粉粘土及细砂改良施工工法1

'粉粘土及细砂改良施工工法一、前言我国第一条高速铁路秦沈客运专线东段（凌海---沈阳）A13~A22标取土土源绝大多数为粉粘土和细砂，由于这种粉粘土粘粒较少，细砂又粒径单一、颗粒均匀、级配不良，因而填筑时均达不到《秦沈客运专线铁路路基施工技术细则》中对细粒土（粉粘土）和粗粒土（细砂）的填筑技术指标检测要求，此问题引起了铁道部工管中心，秦沈工程指挥部和铁三院的高度重视，决定由铁一局和铁三院共同成立“秦沈东段填料试验组”会同现场监理对该类粉粘土和细砂进行了长达4个月的室内和现场的模拟填筑试验，经过铁道部有关专家对试验结果多次召开专题会议，认真分析和论证，最后确定该类粉粘土掺中粗砂进行改良（路基本体掺20%，基床底层掺25%）细砂掺圆砾进行改良（50%：50%），并在东段付诸实施，解决了秦沈线东部填料填筑的一大难题，得到了铁道部工程管理中心，秦沈总指的高度评价。该成果被中铁一局集团公司评为2001年度科技进步一等奖。并被铁道部写入“秦沈线施工技术总结”和京沪线路基施工有关规则。二、工法特点1.比远运山皮石进行碾压，级配易控制，且易碾压成型，进度快。2.比其它类化学改良（掺粉煤灰、白灰、水泥、固化剂等）工艺简单，造价低，无污染。 3.改良细砂基本不需晾晒，小雨天仍可施工；粉粘土掺中粗砂改良后水分易挥发，雨后稍加晾晒即可施工。4.改良后的粉粘土及细砂施工质量好，不但可满足路基本体，尚可满足基床底层的填筑技术指标要求。三、适用范围该工法适用于那种由于颗粒粒径均匀单一，级配不良的细砂或粘性颗粒（<0.005mm）过少，级配单一的粉粘土，二者经物理改良（掺加粗砂或圆砾）后的填筑施工。改良后的粉粘土和细砂可用于铁路路基本体和基床底层的填筑。四、工艺原理1.孔隙率较大的细砂，均匀地掺入圆砾后，在外力（击实力或碾压力）的作用下，圆砾颗粒间的势能不断减小，颗粒不断靠近，直至孔隙最小，而在此过程中，细砂也在力的作用下，同时不断填充圆砾颗粒间的不断减小的空间，因而整体孔隙率大大减小。由比原细砂颗粒大得多的圆砾颗粒形成骨架网络，原来松散的细砂被不断填充和“分割”在圆砾颗粒间的孔隙内，因而增大了摩阻，也增加了稳定。⒉填料中的细粒土（粉粘土等）的力学性质主要与粘性颗粒（<0.005mm）的粘结，大小颗粒的嵌锁及颗粒间的摩擦力有关，加入中粗砂后虽没有增加粘性颗粒，但改善了颗粒级配，比粉粘土颗粒大的多的中粗砂颗粒同时形成骨架，因而改善了该类粉粘土的力学性质。 五、机具设备该粉粘土掺中粗砂水分挥发，细砂掺圆砾渗水快，因而强调各工序紧密衔接和快速施工，应以大功率，重型机械为主。按每天完成一个施工段落（一般为400m左右）所需的施工机械为：表2一个施工段落用主要机械设备序号名称型号规格数量备注1挖掘机EX300-32改良粉粘土需1台2推土机120A-123平地机160B2改良粉粘土需1台备用4五铧犁农用5压路机SD1502或激振力>260kN6洒水车5000L~8000L27自卸汽车12~20t30~60根据距离定8路拌机WCB-301仅改良粉粘土用六、劳动组织表3每班施工劳动组织序号工种人数主要工作内容1指挥员1组织指挥、调度2机械司机8挖掘、推土、平地、压路3洒水、五铧犁司机2洒水或翻耕凉晒4自卸汽车司机30~50改良细砂，运拌和好的填料改良粉粘土，运粉粘土和砂5路拌机司机1拌和粉粘土、中粗砂（仅改良粉粘土用）6普工2个别缺陷，辅助平整、整修7测试员4测量放样，质量检验 七、质量标准及控制见表4、表5。