高速公路低湿水田软基区路基直填施工工艺的制作方法

技术领域：
：本发明涉及修筑高速公路低湿区路基修筑施工工艺方法，具体的说是一种高速公路低湿水田软基区路基直填施工工艺。
背景技术：
：：水田软基区的传统处理办法就是根据地基结构特点采取掺灰翻拌晾晒、挖除换填、复合型地基等传统工艺，这些传统办法程序繁琐复杂、影响施工进度、造价成本高。技术实现要素：：为了克服
背景技术：
中存在的问题，本发明提供了一种高速公路低湿水田软基区路基直填施工工艺，较好的解决了上述存在的问题。本发明的技术方案是：该工艺是由下列工序所组成：施工准备→测量放线→挖排水沟渠→填铺风化碎石→冲击碾压→找平→第一层土工格栅→路基填筑→第二层土工格栅→路基填筑→路基封层填铺风化碎石工序中将碎石冲击碾压和侧壁锤打嵌入到路基土层之中。本发明具有的优点：●施工工艺简单本水田软基施工处理技术采用常规施工工艺，简单易掌握。●加快施工进度本技术施工简捷，不需要晾晒或挖除换填处理，而直接在水田地上直接铺筑一层风化碎石，减少诸多施工程序，加快了施工进度。●施工绿色环保通过此项施工技术，填筑土方量大大减少；同时，施工过程中不换填弃土，减小土地资源的征用，无公害，破坏性差，对国土资源保护和环境生态平衡起了积极的推动作用。●沉降量小，稳定性强通过铺筑一厚层风化碎石，一方面增大材料承载力接触面，另一方面挤压低湿区表面软土，确保接触区域的软土和风化碎石形成密实、稳定的整体板块；两层钢塑土工格栅的铺设，大大增强承载能力和路基整体刚度，减小沉降变形，稳定性良好。●经济性能高与传统的软基处理技术比较，本施工技术简单、便捷，无需大量征地，减少建设投资，降低工程成本，经济效益可观。●推广应用范围大施工工艺简单，便于操作，加快施工进度，降低建设投资，满足质量要求，对生态环境也起到积极保护作用，推广应用范围极广。具体实施方式：本发明具体实施方法包括以下步骤：施工准备(1)→测量放线(2)→挖排水沟渠(3)→填铺风化碎石(4)→冲击碾压(5)→找平(6)→第一层土工格栅(7)→路基填筑(8)→第二层土工格栅(9)→路基填筑(10)→路基封层(11)附图说明：图1：施工工艺流程图图2：观测沉降仪布置示意图图3：位移桩布置示意图图4：冲击碾压行驶轨道示意图应用实例：1.前言低湿水田软基区广泛分布于我们的生活空间，多年来，此软基区域给我国公路建设也带来了很多麻烦，很容易出现施工进度滞后、工程造价升高及破坏生态环境等弊病。同时此软基区的路基沉降及结构稳定性，是控制工程建设质量的关键问题所在。水田软基区的传统软基处理办法就是根据其地基结构特点采取掺灰翻拌晾晒、挖除换填、复合地基等传统工艺，这些办法程序繁琐复杂、影响施工进度、造价成本高。近几年，我公司在项目建设指挥部、黑龙江省公路勘察设计院的协助指导下，掌握了一套低湿水田地软基区高速公路施工直接填筑路堤的施工技术。通过近几年的施工经验和考验，本软基处理施工技术具有施工工艺简捷、满足工程质量、加快施工进度、降低建设投资、施工绿色环保等诸多优点。2.路基结构特点2.1施工工艺简单本水田软基施工处理技术采用常规施工工艺，简单易掌握。2.2加快施工进度本技术施工简捷，不需要晾晒或挖除换填处理，而直接在水田地上直接铺筑一层风化碎石，减少诸多施工程序，加快了施工进度。2.3施工绿色环保通过此项施工技术，填筑土方量大大减少；同时，施工过程中不换填弃土，减小土地资源的征用，无公害，破坏性差，对国土资源保护和环境生态平衡起了积极的推动作用。2.4沉降量小，稳定性强通过铺筑一厚层风化碎石，一方面增大材料承载力接触面，另一方面挤压低湿区表面软土，确保接触区域的软土和风化碎石形成密实、稳定的整体板块；两层钢塑土工格栅的铺设，大大增强承载能力和路基整体刚度，减小沉降变形，稳定性良好。2.5经济性能高与传统的软基处理技术比较，本施工工法简单、便捷，无需大量征地，减少建设投资，降低工程成本，经济效益可观。2.6推广应用范围大本工法施工工艺简单，便于操作，加快施工进度，降低建设投资，满足质量要求，对生态环境也起到积极保护作用，推广应用范围极大。