吹砂法填筑站場路基施工工藝

張春景

(中國鐵建十二局集團(tuán)第一工程有限公司，山西臨汾 041000)

1 工程概況

廣州動車段是武廣客運(yùn)專線重要的配套項(xiàng)目，同時也是鐵道部確定的全國四大動車組檢修基地之一，其檢修范圍重點(diǎn)輻射華南及珠江三角地區(qū)，覆蓋京廣(部分)、廣深港客運(yùn)專線、廣珠城際和沿海快速通道(部分)。

廣州動車段位于廣州市番禺區(qū)鐘村鎮(zhèn)與佛山市順德區(qū)北窖鎮(zhèn)交界地帶的古東村、古西村至三桂村境內(nèi)，線路由北西向東南延展，穿越地段多為漁塘、菜地及苗圃。

廣州屬亞熱帶季風(fēng)氣候，由于背山面海，雨量充沛，全年中4月～9月為雨季，多臺風(fēng)。

廣州動車段一分部站場路基填方200余萬立方米，站場面積大，路基最寬處寬度為285 m。前期由于征地拆遷影響，耽誤土方施工最佳時節(jié);此處土源緊缺，運(yùn)距遙遠(yuǎn)，陸路運(yùn)輸不暢，進(jìn)度緩慢;同時工期緊，當(dāng)時雨季來臨，按常規(guī)方法施工，根本不能滿足工期要求。考慮到吹砂法填筑路堤適用于臨河而多砂且可用吹填方式填筑路堤的地區(qū)，它具有施工不受雨季影響的優(yōu)點(diǎn)，同時站場南靠碧江，北臨石壁河，有良好的吹砂施工天然條件，故我部決定采用吹砂法和常規(guī)填筑法同時進(jìn)行廣州動車段站場路基填筑。

2 吹砂法填筑站場路基施工工藝

吹砂法填筑站場路基施工工藝框圖見圖1。

圖1 吹砂法填筑站場路基施工工藝框圖

3 吹砂法填筑站場路基施工方案

3.1 吹填范圍

G1DK1+500～G1DK2+300段的軟基加固區(qū)上進(jìn)行吹砂法填筑，非加固區(qū)按常規(guī)填筑進(jìn)行。

3.2 吹砂點(diǎn)設(shè)置

選擇石壁河和碧江兩處吹砂點(diǎn)分別向站場內(nèi)吹砂，碧江點(diǎn)負(fù)責(zé)G1DK1+500～G1DK1+900段的吹填，石壁河點(diǎn)負(fù)責(zé)G1DK1+900～G1DK2+300段的吹填，石壁河點(diǎn)設(shè)2個吹砂口，碧江點(diǎn)設(shè)3個吹砂口，具體布置見圖2。

圖2 G1DK 1+500～G1DK 2+300段路基吹填分倉示意圖

3.3 吹填分倉

吹填施工按分倉、圍堰、吹填進(jìn)行，分倉按分部分項(xiàng)檢驗(yàn)批劃分(我部站場路基經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理同意，按縱向100 m，橫向40 m為一個檢驗(yàn)批，檢驗(yàn)批已提前確定好)為準(zhǔn)，兩處吹砂點(diǎn)分別由靠近吹砂點(diǎn)一側(cè)向另一側(cè)推進(jìn)。

3.4 吹填厚度

吹填分層厚度按每層90 cm控制。

4 吹砂法填筑站場路基施工方法

4.1 地基底層處理

測量班放出邊線后，進(jìn)行清表、清淤。魚塘施工前必須圍堰抽水，以達(dá)到干塘效果，清表深度為50 cm～100 cm。

4.1.1 塑料排水板加固區(qū)

整段軟土地基插板結(jié)束后，整平第一層中粗砂墊層，厚30 cm，鋪設(shè)好土工格柵。土工格柵的受力方向應(yīng)垂直線路方向鋪設(shè)，兩幅間縱向可不搭接，但應(yīng)密貼鋪設(shè)。受力方向(沿橫斷面方向鋪設(shè))中間不得斷開或搭接，受力方向確需搭接連接時，應(yīng)采用可靠措施，連接強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)容許抗拉強(qiáng)度。鋪設(shè)土工格柵時，砂層表面應(yīng)平整，鋪設(shè)要平順，不容許有褶皺，應(yīng)盡量拉緊，并用竹釘固定，不得有堅(jiān)硬凸出物，嚴(yán)禁壓路機(jī)直接在土工格柵表面上進(jìn)行碾壓。土工格柵嚴(yán)禁暴曬，應(yīng)隨鋪隨蓋砂，以免降低土工格柵的強(qiáng)度。然后均勻等厚地鋪設(shè)第二層中粗砂墊層，厚20 cm，要求覆蓋住塑料插板。壓路機(jī)靜壓3遍～5遍，檢查其密實(shí)度，要求達(dá)到90%以上。

