字型横向排水坡，其坡脚厚度不小于30cm。第一层填土不做压实质量检测，根据试验段取得的技术参数进行碾压遍数控制。6.2.4通风片石填筑设有通风片石地段倾填片石作业采用全断面填筑，投料顺序先中间后两边，一次倾填至设计厚度，用推土机、挖掘机初平，局部不平处人工配合用10～20cm的小石块找平。在倾填完成的片石层上，采用重型振动压路机碾压。碾压时先两侧后中间，纵向碾压，碾压时纵向行与行间重叠0.4m以上，前后相邻区段应重叠2.0m7 以上，碾压遍数以6～8遍为宜。施工准备基底处理第一层填土并压实设有通风片石地段进行片石填筑砾石层及砂垫层施工无通风片石地段分层填土并压实检测密实度和K30指标分层填土压实，并检测密实度和K30指标对设有保温隔热板地段按要求铺设砂垫层及保温板继续分层填筑至路基基表，压实并检测路基表面及边坡修整设有护道、护坡及挡水埝的段落进行施工检查验收图1多年冻土路堤施工工艺流程图6.2.5碎砾石垫层及砂垫层填筑碎砾石垫层：在完成的片石层上，先行铺设0.2m厚的碎砾石垫层，碎石的粒径控制在5～10cm，以防止大量碎石掉入通风片石层中，影响通风效果。碎石垫层采用重型压路机碾压5～6遍，观察无轮迹，可进行砂垫层施工7 砂垫层：在碎砾石垫层之上，铺设0.2m厚的中粗砂作为反滤层，使用重型压路机进行碾压，使其Dr＞0.67，平整度按土质路堤控制。6.2.6路堤分层填筑路堤采用水平分层填筑，按照“三阶段、四区段、八流程”的工艺，分层摊铺、分层碾压、逐层检测压实度的方法组织施工。利用推土机摊铺，平地机整平，重型压路机压实，核子密度仪和K30检测。6.2.7保温板铺设设保温板地段：保温板上下垫层选用颗粒级配良好质地坚硬的中粗砂，下垫层中粗砂压实后厚度为20cm，用压路机压实。保温板人工密贴排放，接缝处的贴接符合设计要求。上垫层采用人工摊铺、人工平整，禁止机械、车辆直接驶入保温板表面，碾压采用轻型光轮压路机进行静压，压实顺序先两侧后中间、先慢后快，碾压轮纵向碾压重叠20～25cm，压路机碾压不到之处，用小型夯实机械配合夯实。6.2.8路基表面及边坡修整路基填筑成型后，应对路基边坡进行整形（高填方路段应随填随整），边坡整形采用挖掘机和人工配合的方式进行，边坡整形时，应严格控制路基边坡的坡度和顺直度。路基边坡的防护、加固均应满足保温层的要求，并严格按照施工规范和设计文件施工。并按设计要求施工护道、挡排水工程。7劳动力组织每一个作业区段需要的劳动力组合见下表。表1每作业区段劳动力数量表序号分工人数工作内容1现场总指挥1指挥协调施工2领工员1组织并指导施工3安全员1负责现场安全4质检员1负责现场施工质量5试验人员2试验检测6技术人员2技术交底及现场技术指导和控制7测量人员2负责施工现场的测量放样及尺寸控制8汽车司机3土方运输9挖掘机司机1负责装土10推土机司机1负责摊铺7 11平地机司机1负责平整12压路机司机2负责碾压13机械维修工2负责机械的维修14杂工6配合填筑施工、保温板铺设及边坡修整15合计248主要机具设备每一个作业区段使用的主要机具设备见下表。表2每作业区段主要机具设备表序号机械名称型号单位数量用途1挖掘机日立PC300台1取土2推土机PC220YG台1初平3平地机PY165C-3G台1精平4压路机宝马25T台1碾压5自卸汽车辆3运料6光轮压路机台1碾压7手扶式小型夯机台1局部夯实8全站仪GPT-7001台1放样9自动安平水准仪C32II台1水准测量10钢尺3m把1现场控制9易出现的质量问题及保证措施9.1易出现的质量问题9.1.1通风片石的质量不易控制。9.1.2保温板储存过程中易损坏。9.1.3基底为排水困难的低洼沼泽地段时，处理较困难。9.1.4排水设施不能及时形成系统，不利排水。9.2保证措施9.2.1片石通风路堤使用的片石其开采生产及筛选要程序化作业，必须从源头控制好质量，使其材质、粒径符合设计要求。9.2.27 保温板应储存在干燥通风，干净的库房内，不得接近热源，不得与化学品接触；在运输和保管中应平整堆放，严禁烟火，不可重压猛摔，防止日晒雨淋和断裂掉角。