路基填方作业受限区夯实施工工法

'路基填方作业受限区夯实施工工法XXX（滇）A1-2015云南XX建设集团有限公司1前言在桥台、涵台以及挡墙背等区域回填土施工过程中，由于受施工场地条件的限制，回填位置回填面积往往狭小、填土形状不规则，大吨位的振动压路机和冲击夯等无法进入该区域，且传统的强夯设备夯实能为1000~8000kJ，夯实能过大，夯实过程对附近构造物影响较大。因而在此类路基填方作业受限区的压实施工中，往往使用小型压路机压实或蛙夯来分层夯实，而小型夯实机械具有夯击能量不足的缺陷，施工效率低，且不能满足路基填方作业受限区回填材料施工的工艺要求，使得该区域回填路基的整体压实度难以得到保证。同时，受桥（涵）净空的限制，桥头（涵洞）路基的一般填土高度达到5~6m以上，按照传统的回填施工方法施工，施工速度慢且压实度很难达到规范和设计要求，因此上述路基填方作业受限区在没有经过一个雨季的自然沉降的情况下，填方作业受限区位置路基工后沉降风险较大，可能导致桥头跳车现象。轻型液压强夯机能够在装载机或挖机工作装置的牵引下，能机动灵活地对路基填方作业受限区不同位置进行准确、快速的夯实，是一种轻型强夯设备。该设备主要原理是用液压缸将夯锤提升一定高度后释放，夯锤在重力作用下击打路基。由于夯锤面积较小，因而具有竖向冲击力大，侧向水平推力小，对周边的结构物影响小，能连续施工等优点。相对于传统的强夯设备，夯击能量66~110kJ，施工效率900次/h，有效压实厚度可达3m，影响深度8m。相对于夯实前压实度提高5%～8%，能提高路基整体强度，减少工后沉降，消除桥头跳车病害。通过云南XX桥至XX高速公路土建项目、云南XX至XXXX高速公路XX立交改扩建工程等多个项目采用轻型液压强夯机对路基填方受限作业去进行夯实施工实践，不断总结成功经验、优化施工工艺的基础上形成了本工法。-10- 图1.1轻型液压强夯机2工法特点2.1在大型压实机械设备作业受限的填方区域（桥台、涵台以及挡墙背等区域），利用轻型液压强夯机机动灵活地对填方区域进行补强夯实，提高了受限区域的填筑质量，有效地控制了工后沉降。2.2轻型液压强夯机竖向冲击力大、侧向水平力小，对周边结构物影响小，有效夯实厚度达3m，影响深度8m，施工效率高（900次/h）。2.3施工简单快捷。3适用范围3.1适用于路基填方作业受限区域的路基施工。3.3适用于因工艺控制不严，压实不足的路基施工。3.2可用于局部软基处理。4工艺原理轻型液压强夯机能够在装载机或挖机工作装置的牵引下，能机动灵活地对路基填方作业受限区不同的位置进行准确、快速的夯实，是一种轻型强夯设备，设备参数见表4.1。该设备工作时利用液压缸将夯锤提升一定高度后释放，在重力作用下击打路基，每小时可以击实900次以上，根据夯锤的质量不同，每次对地面夯击能量可达66~110kJ，对路基填方作业受限区构造物影响较小-10- 。在夯实冲击的过程中通过在路基中形成冲击波和动应力，将路基土压密、振实，以达到提高地基强度、降低压缩性的目的。对路基的冲击夯实过程中，一方面可以对地基产生压实和挤密的作用；另一方面是通过强夯对地表下一定深度土层施加动力荷载，达到破坏土体结构强度、减少孔隙的作用。轻型液压强夯机有效压实厚度3m，压实影响深度8m。由于夯锤能利用装载机或挖掘机液压系统进行驱动，因而具有机动性强，能够智能化连续强夯施工等优点。轻型液压强夯机设备参数表4.1参数最大能量(kJ)有效压深度(m)压实度提高(%)工作效率(次/min)夯锤面积(m2)指标66～1102～33～815～400.75施工工艺流程和操作要点5.1施工工艺流程施工工艺流程如图5.1所示：图5.1施工工艺流程图5.2施工操作要点5.2.1施工准备1、调查桥台、涵台以及挡墙背等路基填方作业受限区域-10- 附近建筑物和管线情况，保证夯实施工安全。2、清除施工范围内的树木、杂草、淤泥和腐殖土，做好原地面临时排水。3、调查填料来源，选择质量合格的填料为的路基填料进行试验，确定最大干密度、最佳含水率和CBR值。4、对含有软弱地基的应采取相换填或利用轻型液压强夯机对原基地进行补强夯实处理等加固措施，以满足承载力相关技术要求。5.2.2路基填方作业受限区域回填填筑在进行受限区域回填施工时，应先铺筑试验段，确定松铺系数、碾压遍数、压实度（或沉降差）标准以及最佳施工组织方案。1、确定松铺系数先确定受限区域回填范围，并用石灰划出回填范围。并在受限区域构造物上划出每一层的回填线。在回填段建立观测点，松铺厚度按照路基正常段落填筑进行，推土机整平后测量观测点的高程，之后开始碾压。经检测压实度或沉降差符合要求后，计算并确定松铺系数。2、确定碾压遍数在振动碾压第二遍过后，每碾压一遍，现场检测一次压实度或沉降差，并将检测结果及时通知路基负责人并做好记录，最终分析确定碾压遍数、压实度或沉降差的标准。