4.1.2 水泥攪拌樁加固區(qū)

待檢測完成后，在攪拌樁樁頂、路基基底鋪設(shè)0.5 m砂礫石墊層，內(nèi)鋪一層土工格柵，土工格柵鋪設(shè)同上。壓路機(jī)靜壓3遍～5遍，檢查其密實(shí)度，要求達(dá)到90%以上。

4.1.3 非加固區(qū)

1)清除。對有機(jī)土、腐殖土進(jìn)行清除。2)換填。非加固區(qū)地基采用透水材料回填(換填)處理。

4.2 圍堰施工

吹砂法填筑前為防止吹填水肆意橫流，應(yīng)先在路堤兩坡腳處各做一道縱向圍堰，在魚塘處圍堰設(shè)計(jì)為永久圍堰，圍堰頂寬按設(shè)計(jì)尺寸2.0 m施工，其他地段臨時圍堰頂寬按1.0 m施工。圍堰不宜一次修筑到標(biāo)高，應(yīng)逐層吹填逐層加高，每次按1.2 m～1.4 m控制。同時還應(yīng)預(yù)留路堤沉降量，做好預(yù)加寬處理，否則沉降后永久圍堰頂寬度不能保證。

圍堰材料:路基坡腳處采用粘土袋裝堆碼，以后作為路基包邊土，在路基內(nèi)圍堰用袋裝砂堆碼，確保質(zhì)量，防止被水沖刷。根據(jù)分倉長度要求做多道橫向分隔封閉圍堰，分隔圍堰就地取材，用推土機(jī)將吹填的砂料推攏而成，外襯雙層塑料布，構(gòu)成分倉吹填區(qū)分層吹填。中間部分分倉面積為100 m×40 m，線路兩側(cè)最外側(cè)以剩余面積分倉。分倉長度以分部分項(xiàng)檢驗(yàn)批劃分為準(zhǔn)(縱向100 m)，分倉寬度以分部分項(xiàng)檢驗(yàn)批劃分為準(zhǔn)(橫向40 m)。

4.3 填料要求

砂料的選擇:吹砂路堤施工采用船運(yùn)吹砂填筑，其粗砂因容易得到較高的密實(shí)度而成為填砂路堤的首選填料。吹砂填筑時，細(xì)砂也可以使用，微含粉(粘)土砂應(yīng)慎重采用，粉(粘)土質(zhì)砂不宜采用，砂料含泥量(小于0.074顆粒含量)不宜大于15%(以重量計(jì))，因水流不易排出，會形成水囊，影響填筑質(zhì)量。

4.4 施工要求及施工方法

吹填時排砂口噴出的砂、水、少量泥混合料中，砂料僅占10%左右，大量的河水必須通過適當(dāng)?shù)耐ǖ琅抛撸駝t將產(chǎn)生較大的流體液體或半液體壓力，水排不走，勢必影響路基砂穩(wěn)定及密實(shí)。另外，排砂口水壓較大，要求排砂口與圍堰之間有一定距離，一般為10 m～20 m。

4.4.1 吹砂填筑設(shè)備

運(yùn)砂船運(yùn)砂至抽砂船旁，抽砂船利用水力的作用，將用高壓水槍噴射出的水流沖起的砂粒在水泵的抽力作用下通過管道輸送到站場路基上，局部用推土機(jī)推平，再沖水使之密實(shí)。本抽砂船的抽砂功率為280 kW，管徑200 mm～300 mm，輸送長度為200 m～500 m。