3.适用范围适用于公路建设软基区域(如：水田地等)，特别是饱和软粘土和淤泥质粘土为主的地区。同时也适用于地质条件不良的活动广场、市政道路等建设领域。适用的土质条件：含水量适中(宜≤40％)且淤泥质粘土深度(宜≤1.5m)较大的施工区域。4.工艺原理低湿水田软基区路基直填就是在含水量较高、淤泥质粘土深度较大的区域，直接铺筑一厚层风化碎石，增大路基材料承载力接触面，挤压粘土使其与风化碎石形成密实、稳定的整体板块，风化碎石之间相互咬合，增强承载能力，减小沉降变形，并为后续路基填筑工作奠定基础，消除质量通病，确保工程质量。直铺一层厚风化碎石后，再进行冲击碾压并铺设第一层土工格栅，以增强路基稳定性和整体强度。然后按照常规施工工艺用普通材料进行路基填筑施工，当填筑至距路床顶面下20cm时再铺设第二层土工格栅，直至完成路基填筑工程。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工准备→测量放线→开挖排水沟→铺筑风化碎石→冲击碾压→找平→第一层土工格栅→路基填筑→第二层土工格栅→路基封层(见附图1)。5.2操作要点5.2.1施工准备1、整修打通施工便道，确保各类施工车辆畅通无阻。2、人员准备：按照施工方案规划要求，组织具有丰富的专业施工经验和管理的人员进行施工。3、材料准备按照图纸设计要求在规定的料场范围内备足风化碎石，以满足施工进度需求的数量和质量为准。制作数量相当的用于观测路基沉降和稳定性用的沉降板装置。4、机械设备准备：根据施工条件，每填方作业面配备2台推土机、2台振动压路机、1台凸轮压路机、1台平地机、20台自卸汽车等。另配备1台挖掘机开挖排水沟。5、技术准备：试验室现场取样进行试验：a、风化碎石含土量；b、颗粒分析；c、压碎值等。6、试验段铺筑：正式开工前，先进行试验路段的铺筑。通过试验路段，以确定运输、铺筑和碾压等施工机械最佳配合状态，确定施工工序、压实方法、压实系数和碾压遍数等，形成总结性文件，作为后续大规模施工技术指导性文件。5.2.2测量放线准备工作结束后，严格按照图纸设计要求精确测量放线，并对测量定位的边桩和中线控制桩等加以标识保护。直线段每20m两侧各设一个边桩，曲线段每10m两侧各设一个边桩。并用木桩和白灰线标出边沟、排水沟开挖具体位置。在施工过程中，施工技术人员随时检查复核，发现问题及时整改。5.2.3边沟、排水沟根据设计和施工要求，沿施工路线横向开挖排水沟，路线纵向两侧坡脚外开挖边沟，使沿线路基施工区域形成一完整、通畅的排水体系。一方面降低路基含水量，另一方面可以把渗水及雨雪水排到路基以外，增强路基结构强度和整体稳定性。1、风化碎石填筑前，首先按照图纸设计要求在路线坡脚外、占地范围内利用机械和人工配合的办法开挖边沟。边沟尺寸：边沟底宽0.6m，沟深不小于0.6m，边坡坡率1∶1。2、边沟开挖后，对要进行路基填筑的段落用机械开挖横向矩形排水沟，并延伸到边沟处与边沟相通。横向矩形排水沟间距一般10～20m，沟宽0.6m，沟深0.3m。5.2.4铺筑风化碎石1、风化碎石施工工艺流程：布料→摊铺整平→碾压→质量检测→转入下道工序施工。2、主要施工要点1)布料方法：现场由专人指挥料车在测定的方格网内卸料，采用倒车卸料法。运料自卸汽车不在水田软基上行驶，确保运料车辆的正常行驶。2)摊铺整平：采用t140或t160推土机摊平。推土机随着卸料的速度进展，并依照两侧布设的虚高线进行摊铺整平并排链密实。达到整体基本平整稳定后，再采用20t以上振动压路机进行静压1遍，以暴露潜在的不平整，坑洼处采用机械和人工配合的办法来补料。3)碾压：采用羊角碾振动压路机和光轮振动压路机进行碾压。碾压程序：先用羊角碾振动压路机静压1遍，使材料初步咬合稳定，然后弱振1遍、强振3遍，保持中速碾压，碾压速度为2-3km/h；之后用光轮振动压路机碾压2遍，以保证表面平整密实。确保表面平整、坚实，无明显孔洞，无明显轮迹等现象。