9.2.3填方基底为含冰过多的细粒土，且地下冰层不厚，可挖除并用渗水性填料回填压实，再填路基；当基底为排水困难的低洼沼泽地段时，基底应设置毛细水隔离层，其厚度宜在路堤沉落后至少高出水面0.5米，并在其上铺设反滤层。9.2.4及时修建永久性挡、排水设施，并结合现场实际修建临时排水设施，永、临结合防止水源侵入路基。9.2.5当路基位于永久冻土的富冰冻土、饱冰冻土或含土冰层时，必须保护路基及周围的冻土处于冻结状态，排水系统与路基坡脚应保持足够的距离。9.2.6路基边坡刷坡完成后应立即进行防护或植草施工，边坡在雨季形成的小冲沟应及时维修。10安全措施10.1主要安全风险分析路堤填土各主要工序全部采用大型机械施工，在机械操作、交通运输、填筑施工片石倾倒等环节存在较大的安全风险。10.2保证措施10.1建立健全施工安全管理组织机构和安全保障体系，制定各种安全规章制度。10.2施工机械设备应有专人负责保养、维修和看管。机械操作人员执证上岗，并严格按照安全操作规程操作。10.3施工现场设专人指挥交通，并设置交通指示标志、标牌，确保交通安全。10.4夜间施工，照明必须符合规定要求。路口、边坡顶设置警示灯或反光标志。10.5场地设置施工标示牌，施工现场内的所有临时设施均按施工总平面布置图布置，施工现场处于有序状态，现场实行标示牌管理。11环保措施11.1严格遵守国家和地方政府的环境保护法规，采取必要措施，保护工地周围的环境，各种临时设施和场地，应严格规划尽量减小对生态环境的破坏。11.2杜绝顺坡弃渣毁坏河道、农田和造成水土流失。必须按指定弃土场弃土，防止乱堆乱放。11.3清洗机械等的废水及废油等有害物不准直接排放到河流、湖波等水域中，也不准直接排放到饮用水源附近的土地上，以防污染水质和土壤。11.4施工便道、施工场地使用洒水车经常洒水，防止尘土浮悬飞扬。7 11.5保护原有植被，对合同规定的施工界限内、外的植物、树木，尽力维持原状。砍除树林或其它经济植物时，应事先征得所有者和业主的指示同意。11.6施工期间保护野生动物和鸟类，严禁开枪打猎，捕杀野生动物。施工驻地、机械停放场及临时用地应距离野生动物栖息地及通道不宜小于1000米。发现有保护动物，及时同环保局或有关单位联系妥善处理，同时做好保护工作。11.7雨季施工时，加强临时排水管理措施，防止雨水冲毁路基，减少水土流失。11.8工程完工后，按要求及时拆除所有工地围蔽、安全防护设施和其它临时设施，并将工地及周围环境清理整洁，做到工完、料清、场地净。12应用实例12.1工程简介中铁一局施工的青藏铁路第十四标段地处海拔4750m的青藏高原多年冻土区。沿线空气稀薄、气候严寒、昼夜温差大、平均气温-2～-6℃，极端最高温度33℃，极端最低气温-45℃。12.2施工情况DK1244+200～DK1250+460、DK1257+500～DK1271+000、DK1274+990～DK1276+874、DK1280+380～DK1282+124四段路基于2002年5月正式开工，按上述工法进行施工，历经2年多时间，圆满完成路基综合施工任务，于2004年6月竣工铺轨，施工质量可靠，多次受到青藏建设指挥部和铁道部质量监督站青藏分站的好评。12.3结果评价中铁一局在青藏铁路格拉段承建十四标37.524km线下综合工程施工任务，在2004年青藏铁路建设总指挥部组织的“优质样板工程”评比中，十四标DK1244+200～DK1246+300、DK1247+274～DK1249+607、DK1257+721～DK1259+676、DK1264+001～DK1271+000、DK1274+990～DK1276+874、DK1280+380～DK1282+124六个路基段合计17.024km被评为优质样板工程，扣除十四标段7km的桥长，路基优质样板工程长度达到55%以上，由此验证了此工法具有较强的技术性和适用性。7