物理摻和法改良粉砂土填料施工工藝

楊經(jīng)偉

(中鐵二局集團(tuán)公司，四川成都610031)

1 工程概況

委內(nèi)瑞拉北部平原鐵路Tinaco-Anaco鐵路全長466.7km，設(shè)計(jì)時(shí)速220km/h，合同為EPC合同。

土建三標(biāo)合同段其起訖里程為K258+300～K317+300，全長59.0km。

該工程涉及路基土石方工程、涵洞工程、橋梁工程、路基防護(hù)及排水工程，全段共有挖方497×104m3，填方297×104m3。

地質(zhì)屬淺丘地貌與丘間沖積平原地貌，地形略有起伏，局部地面坡度較陡。段內(nèi)未見不良地質(zhì)，黏土、黏土巖具有弱膨脹性。

2 合同對(duì)填料質(zhì)量的要求

2.1 ASTM D3282-09對(duì)填料的分類

本合同試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)采用美國ASTM試驗(yàn)規(guī)范，按照表1，將土壤分成適當(dāng)組或小組，對(duì)粉沙-黏土分組，以液限和塑性指數(shù)值為基礎(chǔ)。

表1 土壤和土壤-骨料混合物分類(ASTM D3282-09)

2.2 路基的壓實(shí)要求

路基本體K30≥90MPa/m，重型壓實(shí)系數(shù)K≥0.95

3 首開段5 km中取土場的特點(diǎn)

3.1 填料選擇和室內(nèi)試驗(yàn)

根據(jù)沿線勘察，本段路基挖方多為低膨脹性的黏土和黏土巖，液限及塑性指數(shù)超標(biāo)，不能滿足路基填料技術(shù)指標(biāo)要

求，所有填料均需外借。經(jīng)現(xiàn)場勘查及試驗(yàn)檢測，位于K283+600處的27#取土場和K258+900處約16km的P03-3取土場有合適填料，其技術(shù)指標(biāo)如 表2、表3。

表2 27#料場填料技術(shù)指標(biāo)

表3 P03-3取土場技術(shù)指標(biāo)

3.2 兩種填料的特點(diǎn)

27#取土場儲(chǔ)量約25×104m3，該填料屬粉質(zhì)砂礫和砂，在嚴(yán)格控制含水量、碾壓遍數(shù)的情況下，才能達(dá)到壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)。由于當(dāng)?shù)氐氖┕に接邢蓿撎盍喜焕谑┕た刂啤Ａ硗猓撎盍?“板結(jié)”效果差，抗雨水沖刷能力弱。

P03-1取土場儲(chǔ)量約40×104m3(離鐵路線路較遠(yuǎn))，多為礫石土，雖然有部分土料達(dá)到A-2-4的要求，但有相當(dāng)數(shù)量部分細(xì)粒的黏性大，塑性指數(shù)偏大， 屬A-2-6組，不能直接使用。

根據(jù)該兩種填料的特點(diǎn)，提出了兩種填料混合使用的思路，使其砂性和黏性得到消弱和互補(bǔ)，從而達(dá)到有利于施工，其指標(biāo)又達(dá)到設(shè)計(jì)要求的目的。經(jīng)試驗(yàn)，對(duì)兩種填料按重量比例各半混合后的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，其物理指標(biāo)如表4。

表4 27#取土場50% 和P03-3取土場50% 重量混合后的技術(shù)指標(biāo)

4 路拌摻和施工工藝

4.1 施工準(zhǔn)備

基底處理：鏟除原地面的灌木及雜草，再清除50cm的有機(jī)土或松土，再對(duì)松土的地面進(jìn)行壓實(shí)。建立完整的臨時(shí)排水系統(tǒng)，保證在路基填筑過程中，路基本體不被水浸和沖刷破壞。

測量放線：用GPSRTK放出路基中線和施工邊線，每20m釘設(shè)木樁作為邊樁，按照松鋪厚度設(shè)置紅線標(biāo)記，用于控制填料的松鋪厚度。

4.2 填料的加工和運(yùn)輸

因27#取土場屬粉砂土，顆粒較細(xì)，直接開挖將產(chǎn)生較大的揚(yáng)塵，對(duì)周圍居民生活產(chǎn)生較大的影響。采取措施是在前一天晚上用水車充分悶水，使水充分浸透土料表層，第二天再用兩臺(tái)挖掘機(jī)拌和裝運(yùn)，裝車時(shí)再向挖機(jī)斗內(nèi)沖水，該方法有效的防止飛砂和揚(yáng)塵。P03-3取土場的填料按正常方法開挖。

