一种利用粉细砂作为填料填筑路基的施工方法

摘要

本发明涉及一种利用粉细砂作为填料填筑路基的施工方法，其步骤如下：（1）铁路路基基床以下采用A、B组填料包边，具体为基床以下路基本体两侧采用水平宽2.0m的A、B组填料填筑，中间采用粉细砂填筑，采用履带式推土机进行压实；（2）路基基床，采用改良土或合格的A、B组填料进行填筑。本方法合理利用粉细砂，降低工程造价，克服粉细砂填筑路基的缺陷，施工可操作性强，便于大面积施工、保证施工进度要求。

说明书

技术领域

 本发明涉及一种土建工程施工方法。特别是一种粉细砂路基填筑施工技术及方法。

背景技术

在铁路工程、公路工程、市政工程中，都要进行大量的土料（或）石料填筑。土石料的填筑施工在这些行业的工程中所占比重非常大，而且土石填筑工程的施工方法和质量，直接影响相应工程的质量和成本，因此掌握土石方填筑工程的施工技术理论和方法非常重要。

路基填筑施工通常采用合格的一般填料（A、B组填料中块石、碎石、砾石类填料），采用分层、摊铺平整、洒水或晾晒、机械碾压（压路机）、检验签证、路面及边坡整形等施工工艺流程进行施工。

沈西工业走廊火石岗至渤海铁路工程，因投资受限，必须采用就近取土（就近大部分为粉细砂）。粉细砂为C组填料，其细粒含量很少，级配不良。采用常规路基填筑施工，满足不了压实标准。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用粉细砂作为填料填筑路基施工方法，该方法操作性强、便于大面积施工。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种利用粉细砂作为填料填筑路基的施工方法，其特征是：施工步骤如下：

（1）铁路路基基床以下采用A、B组填料包边，具体为基床以下路基本体两侧采用水平宽2.0m的A、B组填料填筑，中间采用粉细砂填筑，采用履带式推土机进行压实；

具体步骤如下：

（a）填料性质分析：

在施工土场中样土进行室内颗粒分析，确定样土类别属于A组填料、B组填料或粉细砂，测定天然含水率、颗粒密度、最大最小干密度；

（b）工艺试验：在施工线路上取一标段（距离）作为工艺试验段，工艺试验具体流程为：施工准备→基底处理→分层填筑→摊铺整平→翻拌晾晒→碾压密实→检验签证→路基整修；

（b1）施工准备：

粉细砂就近取土，在土场砂土采用挖掘机挖出后，堆放至取土场进行控水，待粉细砂控水至无明水流出后，用挖掘机装载，自卸车运输至试验段施工地点；同时将A、B组填料至施工地点；

（b2）基底处理：

试验段施工前，清理原地面杂物，检测原地面天然承载力，承载力要满足施工要求的参数：静力触探比贯入阻力P_s值：Ⅰ级铁路小于1.2MPa，Ⅱ级铁路小于1.0MPa；或天然地基基本承载力σ₀：Ⅰ级铁路小于0.15MPa，Ⅱ级铁路小于0.12MPa；

如果承载力不满足上述施工要求的参数，则在原地面填筑一层A、B组填料后对原地面承载力进行加强，并对加强后的基底进行检测，直至满足承载力要求；

（b3）分层填筑：

包边与填筑同时进行：包边时，为保证边坡宽度及压实质量，按照横断面放出包边内、外边线并每侧加宽50cm填筑；填粉细砂时为控制松铺厚度的准确性，填砂前在路基上用石灰绘制网格，控制松铺厚度；

（b4）摊铺整平：

使用推土机配合人工对填土进行摊铺，摊铺过程中根据事先确定松铺厚度时所插标杆高度掌握实际松铺厚度，摊铺完成后，采用水准仪测出摊铺后的填料高程，与摊铺前与地面标高进行比较，计算精确的松铺厚度；

（b5）翻拌晾晒：

根据试验，初步确定粉细砂含水率在8～12%之间时，检测地基系数K30达标，故摊铺前及摊铺过程中及时检测粉细砂填料的含水率，当含水率大于12%时，采用旋犁耕或推土机自带的弯钩进行翻拌晾晒，以控制填料含水率在8～12%；

（b6）碾压：

粉细砂填料采用SD22型推土机进行碾压，碾压时，采取纵、横向交替结合的方式进行碾压，第一遍纵向碾压后，下一遍采用横向碾压，如此交替进行；压实顺序按照先两侧，后中间进行碾压；推土机行驶速度不超过4km/h；在施工段落交接处，须重叠碾压，纵向搭接长度不小于2m，行与行之间压实推土机轮迹重叠不小于10cm；A、B组填料采用压路机压实；