碾压方式：直线段由两侧向中间，小半径曲线由内侧向外侧，纵向进退式重叠1/2-1/3轮的顺序碾压。进行横向接头时，振动压路机轮迹一般重叠1m以上；确保无漏压、无死角，保证碾压均匀、平整、密实。4)质量检测：主要检查密实度、平整度、高程、宽度、横坡度及表观质量等。3、沉降板及位移桩铺筑风化碎石前，按照要求布设沉降板及位移桩。设置方法：沉降观测仪每断面设置3个(路堤左、中、右)，沉降板埋设时必须落在路基填料前的原状土面上。位移桩每断面设置4个(在路堤两侧坡角及距两侧坡角3-5m处设置)，采用开挖埋设，桩顶露出地面的高度为10cm，桩周围回填密实，回填材料采用素水泥混凝土。(见附图2、图附3)5.2.5第一次冲击碾压风化碎石碾压结束后，对完成路基进行第一次冲击碾压。冲击碾压设备采用三边形双轮冲击式压路设备。1、工作原理三边形双轮冲击式压路机牵引力为310马力，冲击轮的质量为6000-16000kg。冲击压路机能量大(25kj)，有效影响深度为1.4m左右。冲击压实具有静力、搓揉、振夯、冲击的作用。采用拖车牵引，使非圆柱多边形的压实双轮滚动前进，压实轮凸点与冲击平面产生交替抬升与落下，使压实轮产生势能和动能，对地面产生集中的冲击能量，利用低频大振幅冲击力连续快速地对填料或地面产生夯击作用，对填料产生强烈的冲击波向地基下深层传播，对地下软弱土层，尤其是对非粘性饱和土可大大加速孔隙水的消散，提高土的固结速度。2、对路基进行冲击碾压1)施工前应查明冲压范围内的地下管线，附近各种构造物，并应根据构造物特点设置明显的标记物予以标记。2)涵洞及通道可分别距涵头两侧预留5m的距离，对于桥梁预留5m，对于地下管线应预留5m的距离。3)场地的划分与标线主要是基于冲击压路机特殊的外形尺寸，若不对场地进行必要的划线行驶，则容易漏压或超压，造成压实不均匀。可按附图4所示的碾压方式进行划线标志4)冲击式压路机碾压路基过程中严格按照技术要求、施工标准要求操作，保证冲击压实速度和碾压遍数。采取从路基两侧向中间冲击碾压，防止路基整体发生侧向位移。冲击碾压应尽量直线行驶，从一侧边缘开始碾压，行驶到碾压的路段终点时，在往路中心方向错一个轮宽，按附图4所示的轨道行驶。5)第三次开始往路中线方向移动4m开始冲压，重复上述过程，冲击碾压采用错轮的方式，轮迹之间不必重叠，纵向每遍应错1/6周长，这样每次冲击工作面波峰，有利于冲击点的满布、均匀，增强冲击整体效果。整个场地压实一次算一遍。第三遍的冲压路线与第一遍完全一致；第四遍与第二遍一致，依此类推，直至完成8～10遍的碾压遍数。6)冲击式压路机工作时冲击能量大，压实外缘应与路肩外缘保持1.5m的安全间距，以免损坏路肩。冲击碾压必须按规定的走向和排列模式进行，冲击压路机的压实行驶速度应在10～12km/h左右，压实效果最佳。7)冲击碾压施工过程中，施工及监理现场专人负责记录压实遍数、压实桩号、碾压宽度、行驶速度、工作时间等施工过程，记录资料备案。5.2.6找平层风化碎石铺筑并冲击碾压完毕、铺设第一层钢塑土工格栅之前，在施工段落用备用的路基填料对风化碎石表面罩铺一层10cm厚的找平层，找平层填料必须和路基填料是同一种材料。找平层的主要作用：一是填塞空隙、整平表面，为土工格栅施工提供良好的工作面；二是对风化碎石层起密封作用，在路基填料前阻止雨水浸入路基内，保证路基工程施工质量。5.2.7第一层土工格栅土工格栅为钢塑性格栅，其施工工艺是：检测、清理下承层→人工铺设土工格栅→搭接、绑扎、固定→质量检验→进入下道工序。其施工要点主要是：1、铺设钢塑格栅的路基表面应平整(≤15mm)，表面严禁有碎块石等硬凸出物；在距钢塑格栅层8cm以内的路基填料，其最大粒径不得大于6cm。2、钢塑格栅的铺设应用人工绷紧、拉挺，不允许有褶皱、扭曲及坑洼现象，并采用插钉等措施固定于承层表面，间距宜为1.5m×1.5m。3、钢塑格栅之间的连接应牢固。在受力方向连接处的强度不低于材料设计抗拉强度，横向搭接长度不小于30cm，纵向搭接长度不小于50cm。