4.4.2 吹砂路堤堤內(nèi)水流的排出

吹填路堤堤內(nèi)河水沿圍堰邊流入排水通道，由排水通道排出，倉內(nèi)吹填示意圖見圖3。

4.4.3 吹填水的排除

路堤吹填時，因帶有大量的河水，需要及時排除，以免產(chǎn)生過大的液體壓力。因此，在吹填開始前，應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備工作，修筑好吹填排水通道。沿站場路基兩側(cè)各挖一條寬1.5 m，深1 m的排水通道，排水通道與涵洞相連，在通道匯集處挖一沉淀池，吹填水匯集沉淀后流入河道，必要時使用大型抽水機(jī)排入河中。

4.4.4 排砂管及排砂管支承

排砂管由水上部分和岸上部分組成。水上排砂管由鋼管和橡膠管連接而成，用浮筒支承于水面上，水上排砂管應(yīng)布設(shè)成平緩的弧形，以便抽砂船可以在一定范圍內(nèi)移動。陸上排砂管一般支承在地面上，在排砂口部分必須用支架支承牢固，在排砂管與陸上排砂管連接處應(yīng)設(shè)立平臺或支架，并采用橡膠管連接。排砂管管道水上采用φ300 mm的鋼管，站場內(nèi)采用φ200 mm的PVCU形環(huán)保給水管，逐節(jié)接長，逐步推進(jìn)，按多幅循環(huán)作業(yè)。

圖3 倉內(nèi)吹填示意圖（單位：m）

4.4.5 吹填方式

根據(jù)站場實(shí)際情況，采取路基分倉吹填，分倉長度以分部分項(xiàng)檢驗(yàn)批劃分為準(zhǔn)(縱向100 m)，分倉的寬度以分部分項(xiàng)檢驗(yàn)批劃分為準(zhǔn)(橫向40 m)。分倉吹填時，將排砂管沿路基橫向布設(shè)，一次性吹填夠本倉本層厚度后，接長管道，再吹填下一倉，由推土機(jī)進(jìn)行平整。本層施工完后，再逐漸拆減管道，吹填下一層，循環(huán)往復(fù)，直至全幅施工完畢，將排砂管移到下一幅。排砂管在本倉內(nèi)由人工抬著頻繁移動，確保吹填砂厚度均勻。

4.4.6 填砂路堤的壓實(shí)

采取吹填方式施工的填砂路堤，均應(yīng)采取分層吹填、分層檢測的辦法。考慮到試驗(yàn)規(guī)程要求，吹填方式的分層厚度定為0.9 m。用吹填法，可不必碾壓，吹填路堤不經(jīng)擾動的密實(shí)度可達(dá)90%以上，可滿足基床以下壓實(shí)度要求。

4.4.7 試驗(yàn)檢測方法

1)相對密度法。用灌水法檢測，挖掉45 cm檢查下層，合格后檢查上層，密實(shí)度不小于90%即可。2)K30法。待排水固結(jié)后每層(90 cm)檢測。

5 沉降觀測方案

動車段路基填筑時，沿線路縱向每隔20 m～30 m，沿路基中心、坡腳兩側(cè)外距坡腳2 m，10 m設(shè)水平外移觀測樁(直徑0.1 m，樁長1 m，出露地表0.3 m，樁面設(shè)鐵釘1個，鐵釘外露1 mm)，沿橫斷面方向每30 m～50 m設(shè)置沉降觀測設(shè)備進(jìn)行沉降觀測，在路堤填筑過程中，邊樁水平外移量每晝夜不得超過5 mm，路堤中心沉降量每晝夜不大于10 mm。

6 質(zhì)量保證

1)控制層厚不超過90 cm。

2)塑料排水板及水泥攪拌樁加固區(qū)之上起初50 cm厚砂墊層必須是干凈中粗砂。

3)排水要徹底，水排不走會影響到路基的密實(shí)。

7 施工注意事項(xiàng)

在塑料排水板地基上進(jìn)行吹砂施工要解決沉降和失穩(wěn)兩個問題。總的來說應(yīng)按“慢填、預(yù)壓加觀察”的原則填筑，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求的加載速度進(jìn)行加載，同時，要埋設(shè)沉降板，加強(qiáng)觀測，控制指標(biāo)不應(yīng)僅以日沉降量為單一指標(biāo)，要綜合考慮沉降增長速率。每倉吹填90 cm厚應(yīng)間隔一段時間，待砂層初步固結(jié)穩(wěn)定后再吹填下一層。

8 結(jié)語

用吹砂法填筑站場路基，未受到雨季影響，縮短了施工周期， 圓滿完成了站場路基施工任務(wù)，保證了施工工期。