（b7）压实质量检测：

粉细砂填料采用SD22推土机纵、横向结合进行碾压，碾压第6遍开始，每碾压一遍检测一次相对密度、地基系数、孔隙率及含水率，并记录，作为全标段施工时工艺参数参照标准；当相对密度、地基系数、孔隙率及含水率达到施工标准，检测合格后，完成该层碾压，每层检测合格后再重复上述操作，进行下一层施工；

（c）全线填筑施工

按前述（b）工艺试验步骤，获取填筑设备组合方式、碾压遍数及碾压工序，A、B组填料填料的铺设厚度、含水量和粉细砂填料的参数，在全线施工中进行填筑施工：施工时采用分层填筑、分层碾压的施工方法，水平分层填筑是按照路基横断面全宽纵向分层填土，每层两侧采取A、B组填料进行包边，采用推土机纵向推铺填筑土料，每层松铺厚度不超过40cm，采用推土机及压路机进行碾压；

（d）验收

在每层填筑碾压达到方案确定的碾压遍数后，对于基床以下路基本体粉细砂填料，采用相对密度和地基系数K30作为压实质量评判标准；对于包边A、B组填料，采用孔隙率和地基系数K30作为压实质量评判标准；

（2）路基基床底层，采用改良土或合格的A、B组填料进行填筑；

（3）路基基床表层，采用改良土或合格的A、B组填料进行填筑。

其中（b）工艺试验步骤中采用SD22推土机纵横交错碾压通常为7~9遍即可，松铺厚度40cm以下。

采用此种压实方法，对于粉细砂填料路基可满足设计及相关验收标准要求。

本发明的有益效果：本发明采用上述方案，与以往施工方法相比，具有如下优点：

1)、克服了粉细砂直填，压实质量难于保证的缺陷；

2)、施工可操作性强，便于大面积施工，能够保证施工进度要求；

3)、工程施工质量得到保证，能够满足设计及技术规范的要求；

4)、合理利用粉细砂，降低工程造价。

附图说明

图1 是采用本发明施工方法的路基断面图。

具体实施方式

注：本申请中涉及到的技术术语，如：A组、B组填料、改良土、地基系数K30等均出自于中华人民共和国行业标准《铁路路基设计规范》（TB 10001—2005/J 447—2005），且整个施工及验收标准也参照该标准及相关行业标准实施。

1)、路基基床部分，采用改良土按常规填筑方法进行填筑。

2)、基床以下采用A、B组填料包边，具体为路基本体两侧采用水平宽2.0m的A、B组填料填筑，中间采用粉细砂填筑，重点是粉细砂路基采用履带式推土机进行压实。

本发明中重点是基床以下粉细砂填筑施工，下面介绍粉细砂直接填筑施工方法，按以下步骤进行：

a)、填料性质分析

在施工土场中样土进行室内颗粒分析，确定样土类别属于A组填料、B组填料或粉细砂，测定天然含水率、颗粒密度、最大最小干密度，当A组填料、B组填料或粉细砂各项指标满足施工要求，方可进行下步工序。

b)工艺试验：在施工线路上取一标段（距离）作为工艺试验段，施工工艺流程为：施工准备→基底处理→分层填筑→摊铺整平→翻拌晾晒→碾压密实→检验签证→路基整修。

b1)、施工准备

粉细砂就近取土，考虑土场地下水位高，刚取出的砂土含水率大，在土场砂土采用挖掘机挖出后，堆放至取土场进行控水，待粉细砂控水至无明水流出后，用挖掘机装载，自卸车运输至试验段施工地点； A、B组填料来源较远，同时运至施工地点。

b2)、基底处理

试验段施工前，清理原地面庄稼根系杂草等，检测原地面天然承载力，承载力要满足施工要求的参数：静力触探比贯入阻力P_s值：Ⅰ级铁路小于1.2MPa，Ⅱ级铁路小于1.0MPa；或天然地基基本承载力σ₀：Ⅰ级铁路小于0.15MPa，Ⅱ级铁路小于0.12MPa；