4、钢塑格栅铺设以后及时填筑填料，以避免其受到阳光过长时间的直接暴晒，一般间隔时间不超过48h。5、钢塑格栅的第一层填土摊铺宜采用轻型推土机或前置式装载机，铺筑厚度控制在20～30cm。一切车辆、施工机械只允许沿路堤的轴线方向行驶。5.2.8路基填筑土工格栅上第一层填土后，按照路基工程试验段的技术指标参数进行路基填筑工作。路基填筑施工工艺是：施工准备→摊铺→平整→碾压→检验签证→进入下一层。1、填方作业实行“划格上土，挂线施工，机群作业，小段快速成型”的方法，根据试验段填土松铺厚度，确定每车摊铺面积用白灰线打出方格控制卸土范围。2、填筑时由路中间向路边、纵向逐渐推进，并保持有2-4％的路拱和纵坡，随时防止雨水聚积，影响填方质量。3、压路机碾压路基时，遵循先轻后重、先稳后振、先低后高、先慢后快以及轮迹重叠的原则。4、对于高填方路基，每1.5m填高按照5.2.5中要求实施冲击压实一次。5、当路基填高距路床顶面20cm时，按照5.2.5中的施工方法对路基封层前进行一次冲击碾压。5.2.9第二层土工格栅路基填筑至最后一次冲击碾压工序结束，按照设计图纸及5.2.7中的要求，铺设第二层土工格栅。土工格栅插钉间距为1.0m×1.0m。5.2.10路基封层路基封层主要施工方法同“5.2.8路基填筑”。但是施工时主要加强一下几个施工环节：1、施工时增设控制桩，直线段每10m曲线段每5m为一个断面，每个断面的左、中、右处布设三根钢钎，按照松铺厚度挂线。2、封层材料保证粒径偏小、合格，料源丰富。3、平地机整平后，人工挂“米”格线进行精平。4、碾压速度控制在2～3km/h。5、封层填料与底层土的含水量误差控制在±2％以内。当底层土表面失水严重时，封层前应适当洒水湿润。5.2.11质量检测施工过程中的质量检测主要有风化碎石、土工格栅、冲击碾压及路基填筑等的质量监测控制。风化碎石主要检测密实度、平整度、高程、宽度、横坡度及表观质量等。冲击碾压主要控制其压实遍数、行走路径、压实桩位、碾压宽度、行驶速度、工作时间等。土工格栅主要控制其搭接长度、插钉质量、平铺张拉坚挺绷紧度等。5.3劳动力组织(表5.3)表5.3劳动力组织一览表序号工种人数工作内容1管理人员2施工组织与现场管理2专业技术人员2质量、安全技术现场指导3特种车驾驶员11挖沟、摊铺、整平、碾压等4运输车驾驶员25路基填料运输(人员适时调整)5测量班组3测量放样及沉降观测等7试验检测员2填料检测、质量检查8现场临时工15铺设土工格栅、修整边坡、划格线等9其他2指挥卸料等10合计626.材料与设备1、材料本工法需要的主要材料有风化碎石、土工格栅等。1)风化碎石：采用天然风化碎石，技术指标要求见表6.1-1。表6.1-1风化碎石技术指标压碎值(％)最大粒径(cm)含土量(％)强度(mpa)≤25％≤15≤5％＞152)土工格栅：采用双向拉伸钢塑复合土工格栅(gsz50-50)，技术参数见表6.1-2。表6.1-2钢塑复合土工格栅技术参数(注：抗冻指标要求为低于零下35℃时，经不少于40次冻融循环后，强度和伸长率满足表中指标要求)2、设备每班组(一个作业面)采用的主要机具设备见表6.2。表6.2.主要机具设备表7.质量控制7.1工程施工质量执行国家行业标准，按施工技术规范和操作规程实施各项作业任务。执行《公路路基施工技术规范》(jtgf10-2006)、《公路土工试验规程》(jtge40-2007)、《公路工程集料试验规程》(jtge42-2005)、《公路路基路面现场测试规程》(jtge60-2008)、《公路土工合成材料应用技术规范》(jtg/td32-2012)、《公路工程施工安全技术规程》(jtj076-95)、《公路工程质量检验评定标准》(jtgf80/1-2004)等。7.2路基填土、风化碎石、土工格栅等实测项目见表7.2-1、表7.2-2、表7.2-3。