3、确定最优施工组织方案根据试验段数据分析，确定路基填筑松铺系数、碾压设备组合、碾压遍数、碾压方案与压实质量控制指标的关系、劳动力组织等施工方案。5.2.3路基填方作业受限区回填补强夯实对路基填方作业受限区域进行回填施工时每填筑2～3m高度时应采用轻型液压强夯机对区域回填材料进行夯实处理，以加快回填材料的固结沉降，提高路基整体施工质量。1、试夯1）为保证夯实效果，需要通过试夯来确定最佳夯实遍数。对于每点，每夯实锤击一次，测量一次沉降差。通过绘制沉降量与夯实次数的关系确定最佳夯实次数。2）试夯时应先划出填方作业受限区回填土夯实边线及夯实范围。每夯实一次并记录沉降量，并绘制沉降量与夯实次数的关系图，如图5.2.3-1所示。-10- 图5.2.3-1夯实次数与沉降量关系3）试夯时，试夯点相邻遍数之间相对下沉量不超过2mm时，可判为密实状态，以上一次记录次数最为最佳夯实次数。4）试夯时，也应进行夯实搭接工艺试验，为后续的强夯施工提供数据支持。搭接宽度可按0cm、10cm和20cm进行试验，根据试验效果确定搭接宽度。5）为防止强夯时对路基填方作业受限区构造物的冲击破坏，靠近构造物的第一排及第二排位置夯实次数应在最佳夯实次数基础上适当减小3～4遍，其他位置采用最佳夯实次数。6）试夯完成后，就可进行路基填方作业受限区填土夯实施工。施工中如填筑材料发生比较大的变化，应重新试验并指导施工。2、夯实施工1）根据施工段落确定路基填方作业受限区填土回填位置，合理编制夯实施工组织计划。2）补强夯实施工时应先测定路基填方作业受限区回填土夯实边线，并用石灰标出夯实边界，夯点位置布置如图5.2.3-2所示。图5.2.3-2夯点布置示意图-10- 3）施工应遵循先垂直构造物中线向两边夯实，从远离构造物到靠近构造物的顺序进行夯实，应达到无漏夯、无死角，确保夯实质量，如图5.2.3-3所示。图5.2.3-3夯实顺序示意图4）每个路基填方作业受限区回填土夯实完成后均应检测夯实前后的压实度或沉降差，经检验合格后，方可进行下一次的路基填方作业受限区回填土碾压与补强夯实施工。6材料与设备6.1回填材料要求路基填方作业受限区回填材料宜采用透水性材料、轻质材料、无机结合料等。非透水性材料不得直接用于回填。回填材料相关指标应满足《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006）中相关要求。6.2施工设备本工法为对路基填方作业受限区回填材料进行补强夯实，设备配置按照开展一个工作面进行要求，要求如下表6.2。施工机械设备配置表6.2.名称规格型号数量单位备注挖机CAT320台1软弱地基挖除推土机HD160-3台1回填、整平振动压路机YZ20H型台1碾压手扶式夯实机3.75kw台2基底处理轻型液压强夯机专业台1回填土补强夯实-10- 7质量控制7.1相关技术标准7.1.1《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006）；7.1.2《公路路基路面现场测试规程》（JTGE60-2008）；7.1.3《公路路基设计规范》（JTGD30-2015）；7.1.4《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）；7.2质量检测指标根据质量要求，对施工完成后路基填方作业受限区回填材料应检测相应的指标，参照《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)的有关规定，施工现场检测内容见表7.2。施工过程中质量检测指标表7.2检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率备注压实度（%）≥96%T0921每50m2每层至少一点路基土材料沉降差（mm）≤试验段确定的沉降差水准仪每个断面测四点填石或孔隙率较大的填料7.3施工质量保证措施7.3.1建立健全质量管理体系。以项目经理为质量领导小组组长、总工为质量领导副组长，配备专职质量检查工程师，负责对路基填方作业受限区回填土补强夯实的质量检查，把质量目标落到实处，确保工程质量。7.3.2施工前，应进行技术交底和培训，使每一个人都熟悉自己的岗位、职责、标准、操作和检查方法。7.3.3填料选择：宜选择透水性好的材料作为路基填方作业受限区回填材料，填料性能应满足《公路路基施工技术规范》（JTGF10）中相关要求。7.3.4回填材料施工：路基填方作业受限区回填部分路床宜与路堤路床同步填筑施工。回填材料分层填筑厚度可与路基填筑一致。7.3.5回填材料夯实施工1、路基填方作业受限区回填位置根据材料要求每填高2～3m应对回填材料采用轻型液压强夯机进行夯实处理。