表4质量控制项目，频率及质量标准序号项目质量标准频率检验方法1含水率最佳含水率+2%每100m每层5点核子仪法2填筑厚度粉粘土≤30cm细砂30~40cm每50m每层一控制断面控制桩，挖坑3掺砂量按规定比例±0.5%每50m每层测4点钢尺测铺砂厚度4掺圆砾量按规定比例±0.5%随时抽查筛分测圆砾比例5拌和质量均匀全面随时观察筛分和刨坑检查表5填筑路堤质量及检测要求项目规定值或允许偏差检测频率检测仪器及方法顶面高程±50mm每100m检测5点水准仪中线及路肩边缘50mm每100m检查5点尺量宽度≮设计值每100m检查3点尺量横坡±0.5%每100m检查2个断面坡度尺量平整度<15mm每100m检查10点2.5m长直尺测压实度路基本体K≥0.90、改良粉粘土基床底层K≥0.90每100m每层5点核子仪法每200m约0.9m1点灌砂法地基系数改良粉粘土本体≥90、基床底层≥110每100m每层2点K30测试仪改良细砂本体≥110、基床底层≥120八、安全措施1.所有机械司机和参与施工人员均须进行施工工艺的培训，合格后方才允许上岗。2.按工艺规定的区段进行施工，划分各类机械作业区段和机械、汽车行驶路线，设立明确警示牌，防止相互干扰及发生事故。 3.施工便道应保持畅通，经常洒水，防止粉尘污染环境。九、效益分析1.附近均无合格土源，而山皮石需从80km之外远运，且量少，不能满足需要，山皮石难以控制，运来后碾压困难，较难达到秦沈线对粗粒土孔隙率要求。而改良粉粘土和细砂可就近取材，易碾压成形，施工进度快，质量好，能保证工期、质量和路基填筑所需方量要求。2.单纯从单价分析，改良粉粘土比运山皮石每方可节约造价至少26元，改良细砂每方可节约造价至少21元，不包括其它标段，仅中铁一局范围改良粉粘土286.7万m3，改良细砂179.7万m3，共节约造价26元×286.7万+21元×179.7万=11227.9万元，效益十分可观。3.充分利用当地荒岗、砂丘、河滩取土，将这些改造成不少平展的农田、鱼塘，推动了当地经济发展，加强了路地关系，这间接的经济效益和社会效益也是巨大的。4.铁道部各级领导多次到中铁一局指导，都对改良方案和路基质量给予了高度评价，他们讲“中铁一局就东部填料问题连续进行了上百次试验，积累了丰富的技术参数，最后选定了合理的改良方案，为秦沈线建设解决了一大技术难题，也为确保工期赢得了时间”这种社会效益也是巨大的。十、工程实例 1999年6月中铁一局即开始承建秦沈客运专线A19、A20标段施工(DK340+000~DK385+000)全长45km，沿线为辽宁省主要粮食产地，90%为农田，沟渠密集，表水发育，取土十分困难，A19标全部取土场为力学性质不良的粉粘土，A20标部分为该类粉粘土，其余均为颗粒均匀、级配不良的细砂，经多方寻找，附近均无再合适的土源，只有远运山皮石，量小且价格昂贵，经过反复试验，经铁道部领导及专家多次研究确认后，我们采用本工法对粉粘土进行掺中粗砂（路基本体掺20%，基床底层掺25%）细砂掺圆砾进行改良（50%：50%），进行路基填筑，改良后的粉粘土及细砂力学性质大大改善，不但可以进行路基本体，而且都可以进行基床底层填筑，从2000年3月正式开始填筑到2001年6月即全部填筑完毕，仅中铁一局改良粉粘土填筑数量为286.7万m3,改良细砂土填筑数量179.7万m3,填筑速度快质量优良，保证了工期，降低了造价，经铁道部多次组织检查以及铁科院等单位检验，路基质量全线全优，得到了铁道部高度赞扬，创造了巨大的经济效益和社会效益。执笔人：张建邦'