季节性冻土填方施工工法

'季节性冻土填方施工工法一、前言本工法是在北黑高速公路A1合同段施工过程中探索总结形成的。北安至黑河高速公路是国家高速公路网和黑龙江省高速公路网的重要组成部分，是黑龙江省开展陆海联运和对俄贸易运输主要通道的关键路段。该区域属大陆性季风气候，气候寒冷而湿润，冬季寒冷漫长，夏季温和短促，年平均气温为－1.3－0.4℃，极端最高气温35.2℃，极端最低气温－48.1℃。项目路线起点建华互通区是连接绥化至北安、伊春至五大连池高速北安至五大连池段、规划齐齐哈尔至北安三条高速的枢纽型互通，为全线重点工程之一，终点位于北安市二井子镇四井子村。起讫桩号K0-260～K13+010，全长13.27km。二、工法特点（一）在季节性冻土区路基填方采用透水性好的标准粗颗粒土填筑，在施工工期、防治路基病害产生、成本控制上要优于其它填筑材料。（二）路基低填方段和湿软路基基底处理采用透水性好的砂砾换填，砂砾因材料空隙大，形成的毛细管少，减少了地下水的上升。还可以减少冻胀路基土方的厚度，减轻冻土的膨胀程度，消弱冻胀土的抬拱力。（三）在考虑冰冻深度影响的同时，采用纵、横向渗沟加强地面和地下排水并降低地下水位，将地下水汇集于沟内，并通过沟底通道将水排至指定地点。使土基保持干燥，减少冻结过程中水分聚流的来源。三、适用范围适用于季节性冻土地区填方路基处理及施工。四、工艺原理针对季节性冻土区路基冻胀产生的原因，结合已有季冻区施工经验，通过隔断地面水的渗入和毛细管水上升的途径，从而降低地下水位，减少路基填料中的原始含水量，使之保持在最佳含水量附近，从而切断聚冰过程中的供水来源。进而有效的预防由于施工中填筑材料及工艺不合理造成的路基冻胀，保证通车后的道路质量。五、施工工艺流程及操作要点6 （一）施工工艺流程图施工准备浆砌纵、横向渗沟基础土工试验分层填筑渗水性材料碾压密实开挖纵、横向渗沟基底处理测量放样清理场地平整压实路堤填筑高度检测交验小于1.5m大于1.5m（二）施工操作要点1、路基施工开工前，应在全面理解设计要求和设计交底的基础上，进行现场调查和核对。2、修建临时工程，以满足正常施工需要。3、进行现场恢复和固定路线。内容包括导线、中线的复测，水准点的复测与增设、中线放样及路基放样等。4、基底处理4.1清除路基范围内的杂物，根据测工放样的高程推除积土，达到设计高程后，用压路机进行碾压至设计规定压实度标准。4.2粘性土、砂性土基底路段，按现场实际情况挖除原地基土，换填砂砾并分层压实，保证路槽下压实度。6 4.3要保证结构层下填筑高度不足80cm地段，其处理深度必须达到80cm。4.4路基基底范围内的植被、腐殖土及树根必须全部按设计要求清除。清基进度要与施工进度相对应，基底暴露时间不能过长，以免受水浸害。4.5水田、湿地等低洼湿软路基基底设置透水隔离层，有效厚度可根据实际情况确定，上下宜设防淤层。隔离层材料可用0.075mm的粒径含量小于5%的碎石、砾石、粗砂等。上下面宜设3%～4%坡度。这样既能隔断毛细水和冻结水上升，又能排除渗入到路基中的水，因为渗入水占冻害水的绝大部分。5、根据地形和地下水位的具体情况，加深排水沟和在排水沟下设纵、横向渗沟。渗沟开挖用人工或挖掘机进行。渗沟开挖必须规则，几何尺寸符合要求。6、浆砌渗沟基础。渗沟基础用砂浆砌片石砌筑，表面平整，形成3～4％的一字坡，防止出现反坡。7、渗沟内铺设滤水土工布。滤水土工布铺设必须能全部将碎石包裹，顶面和接头搭接20cm以上。