-10- 2、在对回填材料进行夯实施工前，必须针对当地回填材料、现场气候条件等情况进行试夯，铺筑试验段，确定最佳夯实次数和夯实顺序。对已确定强夯次数和施工顺序以试验段总结报告的形式上报上级主管部门，经主管部门批准，下达开工令后才能进行路基填方作业受限区回填材料的夯实施工。3、进行夯实过程中，应加强对路基填方作业受限区回填材料压实检测，以便及时控制施工质量。8安全措施8.1建立以项目经理为组长的安全管理组织机构和安全保证体系。严格遵守国家有关安全生产的法律、法规以及交通运输部颁发的有关安全生产的有关规定，杜绝从业人员死亡事故；杜绝机械设备大事故和重大事故。无职工因公死亡事故，无职工重伤事故。8.2本工法应执行《公路工程安全技术规程》(JTJ076)的有关规定，施工进场前应做好施工区域的安全保通工作。8.3安全培训。施工前，应针对轻型液压强夯机夯实施工进行安全交底和培训，使每一个人都熟悉自己的岗位、职责、标准、操作和检查方法。8.4各种机电设备操作人员、轻型液压强夯机设备操作人员以及驾驶人员，都必须经过专业训练或领有有关部门批准的驾驶证或操作证后方可上岗。禁止其他人员擅自开车或开机。8.5建立统一的调度指挥制度和机械管理制度。施工中人员、工程车辆、工程机械进行统一指挥。定期进行安全和纪律教育，杜绝违规操作责任事故。9环保措施9.1在夯实施工区附近有建筑物时，应经常观察振动的影响，对较近的建筑物影响较大时，应挖防振沟，其深度应超过该建筑物的基础深度。9.2在夯实和填筑过程中会产生噪音污染，应设置隔音板以及给柴油机戴上消声器等措施，减少噪音污染。9.3为减少施工过程中的油污染，应采取相关措施减少夯机漏油。9.4路基填方作业受限区回填材料施工时，应尽量少破坏施工周围原有的地物、地貌、植被。工程完工后，应按要求及时拆除所有安全防护设施和其它临时设施，并将路基填方作业受限区及周围环境清理整洁，做到工完、料清、场地净。-10- 10资源节约10.1坚持“资源节约，环境友好”的理念，坚持科技创新打造高速公路传统产业，积极倡导、研究和推广应用节能减排的新理念、新技术、新工艺。10.2科学组织施工、合理安排轻型液压强夯机夯实施工各道工序，加快施工进度，最大限度地节约企业和社会资源。10.3临时用地机械设备停放场地优化选址，租用地方场所，尽量减少征地。10.4引入循环经济理念，可考虑将挖方弃渣作为路基填方作业受限区回填路基施工填料。10.5合理配置各种机械设备，并保证设备始终处于良好状态。11效益分析11.1经济效益分析随着我国公路建设的发展，新工艺、新技术的不断引入，公路桥涵比例越来越大，特别是山区公路，平均每隔200多米有一道构造物，导致在桥台、涵台以及挡墙背等路基填方作业受限区域回填工程量较大，而施工过程中，由于受施工场地条件的限制，回填位置回填面积往往狭小、填土形状不规则，不适合大型机械施工，导致回填施工任务重，压实难度大，因此路基填方作业受限区域回填材料在没有经过一个雨季的自然沉降，存在工后沉降的风险。通过采用路基填方作业受限区夯实施工工法后，能够提高路基填方作业受限区域回填施工效率，加快施工进度，为企业创造巨大的经济效益，也为后期建成通车创造了良好的条件。且经过后期观测发现，施工后路基填方作业受限区夯实回填路基无沉降。11.2社会效益采用本工法对路基填方作业受限区回填材料进行夯实，不仅可以减少该区域回填材料的工后沉降，从而减少桥头跳车，提高道路使用者行车的舒适性，同时也能加快路基填方作业受限区回填施工进度，提前通车，具有良好的社会效益。12应用实例12.1云南西桥至石林高速公路土建项目云南XX桥至XX-10- 高速公路是国道324线、326线的交汇段和云南省高速公路网的重要组成部分，是云南省联接中、东部发达省份的重要经济干线和省政府确定的公路建设三年攻坚项目之一。我公司承担合同段全长6.17公里，其中桥梁共有7座，立交3座，涵洞25道，在桥台、涵台以及挡墙背等路基填方作业受限区域回填土工程量较大，考虑到施工时间紧，施工任务较大，公司通过采用路基填方作业受限区夯实施工工法，成功解决了该区域回填压实困难，效率低以及压实不足的问题，得到了业主及总监办的好评。12.2云南XX至XX高速公路XX立交改扩建工程XX高速公路XX立交改扩建工程位于云南省XX市，立交形式为菱形立交，该立交需新增一座326米长桥梁，需改造涵洞3座，现浇挡土墙长度565米。在桥台、涵台以及挡墙背等路基填方作业受限区域回填工程量较大，由于施工任务重，工期紧，为保证施工质量，减少路基填方作业受限区回填的工后沉降，2014年5月通过采用本工法施工后，不仅保证了施工质量、提高了施工效率，而且降低了路基填方作业受限区回填材料工后沉降的风险，成为业主重点示范项目，得到了社会各界的好评。-10-'