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低細顆粒含量礫石類(lèi)A、B組填料在哈齊客專(zhuān)的應用(一)
低細顆粒含量礫石類(lèi)A、B組填料在哈齊客專(zhuān)的應用
哈齊項目部 范先知
摘要：路基施工質(zhì)量是哈齊客專(zhuān)建設的關(guān)鍵所在，是控制工后沉降的重要控制點(diǎn)，如何保證高寒地區路基施工質(zhì)量，高寒地區路基施工重點(diǎn)在于：路基基床必須具備很好的滲水性，基床本體自身不能含水過(guò)多，否則，在嚴寒氣候下，會(huì )出現凍漲現象，嚴重影響列車(chē)運行安全，這對我們的施工也是很大的挑戰，本文就如何確保低細顆粒含量礫石填料的壓實(shí)質(zhì)量，以及客專(zhuān)中路基填筑工藝進(jìn)行了總結。
關(guān)鍵詞： 低細顆粒含量 礫石類(lèi) 填料 壓實(shí)
1.引言
哈爾濱至齊齊哈爾客運專(zhuān)線(xiàn)是我國在高緯度寒冷地區修建的首條客運專(zhuān)線(xiàn)，如何確保高寒地區路基施工質(zhì)量是哈齊客專(zhuān)建設的關(guān)鍵所在，對路基工后沉降的要求尤為嚴格，高寒地區路基施工，從防凍漲角度考慮，必須減少路基基床自身含水，基床本體中的水分主要儲存于填料細顆粒中，故控制基床本體含水量的關(guān)鍵在于降低路基填料中的細顆粒（<0.075mm顆粒）組分，路基填料的板結和壓實(shí)的關(guān)鍵也在細顆粒含量上，因此，設計對路基填料上有了更高的要求，嚴格控制A、B組填料壓實(shí)前后的細顆粒含量（碾壓前<0.075mm顆粒含量小于5%，碾壓后<0.075mm顆粒含量小于7%）.根據前期設計對沿線(xiàn)料源地的考察，指定了一部分具有穩定料源的廠(chǎng)家，各施工單位根據管段情況，在考慮料源，成本，施工質(zhì)量的前提下，選定合適的填料，保質(zhì)保量完成施工任務(wù)。
2.工程概況
中鐵十五局集團第六工程有限公司承建哈齊客專(zhuān)HQTJ-4標DK191+222～DK196+898段路基工程施工，全長(cháng)5.676公里，基床底層及基床以下總需要A、B填料25萬(wàn)余方，我管段在黑龍江大慶市杜蒙縣境內，地處松嫩沖積平原，附近碎石類(lèi)填料相當匱乏，礫石土也是通過(guò)火車(chē)運輸，運距遠，儲量相對豐富，施工成本相對碎石類(lèi)填料較低，礫石類(lèi)填料在細顆粒嚴格限制的前提下碾壓，在客專(zhuān)路基高指標的要求下，還沒(méi)有施工先例，武廣客專(zhuān)路基填料細顆粒（<0.075mm顆粒含量）控制在小于15%，高寒地區為防止路基凍漲，必須減少填料中的細顆粒含量，細顆粒含量少，必定影響基床本體的板結這對我們的施工是很大的挑戰，在大面積施工前，我們選擇了在DK193+820～DK193+970段做路基試驗段，為大面積正線(xiàn)施工提供施工參數和經(jīng)驗。
3.設計和業(yè)主對A、B填料的要求（見(jiàn)表1）
表1 設計關(guān)于A(yíng)、B填料的要求
填料種類(lèi) 粒徑
要求 防凍脹要求范圍 小于0.075mm顆粒含量 滲透系數
礫石土或碎石土 ≤60mm 路基面以下最大凍深+0.25m 壓實(shí)前＜5%，
壓實(shí)后＜7% ≥5×10-5m/s
4.料場(chǎng)確定
依據設計單位指定的料場(chǎng)名錄，結合我們對附近料場(chǎng)的考察結果，最后確定了富裕鐵砂砂石廠(chǎng)作為我們的選定料場(chǎng)，料場(chǎng)位于齊齊哈爾富�？h境內，填料儲量約500萬(wàn)方，為A組填料。
5、選定料場(chǎng)礫石土的主要技術(shù)指標：（見(jiàn)表2）
表2 富裕鐵砂石場(chǎng)A、B填料碾壓前試驗指標
粒 徑 ＜60mm ＜20mm ＜5mm ＜2mm ＜0.5mm ＜0.075mm
試驗結果（%） 100 74.4 37.0 27.1 16.1 4.6