8、填入渗沟材料。渗沟填筑材料用碎石，使用前必须筛去细颗粒和粉尘。9、纵、横渗沟完成后，将路基底整平并碾压密实，密实度达到93％以上，并形成3～4％的一字或人字坡。10、非全冻路基施工非全冻路基：路基填筑高度大于路基冻结深度(道路冻深减去路面厚度)的路基。10.1冻胀性不同的土质必须分层填筑，且抗冻性强的土应填在高层位。10.2严格控制填土厚度，每层压实方不超过20cm。10.3冻深内的填土严禁混杂，同一土质实方厚度不宜少于0.5m。10.4同一层土的含水量应一致，最大允许偏差2%。10.5同一层填土压实度必须均匀一致，允许偏差2%。碾压前用平地机整平,碾压方式为先慢后快，由弱振到强振，由外侧向内侧碾压，碾压接缝振动压路机一般重叠0.4～0.5m，光轮压路机重叠1/2后轮宽度，先后施工的相邻两个施工段，碾压区域纵向重叠1.0－1.5m，压实遍数由试验段确定。10.6填土期间每层顶面应保持不小于2.5%的排水横披。10.7优先安排高填方路段施工，保证6个月的沉降时间。如因工期限制不能满足时间要求则进行强夯，加速沉降。10.8严格控制填挖结合部的施工质量，防止差异沉降。10.9横披较陡路段，采用浆砌片石护脚，保证路基稳定。11、全冻路基施工全冻路基：路基填筑高度小于等于路基冻结深度（道路冻深减去路面厚度）的路基。11.1全冻路基填方路段施工按非全冻路基相关内容执行。6 11.2施工开始前，必须于路基两侧挖出临时排水沟或边沟，应结合永久排水先做渗沟、渗井等地下排水设施。全冻路堤路段应设排水渗沟：（1）渗沟应设于两侧边沟下或边沟外，不宜设在路肩范围以内。（2）渗沟埋深不得小于当地最小冻结深度。（3）渗沟纵坡不应小于0.5%，长度不宜大于300m，渗沟过长应在其间设置横向排出渗沟或采取其它措施。（4）渗沟反滤排水填料应用粒径大小均匀一致的砂石料，每层厚度不宜小于0.15m，最大粒径不大于80mm。也可选用渗水土工布内填10～60mm碎石或砾石排水集料，外侧填0.15m厚中细砂防污层。全冻路堤在无平面排水条件下可设置渗水井排除路基中的水分：（1）渗水井宜设于边沟外，路基下有透水层时也可设于路面范围内或边沟下。（2）渗水井深度一般宜大于3m。透水层埋置较浅的渗水井底面宜伸至透水层。（3）渗水井直径宜为1.0～1.5m。井内由外围向中心逐层填筑反滤层材料。（4）渗水井中水的排除可用横向暗沟或渗沟、井下透水层或水泵抽排。用水泵抽排时应防止路基内细颗粒流失。12、如因料源限制而采用非粗颗粒土进行路基填筑的路基，可通过设置透水性隔离层进行。13、每道工序完成后及时进行自检，合格后报检，经监理工程师检验合格后方可进行下道工序施工。六、材料与设备（一）材料1、在路基及边坡设置碎（块）石，这种材料可以主动调温冷却路基。2、换填砂砾应优先选择级配较好的砂砾，填料最大粒径应小于150mm。（二）主要施工机具序号名称数量单位备注1推土机1台一个工作面2平地机1台一个工作面3振动压路机2台一个工作面4灰土拌合机2台一个工作面5铧犁拖拉机2台一个工作面6挖掘机2台一个工作面7装载机1台一个工作面8自卸车辆根据运距确定数量6 9三轮静碾压路机2台一个工作面七、质量控制(一)路基填土施工质量评定标准路基填方施工允许偏差项次检查项目规定值或允许偏差检测方法和频率高速公路/一级公路1压实度（%）填方（m）0～0.8≥96每200m每压实层测4处0.8～1.5≥94>1.5≥932弯沉（0.01mm）不大于设计要求值按检验评定标准附录检查3纵断高程（mm）正10，负15每200m测4断面4中线偏位（mm）50每200m测4点5宽度（mm）符合设计要求每200m测4处6平整度（mm）15每200m测2处×10尺7横披（%）±0.3每200m测4断面8边坡符合设计要求每200m测4处(二)路基填方施工质量控制措施1、施工前，对地基进行复查、核对，慎重处理地基范围内存在的局部松软、坑穴、泉眼等，必要时与设计方联系处理。