如果承载力不满足上述施工要求的参数，则在原地面填筑一层A、B组填料后对原地面承载力进行加强，并对加强后的基底进行检测，直至满足承载力要求。

b3)、分层填筑

包边与填筑同时进行。包边时，为保证边坡宽度及压实质量，按照横断面放出包边内、外边线并每侧加宽50cm填筑；填粉细砂时为控制松铺厚度的准确性，填砂前在路基上用石灰绘制网格，控制松铺厚度。

b4)、摊铺整平

使用推土机配合人工对填土进行摊铺，摊铺过程中根据事先确定松铺厚度时所插标杆高度掌握实际松铺厚度，摊铺完成后，采用水准仪测出摊铺后的填料高程，与摊铺前与地面高程进行比较，以计算精确的松铺厚度。

b5)、翻拌晾晒

根据试验，初步确定粉细砂含水率在8～12%之间时，检测地基系数K30较高，符合施工标准，故摊铺前及摊铺过程中及时检测粉细砂填料的含水率，当含水率大于12%时，采用旋犁耕或推土机自带的弯钩进行翻拌晾晒，以控制填料含水率在8～12%。

b6)、碾压

由于细砂粘聚力小，压路机在砂土中行走困难，且碾压过程中容易将砂土大面积掀翻，使砂土水分流失，起不到压实作用。考虑以上因素，粉细砂路基采用SD22型推土机进行碾压，该设备碾压时履带齿痕较深，适合砂土碾压。包边土采用压路机按常规方法进行碾压。

采用SD22型推土机碾压时，采取纵、横向结合的方式进行碾压，第一遍纵向碾压后，下一遍采用横向碾压，如此交替进行。压实顺序按照先两侧，后中间进行碾压。推土机行驶速度不超过4km/h。各施工段落交接处，须重叠碾压，纵向搭接长度不小于2m，行与行之间压实推土机轮迹重叠不小于10cm。

b7)、压实质量检测

粉细砂填料采用SD22推土机纵、横向结合进行碾压，碾压第6遍开始，每碾压一遍检测一次相对密度、地基系数、孔隙率及含水率，并记录，作为全标段施工时工艺参数参照标准；当相对密度、地基系数、孔隙率及含水率达到施工标准，实际操作中通常采用SD22推土机纵横交错碾压通常为7~9遍，检测各参数即可达到标准，松铺厚度40cm以下。检测合格后，完成该层碾压，每层检测合格后再重复上述操作，进行下一层施工。

c)、全线填筑施工

按前述b)工艺试验步骤，获取填筑设备组合方式、碾压遍数及碾压工序，A、B组填料填料的铺设厚度、含水量和粉细砂填料的参数，在全线施工中进行填筑施工：施工时采用分层填筑、分层碾压的施工方法，水平分层填筑是按照路基横断面全宽纵向分层填土，每层两侧采取A、B组填料进行包边，采用推土机纵向推铺填筑土料，每层松铺厚度不超过40cm，采用推土机及压路机按照工艺试验确定的施工参数进行碾压。

d)、验收

在每层填筑碾压达到方案确定的碾压遍数后，对于基床以下路基本体粉细砂填料，采用相对密度和地基系数K30作为压实质量评判标准；对于包边A、B组填料，采用孔隙率和地基系数K30作为压实质量评判标准。

本施工方法的工艺原理：

由于粉细砂土壤中砂粒含量大，粘粒含量极小，85%的颗粒主要集中在粒径0.25mm～0.075mm间，粘结性和塑形很小，采用传统的压路机压实，其接触面较小，压路机在砂土中行走困难，且碾压过程中容易将砂土大面积掀翻，使砂土水分流失，起不到压实作用。采用SD22型推土机进行碾压，该设备自重较大且接触面积较大，可轻松在砂土上行走，碾压时履带齿痕较深，适合砂土碾压。另一重点是控制粉细砂含水率，控制合理（8～12%之间）是能达到设计要求的。

具体应用实例：沈西工业走廊火石岗至渤海铁路施工后，为保证路基施工质量，解决路基填料取土料源远、成本高，粉细砂施工困难、难于压实、质量难于保证等诸多不利施工问题，结合工程实际，对粉细砂填筑路基采取包边防冲刷、采用推土机碾压的施工方法，并已初步通过该铁路建设指挥部的审核、鉴定。经自检和监理单位的平行检验结果来看，填筑质量能达到设计和技术规范要求。此施工方案减少远运外借料710万方，节约工程投资31950万元。实践证明，采用A、B组填料包粉细砂、采用推土机压实的施工方法是可行的。

本施工方案中的主要施工机械设备表如下：

机械名称型号及规格单位数量备注挖掘机CAT320B台1 推土机SD22台2 平地机PY160台1 压路机YZ20C台1原地面处理及包边土压实自卸车18m³辆6 旋耕犁 台1 洒水车8t台1