不均勻系數Cu 曲率系數Cc 最大干密度ρdmag/cm3) 最優(yōu)含水率ωopt(%) 液限wL (%) 塑限wp (%) 土的定名
44.3 1.72 2.34 3.9 19.0 13.8 細圓礫土、A組
所有指標均滿(mǎn)足設計和業(yè)主的技術(shù)要求。
6、A、B組填料試驗段方案
6.1試驗目的
如何確保低細顆粒含量填料的壓實(shí)質(zhì)量，選定滿(mǎn)足施工要求的壓實(shí)機具、所用填料及壓實(shí)條件下合理的松鋪厚度、壓實(shí)遍數和施工最佳控制含水量等工藝參數，選定經(jīng)濟、合理、準確的檢測手段，通過(guò)試驗確定檢測過(guò)程的合理性。
6.2 機械、檢測設備配置（見(jiàn)表3 表4）
表3 機械設備表
序號 設備名稱(chēng) 規格型號 單 位 數 量 狀態(tài)
1 裝載機 ZL50 臺 4 良好
2 振動(dòng)壓路機 XSM220A 臺 1 良好
3 推土機 SD16 臺 1 良好
4 平地機 PY160C 臺 14 良好
5 光輪壓路機 XG6131D 臺 1 良好
6 膠輪壓路機 YL20C 臺 1 良好
7 灑水車(chē) 東 風(fēng) 臺 1 良好
8 打夯機 HCR80型 臺 2 良好
表4 測量、試驗檢測儀器設備表
序號 儀器設備名稱(chēng) 規格型號 單位 數量 穩定狀態(tài)
1 徠卡全站儀 TC800 臺 1 良好
2 水準尺 2mm 把 2 良好
3 平板荷載測試儀 K30 臺 1 良好
4 灌砂筒 Ф200mm 個(gè) 1 良好
5 電子秤 15kg 臺 1 良好
6 Evd測試儀 HMP 臺 1 良好
6.3路基填筑方法
路堤填筑施工按三階段、四區段、八流程水平分層填筑。三階段：準備階段→施工階段→檢查簽證階段；四區段：填筑區→攤鋪區→碾壓區→檢驗區；八流程：施工準備→基底處理→分層填筑→攤鋪整平→碾壓夯實(shí)→曬水→檢驗簽證→路基整型。
6.3.1、試驗段的設置
結合本標段路基段落的長(cháng)度情況和地形條件，同時(shí)考慮到地基處理，現場(chǎng)施工條件等因素，經(jīng)綜合分析決定將試驗段設在DK193+820～DK193+950，全長(cháng)130m。該段路基設計基本情況為：路基頂寬13.6m，處于直線(xiàn)段，該段路基地基處理為全斷面CFG樁，樁頂設置10cm碎石墊層+5cmC20素砼墊層，其上設置50cm厚C35鋼筋砼板，基床底層2.3cm，基床頂層設置40cm厚級配碎石，基床底層兩側各 2.5m寬反壓（保溫）護道，護道壓實(shí)要求 K≥0.90，K30≥80MPa，要求同步填筑（見(jiàn)圖1）。
圖1 路基橫斷面圖
6.3.2、測量工作
根據設計院提交的樁點(diǎn)資料進(jìn)行施工復測，恢復了線(xiàn)路中間樁位，并加密了水準點(diǎn)，復核了設計路基橫斷面，放出了路基邊樁。
6.3.3、填筑試驗方案
該試驗段A、B組填料填筑按第一層松鋪30cm，第二層松鋪35 cm，第三層松鋪40cm進(jìn)行填筑、整平、壓實(shí)、檢測施工。
6.3.4、工藝概述
施工工藝的關(guān)鍵在壓實(shí)設備組合上，因為低細顆粒含量填料按以往的碾壓工藝無(wú)法滿(mǎn)足壓實(shí)指標的要求，振動(dòng)碾壓后，因為細顆粒含量太少，碾壓表面水分散失過(guò)快，填料表面松散，不板結，無(wú)法滿(mǎn)足檢測指標要求，我們通過(guò)不斷摸索和總結，摸索出采用22t振動(dòng)壓路機，20t膠輪壓路機，13t光輪壓路機，三種壓實(shí)機械搭配碾壓的方式 ，并且在振動(dòng)后必須及時(shí)灑水，灑水量控制在填料表面濕潤為好，放置一小時(shí)后上膠輪壓路機慢速碾壓，表面能出現板結現象，且檢測指標上升，能滿(mǎn)足客專(zhuān)檢測指標要求，最后上小型光輪壓路機收光，不宜上大型碾壓設備，否則表面又出現松散現象。
6.3.4.1劃網(wǎng)格