2、严格按试验段取得的试验数据进行施工，控制填料松铺厚度，按压实机械最佳组合方式对填料进行压实。3、严格按规范要求，分层填筑、碾压，经检验合格后，方可继续施工。如有检验不合格的填层，必须返工，直至检验合格。4、施工期间做好现场排水，保持作业面排水畅通，做到施工场地雨后无积水。尤其是路堤两侧坡脚严禁积水。5、使用不同填料填筑路基时，每一水平层的全宽采用同一种填料，每种填料层累计总厚大于50cm。6、施工前收听当地气象部门的天气预报，并据此进行合理的施工安排。7、施工过程中要充分应用“小段上土、机群作业、快速成型、文明施工”的十六字施工方法。8、定期对试验、检测、测量仪器进行标定。八、安全措施（一）现场施工人员必须熟悉安全操作规程，坚守岗位，根据劳动组织分工原则各负其责。（二）6 根据工地情况，做好场地布置，合理安排临时设施，进行安全保卫工作，布置安全防护设施和统一的安全标志，在施工现场醒目位置设置固定的大幅安全标语及各种安全操作规程牌。（三）正确指挥和组织生产，坚持“安全第一”的原则，严格控制加班加点，防止因人员疲劳、机械超疲、各种动力车辆超速或超高超宽装载而发生的事故。（四）汽车装土、卸土时，停卸地点平整坚实，在危险地段卸土设专人指挥。九、环保措施（一）尽量少占或绕避林地、耕地，保护原有树木及地表植被。临时用地范围的耕地采取措施进行复耕。（二）施工场地内修建施工排水系统并确保畅通。（三）运输可能产生粉尘的车辆配备挡板及棚布，防止粉尘飞落，减少对生产人员和当地居民造成危害，必要时进行洒水。（四）施工中产生的废水废液应妥善处理，避免污染农田。（五）对职工定期进行环保教育及培训，提高环保意识。（六）工程完工后及时清理现场垃圾，做到文明退场。十、经济效益分析（一）置换填土法简单易行、科技含量低，但所得到的效益不可低估。可有效的避免在通车的第二年就有部分路段出现冻胀和翻浆现象。（二）路基填料采用碎石填筑，碎石透水性好、塑性低，毛细管水作用小，强度和水稳性好。（三）采用透水性好的填筑材料，在施工工期，经济上有良好的效果，减少了后期因冻胀破坏返修的费用。十一、工程应用实例北安至黑河高速公路A1标段，起讫桩号K0-260～K13+010，全长13.27km。地理位置介于东经126°25′～127°30′和北纬48°05′～50°13′之间，位于黑龙江省北部小兴安岭山地地区,年平均气温为－1.3－0.4℃，极端最高气温36.2℃，极端最低气温－48.1℃，属重冻区（ⅠB）冻结指数F>2000℃，潮湿系数0.5>K≥0.25，大地标准冻深（10年最大值）1.0～3.0(m),是研究东北地区季节性冻土区路基、路面施工技术的良好路线。经过2009年11月到2010年4月近五个月的冬季冻融考验，我标段施工的路基无一处因冻胀而破坏，通过灌砂法对路基进行检测，仅有部分压实度略有降低，但全部在合格范围之内，实践证明，本工法施工工艺适合在季节性冻土区采用。6'