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摘要:当前我国客运专线大量修建,虽然各线桥隧比例都比较大,但路基仍是客运专线必不可少的一部分,而且对沉降要求较为严格的车站一般都是路基。由于对填料有较高的要求,几乎每一条客运专线都运用到了改良土,因此采用何种类型的改良土、如何做好改良土的施工并进行进一步的研究就显得尤为重要。本文将对高速铁路改良土的路基施工技术进行探讨和分析。
关键词:高速铁路;路基;改良土;施工;
一 我国高速铁路对路基的要求
(1)除了线路平面有较大的曲线半径和适当长度的缓和曲线、直线以外,控制路基工程变形将是很重要的一个内容。设计、施工都要将重点放在控制路基变形、工后沉降、不均匀沉降及路基顶面的初始不平顺。高速铁路设计规定,工后沉降≤1.5cm。同时要求严格控制差异沉降。对此,德国规定:每30米长不均匀沉降值应小于4mm,200米长应小于10mm,运营后总沉降小于1cm,速率不大于2mm/年。
(2)路基本体:对填料有较严格的控制,主要是A、B、C(不含细粒土、粉砂及易风化软质岩)类填料及改良土。采用重型击实标准确定路基压实系数。
(3)基床:底层2.3m,A、B组填料及C组改良土(以厂拌为主),表层0.4m,0.65~0.6m级配碎石,0.05~0.1m沥青混凝土防排水层。
(4)对电气化、通信、信号等专业在综合接地、电缆过轨、接触网支柱基础,电缆沟槽等方面的要求,在路基完成的同时,要同步完成。高速铁路要求线路提供高平顺性和稳定的轨下基础,因此变形问题是轨下系统设计与施工的关键。对于高速铁路,轮/轨系统应该是车轮、钢轨、道床、路基整个系统各部位相互作用的整体。因此,必须把轮轨系统的各组成部分放到整个系统中去考察,建立适当的模型,着眼于各自的基本参数和使用状态,进行系统的最佳设计,实现轮/轨系统的合理匹配,尽可能降低轮轨作用力,以保证列车的高速、安全运行。
二 高速铁路路基改良土施工技术
以京沪高速铁路改良土的施工案例,来分析高速铁路路基改良土施工技术的特点。
(一)机械配置
(1)厂拌法施工主要机械
800L强制式拌和机4台;东风自卸车(5t)4台;翻斗车(1t)4台;推土机1台;平地机1台;重型振动压路机(15t)2台;洒水车1台;发电机(125KW)1台。
(2)路拌法施工主要机械
反铲挖掘机1台;自卸汽车(5t)8台;推土机1台;平地机1台;宝马路拌机1台;农用旋耕机1台;翻斗车(1t)2台;洒水车1台;发电机1台。重型振动压路机(15t)2台。
(二)改良土厂拌法施工
施工按照施工工艺大纲制定的各种改良土厂拌法施工工艺细则进行,总第的要求是:先测量、做基层、拌和运输、摊铺整平、控制层厚、平整度压实度达到要求。具体操作方法为三区段、八流程。三区段是:基床底层路基面准备区段,摊铺碾压区段,检验测试区段。八流程是:测量放线、路槽基底处理、填料拌和、分层摊铺、整平、碾压夯实、检验签证、边坡修整。各区段和流程内只允许做该段流程的作业,不允许几种作业交叉进行。(1)填料拌和根据拌和机的容量,计算每一斗所需各种掺加料及湿土的重量,从远至近,依次一段一段投料搅拌,称量采用电子计量,土中的超尺寸颗粒要清除。搅拌要均匀,每一斗的搅拌时间不少于120s。(2)拌和料的运输:拌和均匀的填料以一吨的翻斗车运往摊铺地段,每车的装载量应相等。