根據松鋪厚度（30cm、35cm、40cm）計算每車(chē)料所需用的面積，然后用石灰在填筑底層面畫(huà)格子，格子的寬度依據每車(chē)卸料的攤開(kāi)寬度和推土機的寬度確定一個(gè)合適的尺寸，布料時(shí)注意每車(chē)料都能卸在格子的固定位置，一般保持在格子上方居中處，所推開(kāi)的長(cháng)度基本一致，這樣有利于保證填筑厚度統一，壓實(shí)系數一致和平整度良好。
為保證路基邊緣的地基系數、動(dòng)態(tài)變形模量及壓實(shí)系數K，邊線(xiàn)應比設計邊線(xiàn)每邊寬度寬出50cm。
6.3.4.2攤鋪計算
本次試驗段按松鋪厚度30cm、35cm、40cm進(jìn)行試驗。填料的攤鋪采用推土機和平地機，保證每一層的平整度及厚度的均勻。放樣時(shí)，在測量樁上畫(huà)出虛鋪厚度。攤平過(guò)程中不斷檢查，平整松鋪厚度，多余的填料清除路外。每一層填筑時(shí)均需形成3%-4%的人字形拱坡利于排雨水。
6.3.4.3碾壓工藝
攤鋪整平后，松鋪厚度、平整度、縱橫坡度均符合要求時(shí)，即開(kāi)始碾壓。碾壓機械的組合成為該種填料能否壓實(shí)的關(guān)鍵，本段采用22t振動(dòng)壓路機，20t膠輪壓路機，13t光輪壓路機，三種壓實(shí)機械搭配碾壓的方式，碾壓過(guò)程先上22t振動(dòng)壓路機振動(dòng)碾壓+灑水放置+20t膠輪壓路機慢速碾壓+13t小型光輪壓路機收光的方式進(jìn)行，并記錄碾壓遍數及壓實(shí)速度。
碾壓時(shí)采用從兩側向中心的順序，縱向進(jìn)退式碾壓，輪跡重疊不小于0.4m，相鄰兩區段重疊2m，以保證無(wú)漏壓、無(wú)死角，確保碾壓的均勻性。碾壓方法為：振動(dòng)壓路機靜壓一遍，弱振碾壓兩遍，強振碾壓2遍（同步檢測結果），膠輪壓路機碾壓2遍，光輪壓路機靜壓收光。即：靜壓→弱振→強振→灑水放置1h→膠輪碾壓→光輪靜壓收光。碾壓行駛速度開(kāi)始時(shí)用慢速（宜為2km/h），最大速度不超過(guò)2.4km/h。
6.3.4.4接頭與沉降觀(guān)測樁附近施工
在相鄰兩區段上下兩層填筑接頭處需錯開(kāi)不小于3m的距離。在沉降觀(guān)測樁周?chē)?m范圍內的路基采用人工填筑后。用打夯機夯實(shí)，但每層夯實(shí)松鋪厚度在18cm之內，避免沉降觀(guān)測樁受機械碰撞。用鋼筋加工直徑為1m鋼筋籠，罩在沉降觀(guān)測樁的周?chē)�，保護好觀(guān)測樁。
6.3.4.5試驗檢測
配置主要檢測儀器:
①用ø200mm灌砂筒檢測壓實(shí)度；
②用K30平板載荷儀檢測地基系數K30值；
③用Evd動(dòng)態(tài)平板載荷儀檢測地基動(dòng)態(tài)變形模量值；
采用這幾種儀器聯(lián)合檢測控制施工過(guò)程中的填筑碾壓工藝方法。
試驗過(guò)程中安排技術(shù)人員、試驗人員記錄壓路機的碾壓速度、碾壓順序、碾壓遍數工藝及各項試驗指標檢測等情況，以便整理出大面積路基填筑施工的總結報告。
6.3.4.6試驗壓實(shí)標準和成果
細礫土試驗壓實(shí)標準及試驗測試成果如表5、表6、表7
表5 試驗壓實(shí)標準一覽表
部位 K K30（MPa/m） Evd（MPa）
基床底層 ≥0.95 ≥130 ≥40
表6 試驗壓實(shí)成果
碾壓
遍數 壓實(shí)系數(%) K30（MPa/m）
Evd（MPa）
表面描述 備 注
3 90～94 81～105 26～34 表面松散 松鋪厚度為30cm，6遍壓實(shí)厚度為25.8cm,6遍檢測指標均合格，碾壓工藝（靜壓1+弱振2+強振1+灑水+膠輪碾壓2）
4 93～97 108～152 37～54 表面松散
6 95～99 135～190 43～65 表面
較板結
3 90～95 78～100 22～35 表面松散 松鋪厚度為35cm，7遍壓實(shí)厚度為30.3cm,7遍檢測指標均合格，碾壓工藝（靜壓1+弱振2+強振2+灑水+膠輪碾壓2）
5 93～96 110～148 35～44 表面松散
7 96～100 150～200 48～74 表面
較板結
3 89～91 84～110 25～34 表面松散 松鋪厚度為40cm，8遍壓實(shí)厚度為34.9cm,8遍檢測有部分指標不合格，碾壓工藝（靜壓1+弱振2+強振3+灑水擺放+膠輪碾壓2+光輪靜壓1）