表7.2-1路基填料实测项目表7.2-2风化碎石实测项目表7.2-3土工格栅实测项目7.3沉降及位移观测1、填方路段路基施工过程中，按设计要求进行沉降和稳定的跟踪观测，观测频率保持与沉降、稳定的变形速率相适应，每填一层观测一次，如果两次填筑间隔时间较长，每3d至少观测一次，如地基稳定出现异常，立即停止填筑并采取措施处理，待路堤恢复稳定后方可继续填筑。路基填筑完成后，堆载预压期间定期观测视地基稳定情况而定，第一个月每3d观测一次，第二、三个月每7d观测一次，从第四个月起每15d观测一次，直至路基沉降稳定后方可铺设路面。2、位移观测采用全站仪前方交会法，精度要达到0.1mm。为减少观测误差，沉降与水平位移的观测做到：1)采用相同的观测线路和观测方法；2)使用同一台仪器和设备；3)固定观测人员；4)在相同的的环境和条件下工作；观测数据保证记录清晰，不得修改，每次观测的数据及时妥善保管，不得拖沓。7.4质量保证措施7.4.1强化质量意识，认真贯彻落实“质量第一”的方针。建立健全全面质量管理体系，做好施工技术交底工作，制定专项施工方案，科学管理，规范施工。7.4.2按规范要求的检测频率及方法做好填筑材料和土工格栅的试验检测。7.4.3做好填筑前的施工放样、边沟和排水沟的开挖，合理布设沉降位移观测装置，施工过程中加强动态监测工作，及时发现问题，以便尽快采取措施处理。7.4.4按照试验段组织施工生产，加强过程监控。特别是控制好风化碎石的虚铺厚度、碾压遍数，切实监管好冲击碾的行走路线和冲击遍数。8.安全措施8.1在施工过程中，深化安全教育，强化安全意识。工作人员上岗前必须进行工种技术培训和安全教育，牢记“安全第一，预防为主，综合治理”的方针。8.2特种作业人员必须持证上岗，严禁无证上岗操作。8.3加强施工现场标准化管理，增强项目部全员标准化管理意识，提高企业管理水平，促进安全生产管理的规范化。8.4加强安全技术交底工作，使安全技术保障措施切实传达到施工人员心中去。8.5施工现场要完善各种安全警示标识。8.6严格执行监督检查制度。在施工过程中，专业安全员随时到施工现场监督、检查安全工作，发现问题及时解决，使安全事故消灭在萌芽当中。9.环保措施9.1项目部根据三位一体管理体系要求，成立生态环保管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守防火及废弃物处理的规章制度。9.2将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。9.3对施工中可能影响到的各种公共设施制定可靠的防止损坏和移位的实施措施，加强实施中的监测、应对和验证。同时，将相关方案和要求向全体施工人员详细交底。9.4设立专用排水沟、集水坑，对废浆、污水进行集中，认真做好无害化处理，从根本上防止施工污水随意排放。9.5优先选用先进的环保机械。采取设立隔音墙、隔音罩等消音措施降低施工噪音到允许值以下。9.6对施工场地道路进行硬化，并在晴天经常对施工通行道路进行洒水，防止尘土飞扬，污染周围环境。10.资源节约10.1成立资源节约领导小组，制定节约资源规章制度，在日常施工过程中进行宣传教育，提高资源节约力度。10.2科学组织施工生产，严格按照施工技术交底进行各项活动，最大限度提高劳动生产率，降低人工、机械设备等各项能源消耗。10.3低湿水田地软基区路基直填工法，减小土地征用面积，大大降低材料需用量，节约大量资源。11.效益分析11.1社会效益：采用此项施工技术处理低湿性水田地的路基施工，操作简单易掌握，保证施工质量，满足工程建设质量要求；同时节约公路建设资金。同时此工艺施工环保、文明，较换填法、搅拌桩法等软基处理技术可节约资金，提高工程建设速度，极大地提高了企业的发展速度和市场竞争力，社会效益不可估量。11.2经济效益：通过本施工工艺的运用，施工劳动量减少，减少土地征用资金，降低路基借方数量，避免弃方占用植被空间，加快工程进展速度，产生了较好的经济效益。11.3环保效益：该工艺不用挖除换填或复合处理，减少噪音排放，减少土地征用数量，减少灰尘污染程度，减少对植被的破坏，真正做到科学施工、绿色施工、文明施工，对环境保护起到积极作用。当前第1页12