根据事先计算好的每车所摊铺的面积将混合料等距离的倾卸在填筑地段,应横向倒满路基全宽后再纵向推进。(3)摊铺及整平:混合料纵向倒满一定长度后(约20m),即用推土机粗平,在一种改良土粗平完成后,以自动平地机进行整平,同时人工将坑洼处填平补齐,整平根据拴挂的摊铺线进行,并按设计做出路拱。(4)碾压:改良土整平后,用两台自重15t自行式压路机进行碾压,两台压路机分别从两边向中间交错进行,第一遍为静压,采用较快速度;自第二遍起为振动碾压,采用较慢速度进行。在此次过程中,边碾压边进行压实系数的试验(采用核子密度仪进行快速测定),当接近要求的压实系数时,以环刀法或灌砂法检测压实系数,满足要求后即停止碾压,然后进行K30试验。
(三)固化剂土的路拌法施工
试验所用固化剂为北京奥特赛特集团生产的Aught Set土壤固化剂,其主要化学成分有二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁等,是一种新引进的高科技产品。产品系灰白色粉状物,袋装,每袋净重40kg。
(1)准备下承层:基床底层的底部应坚实、平整,密实度检测和K30试验符合要求,且有规定的路拱。
(2)测量放线:进行中线和高程测量。中线每20m设一桩,相应地在两侧路肩设指示桩,对各点进行高程测量。在两侧指示桩上拴挂摊铺线,摊铺线的高度即为一层土的虚铺厚度。
(3)备料:采集的土中应无树根、草皮,土中的超尺寸颗粒应予筛除,应在预定的深度内采集土料,不应分层采集。根据各层固化剂土的宽度、厚度及预定的干密度,计算每层所需的干土数量。根据料场土的含水量和所用运土车的吨位,计算每车土的堆放距离。根据固化剂土的厚度和预定的干密度及固化剂剂量,计算每一平方米固化剂土需用的固化剂用量,并计算每袋(40kg)固化剂的摊铺面积。
(4)填土:将存土场的土用自卸车运至摊铺地点,根据计算好的间距将土自远至近堆放在路基上,并控制其含水量稍大于最佳含水量。在上土前一天傍晚在預定堆土的下承层上洒水,洒水应均匀,不得过分潮湿而造成泥泞。
(5)整平和轻压:土上完后,即可进行整平。先用推土机粗平,然后以平地机根据摊铺线进行精平,并辅以人工将局部坑洼处找平。然后用压路机轻压两遍。
(6)摆放和摊铺固化剂:根据计算的每袋固化剂的摊铺面积,将固化剂均匀地摆放在土基上。打开固化剂袋,将固化剂倒在土层上,并用刮板将固化剂均匀摊开。应注意每袋固化剂摊铺的面积相等。固化剂摊铺完成后,表面应没有空白处,也没有固化剂过分集中的地点。装固化剂的袋子应派专人收集,不得随意丢弃,以免对环境造成影响。
(7)拌和
用拌和机进行拌和,拌和深度应达到土层底部,应随时检查拌和深度,凡未达到层底的,应停机进行调整,直至达到层底,严禁在拌和层底部留有“素土层”。拌和遍数应达四遍,即往返各两遍,往返应交错进行。拌和过程中随时检查混合料的含水量,使其保持在最佳值或略大于(1%)最佳值。混合料拌和均匀的标志是色泽一致,没有灰条、灰团和花面。
(8)碾压
拌和均匀的混合料用两台自重15t的自行式振动压路机进行碾压,碾压自两侧路肩向路基中心进行。碾压时,应重叠1/3轮宽。第一遍碾压为静压,第二遍起开始振动碾压。两侧路肩应多压两遍,以保证路基边缘的压实度满足要求。在第一层碾压时进行碾压遍数与压实系数的关系试验,以确定控制碾压遍数。一般需碾压10遍。固化剂土从拌和到完成碾压的延续时间一般在5个小时之内。