填料經(jīng)過檢測含水率后，兩個(gè)料場由數(shù)量相同的自卸汽車運(yùn)至路基填筑段。

4.3 填料布放

填料運(yùn)至路基填筑段后，施工員要根據(jù)所撒網(wǎng)格線，嚴(yán)格按一格一車進(jìn)行布料，27#的填料和P3-1的填料采取間隔條帶布料方式，以確保攤鋪厚度和混合填料的均勻性。

4.4 填料拌合、攤鋪

攤鋪先用推土機(jī)進(jìn)行粗平，將成堆的填料分散開后再充分混合，并大致整平，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求調(diào)整出排水橫坡，最后平地機(jī)精平。

推土機(jī)應(yīng)加釘齒耙并拖掛旋耕機(jī)，對(duì)混合料充分進(jìn)行摻和和攪拌均勻，來回往返4次以上，目測填料充分混合，如對(duì)拌合效果有質(zhì)疑，應(yīng)取樣作篩分試驗(yàn)檢查拌合效果，確定最佳拌合次數(shù)。

4.5 含水量檢測調(diào)整

攤鋪整平完畢后，及時(shí)檢測填料含水量，要求施工含水量與最優(yōu)含水量偏差控制在±1.5%內(nèi)，方可進(jìn)行碾壓作業(yè)，否則必須進(jìn)行補(bǔ)充灑水或翻挖晾曬。

4.6 機(jī)械碾壓

精平完成后，現(xiàn)場技術(shù)人員進(jìn)行檢測，確認(rèn)填筑層標(biāo)高及平整度符合要求后才能進(jìn)行碾壓。

壓實(shí)順序應(yīng)按先兩側(cè)后中間，先靜壓后弱振、再強(qiáng)振的操作程序進(jìn)行碾壓。

4.7 試驗(yàn)檢測

壓實(shí)完成后要及時(shí)進(jìn)行效果檢測，一是進(jìn)行標(biāo)高的測量，確定填層壓實(shí)后的實(shí)際厚度，有效地控制路基填筑標(biāo)高；二是進(jìn)行試驗(yàn)檢測。包括混合料效果的檢測，壓實(shí)度、K30等。

5 施工中的體會(huì)

5.1 摻和法物理改良的優(yōu)點(diǎn)

該工程最初填料改良采取了摻石灰的方案，但化學(xué)改良有工藝復(fù)雜、周期長、檢測工序多、需要養(yǎng)生等不利因素，加之該國環(huán)境保護(hù)要求禁止使用石灰，故化學(xué)改良方案不可行。 鍵點(diǎn)數(shù)據(jù)庫，可作為今后施工中的參考。

利用該方法每隔500m的建立的中線，以及路徑、湖泊及地上物等數(shù)據(jù)庫，對(duì)今后的工程線路走向，便道走線，土石方調(diào)配等提供了很好的依據(jù)，大大簡化了工作量，手持GPS在手，工程信息一目了然。

借鑒本方法，手持GPS在今后的營地選址、拌合站選址和工程打井等一系列環(huán)評(píng)設(shè)計(jì)中，也得到了很好應(yīng)用。

5.3 UTM坐標(biāo)換帶的處理方法

由于該工程所屬地域跨越UTM坐標(biāo)19和20帶，特別是上述取土場正好處于19帶和20帶的交界位置，測量中曾經(jīng)發(fā)生兩個(gè)帶坐標(biāo)交替出現(xiàn)的情況，給繪圖設(shè)計(jì)工作帶來了難度。

因坐標(biāo)軸原心的變化，同一點(diǎn)在19帶和20帶的豎向x坐標(biāo)相同，水平坐標(biāo)y根據(jù)中央經(jīng)線的位置不同而差值隨之變化。在AUTOCAD繪圖、以及距離計(jì)算中，相鄰帶的位置必須轉(zhuǎn)化為同一帶的坐標(biāo)。UTM換帶的方法按間接法，先利用反算公式把UTM坐標(biāo)(x1,y1)換算成大地坐標(biāo)(B,L)，再利用正算公式根據(jù)新的中央經(jīng)線把該大地坐標(biāo)(B,L)轉(zhuǎn)換成新帶的UTM坐標(biāo)(x2，y2)，有關(guān)這方面的知識(shí)已經(jīng)有很多著作研究[4]。該工程采取了統(tǒng)一20帶的坐標(biāo)，轉(zhuǎn)化方法是借鑒了網(wǎng)路軟件(FransoCoodTransv2.0)完成的。

[1] 孫達(dá).地圖投影[M].南京大學(xué)出版社，2012

[2]TB10054-97 全球定位系統(tǒng)(GPS)鐵路測量規(guī)程[S]

[3] 楊鵬飛.UTM投影坐標(biāo)系統(tǒng)的控制測量[J].水利水電施工，2011，(6):96-98

[4] 廉保旺.UTM坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成大地坐標(biāo)系的算法研究[J].導(dǎo)箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，1999，(3)