6 92～96 100～150 31～42 表面松散
8 96～99 120～170 37～58 表面
較板結
松鋪系數的確定：
根據路基填筑過(guò)程中高程測量，確定松鋪系數=松鋪厚度/壓實(shí)厚度=1.15
表7 富裕鐵砂石場(chǎng)A、B填料碾壓后試驗指標
粒 徑 ＜60mm ＜20mm ＜5mm ＜2mm ＜0.5mm ＜0.075mm
試驗結果（%） 100 77.0 39.8 30.7 18.6 6.3
不均勻系數Cu 曲率系數Cc 最大干密度ρdmag/cm3) 最優(yōu)含水率ωopt(%) 液限
wL (%) 塑限wp (%) 土的定名
54.23 1.26 2.34 3.9 / / 細圓礫土
碾壓后較碾壓前細顆粒（＜0.075mm）含量增長(cháng)1.7%，碾壓后含量不超過(guò)7%，符合設計要求。
6.3.4.7路基沉降觀(guān)測
根據施工圖設計，為了觀(guān)測路基基底沉降情況，第一層填料經(jīng)碾壓合格后，分別在DK193+830 、DK193+930處埋設沉降板，以觀(guān)測路基基底下沉變化。
觀(guān)測方法及結果如下：
①沉降板觀(guān)測采用二等水準測量，保證其觀(guān)測精度不低于1mm，該數取位至0.1mm。
②在施工期間一般每天進(jìn)行一次觀(guān)測，在沉降量突變的情況下,每天觀(guān)測2次,如果兩次填筑間隔時(shí)間較長(cháng)，每3天觀(guān)測一次。
7.試驗段總結
7.1 填料虛鋪厚度確定：本試驗段選擇了三種松鋪厚度：30cm、35cm、40cm，壓實(shí)厚度分別為25.8cm、30.3cm、34.9cm，在前兩種虛鋪厚度下，分別用了6遍和7遍壓實(shí)，檢測指標滿(mǎn)足要求，當虛鋪厚度達到40cm時(shí)，檢測指標在碾壓8的情況下，還有部分指標不能滿(mǎn)足要求，前兩種虛鋪厚度，壓實(shí)工效分別為25.8/6、30.3/7，可以看出松鋪厚度在35cm時(shí)，在現有設備條件下壓7遍是最經(jīng)濟、合理的選擇。
7.2 壓實(shí)工藝的選擇
通過(guò)DK193+820～DK193+950段試驗段填筑，在虛鋪控制在35cm的前提下，確定了采用22t振動(dòng)壓路機，20t膠輪壓路機，13t光輪壓路機配合使用的碾壓方式，碾壓工藝確定為 22t振動(dòng)壓路機 靜壓1+弱振2+強振2+灑水放置（灑水以表面濕潤為準）+20t膠輪壓路機 碾壓2+13t靜壓收光1。
7.3 控制重點(diǎn)
7.3.1填料的控制：必須控制好填料在裝車(chē)、運輸、卸車(chē)、布料，攤鋪等過(guò)程，保證填料均勻，無(wú)大面積集窩現象。
7.3.2填料最佳含水量控制：該填料最佳含水量在3.5%～4.4%之間，含水量的大小直接影響填料的壓實(shí)效果。
7.3.3該種填料攤鋪厚度不宜超過(guò)35cm。
7.3.4灑水時(shí)間控制：通過(guò)本次試驗段發(fā)現，灑水對于這種填料相當重要，灑水時(shí)間和量的控制也很重要，因該填料骨料較少，顆粒較細，在加上表面振動(dòng)，表面2~3cm水分散失很快，表面水分散失后很松散，不易板結，檢測指標也不理想，灑水時(shí)間控制在強振碾壓后，灑水量控制以表面潤濕為準，不易多，灑水后放置1h左右，然后上膠輪壓路機碾壓，再檢測，效果更好。
7.3.5 碾壓機械的選擇，經(jīng)過(guò)試驗段摸索和總結，確定了22t振動(dòng)壓+20t膠輪壓路機+13t小光輪壓路機的組合方式，并嚴格控制碾壓遍數和壓實(shí)方式。
7.3.6反壓保溫護道一定到同步填筑，碾壓順序為先碾壓反壓護道，后碾壓基床部分。
7.3.7下層上料過(guò)程中，不能讓運輸車(chē)輛在待填筑路基上掉頭，轉急彎，要求從一端便道提前掉頭后直接卸至指定網(wǎng)格，防止車(chē)輛對已檢測層表面的破壞。
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