三 结论
从施工的角度来说,不管是路拌法还是厂拌法都能满足高速铁路路基工程的要求。目前在客运专线一般要求基床底层是厂拌,基床以下路堤可以采用路拌法。规模施工时采用大型综合厂拌设备进行厂拌,其优点是拌和工艺简单,易于保证质量;二是可大大减少掺加料的飞扬而影响生态环境,还可避免路拌在刮风天气将粉粒掺加料刮走,造成掺加料数量减少,使拌和质量受到影结论响。
参考文献
[1]总体组.高速铁路技术.中国铁道出版社,2005
[2]杨广庆,荀国利.高速铁路路基改良土的有关问题.铁道标准设计,2008
关键词:高速铁路;路基;改良土;施工;
一 我国高速铁路对路基的要求
(1)除了线路平面有较大的曲线半径和适当长度的缓和曲线、直线以外,控制路基工程变形将是很重要的一个内容。设计、施工都要将重点放在控制路基变形、工后沉降、不均匀沉降及路基顶面的初始不平顺。高速铁路设计规定,工后沉降≤1.5cm。同时要求严格控制差异沉降。对此,德国规定:每30米长不均匀沉降值应小于4mm,200米长应小于10mm,运营后总沉降小于1cm,速率不大于2mm/年。
(2)路基本体:对填料有较严格的控制,主要是A、B、C(不含细粒土、粉砂及易风化软质岩)类填料及改良土。采用重型击实标准确定路基压实系数。
(3)基床:底层2.3m,A、B组填料及C组改良土(以厂拌为主),表层0.4m,0.65~0.6m级配碎石,0.05~0.1m沥青混凝土防排水层。
(4)对电气化、通信、信号等专业在综合接地、电缆过轨、接触网支柱基础,电缆沟槽等方面的要求,在路基完成的同时,要同步完成。高速铁路要求线路提供高平顺性和稳定的轨下基础,因此变形问题是轨下系统设计与施工的关键。对于高速铁路,轮/轨系统应该是车轮、钢轨、道床、路基整个系统各部位相互作用的整体。因此,必须把轮轨系统的各组成部分放到整个系统中去考察,建立适当的模型,着眼于各自的基本参数和使用状态,进行系统的最佳设计,实现轮/轨系统的合理匹配,尽可能降低轮轨作用力,以保证列车的高速、安全运行。
二 高速铁路路基改良土施工技术
以京沪高速铁路改良土的施工案例,来分析高速铁路路基改良土施工技术的特点。
(一)机械配置
(1)厂拌法施工主要机械
800L强制式拌和机4台;东风自卸车(5t)4台;翻斗车(1t)4台;推土机1台;平地机1台;重型振动压路机(15t)2台;洒水车1台;发电机(125KW)1台。
(2)路拌法施工主要机械
反铲挖掘机1台;自卸汽车(5t)8台;推土机1台;平地机1台;宝马路拌机1台;农用旋耕机1台;翻斗车(1t)2台;洒水车1台;发电机1台。重型振动压路机(15t)2台。
(二)改良土厂拌法施工
施工按照施工工艺大纲制定的各种改良土厂拌法施工工艺细则进行,总第的要求是:先测量、做基层、拌和运输、摊铺整平、控制层厚、平整度压实度达到要求。具体操作方法为三区段、八流程。三区段是:基床底层路基面准备区段,摊铺碾压区段,检验测试区段。八流程是:测量放线、路槽基底处理、填料拌和、分层摊铺、整平、碾压夯实、检验签证、边坡修整。各区段和流程内只允许做该段流程的作业,不允许几种作业交叉进行。(1)填料拌和根据拌和机的容量,计算每一斗所需各种掺加料及湿土的重量,从远至近,依次一段一段投料搅拌,称量采用电子计量,土中的超尺寸颗粒要清除。搅拌要均匀,每一斗的搅拌时间不少于120s。(2)拌和料的运输:拌和均匀的填料以一吨的翻斗车运往摊铺地段,每车的装载量应相等。根据事先计算好的每车所摊铺的面积将混合料等距离的倾卸在填筑地段,应横向倒满路基全宽后再纵向推进。(3)摊铺及整平:混合料纵向倒满一定长度后(约20m),即用推土机粗平,在一种改良土粗平完成后,以自动平地机进行整平,同时人工将坑洼处填平补齐,整平根据拴挂的摊铺线进行,并按设计做出路拱。(4)碾压:改良土整平后,用两台自重15t自行式压路机进行碾压,两台压路机分别从两边向中间交错进行,第一遍为静压,采用较快速度;自第二遍起为振动碾压,采用较慢速度进行。在此次过程中,边碾压边进行压实系数的试验(采用核子密度仪进行快速测定),当接近要求的压实系数时,以环刀法或灌砂法检测压实系数,满足要求后即停止碾压,然后进行K30试验。
(三)固化剂土的路拌法施工
试验所用固化剂为北京奥特赛特集团生产的Aught Set土壤固化剂,其主要化学成分有二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁等,是一种新引进的高科技产品。产品系灰白色粉状物,袋装,每袋净重40kg。
(1)准备下承层:基床底层的底部应坚实、平整,密实度检测和K30试验符合要求,且有规定的路拱。
(2)测量放线:进行中线和高程测量。中线每20m设一桩,相应地在两侧路肩设指示桩,对各点进行高程测量。在两侧指示桩上拴挂摊铺线,摊铺线的高度即为一层土的虚铺厚度。
(3)备料:采集的土中应无树根、草皮,土中的超尺寸颗粒应予筛除,应在预定的深度内采集土料,不应分层采集。根据各层固化剂土的宽度、厚度及预定的干密度,计算每层所需的干土数量。根据料场土的含水量和所用运土车的吨位,计算每车土的堆放距离。根据固化剂土的厚度和预定的干密度及固化剂剂量,计算每一平方米固化剂土需用的固化剂用量,并计算每袋(40kg)固化剂的摊铺面积。
(4)填土:将存土场的土用自卸车运至摊铺地点,根据计算好的间距将土自远至近堆放在路基上,并控制其含水量稍大于最佳含水量。在上土前一天傍晚在預定堆土的下承层上洒水,洒水应均匀,不得过分潮湿而造成泥泞。
(5)整平和轻压:土上完后,即可进行整平。先用推土机粗平,然后以平地机根据摊铺线进行精平,并辅以人工将局部坑洼处找平。然后用压路机轻压两遍。
(6)摆放和摊铺固化剂:根据计算的每袋固化剂的摊铺面积,将固化剂均匀地摆放在土基上。打开固化剂袋,将固化剂倒在土层上,并用刮板将固化剂均匀摊开。应注意每袋固化剂摊铺的面积相等。固化剂摊铺完成后,表面应没有空白处,也没有固化剂过分集中的地点。装固化剂的袋子应派专人收集,不得随意丢弃,以免对环境造成影响。
(7)拌和
用拌和机进行拌和,拌和深度应达到土层底部,应随时检查拌和深度,凡未达到层底的,应停机进行调整,直至达到层底,严禁在拌和层底部留有“素土层”。拌和遍数应达四遍,即往返各两遍,往返应交错进行。拌和过程中随时检查混合料的含水量,使其保持在最佳值或略大于(1%)最佳值。混合料拌和均匀的标志是色泽一致,没有灰条、灰团和花面。
(8)碾压
拌和均匀的混合料用两台自重15t的自行式振动压路机进行碾压,碾压自两侧路肩向路基中心进行。碾压时,应重叠1/3轮宽。第一遍碾压为静压,第二遍起开始振动碾压。两侧路肩应多压两遍,以保证路基边缘的压实度满足要求。在第一层碾压时进行碾压遍数与压实系数的关系试验,以确定控制碾压遍数。一般需碾压10遍。固化剂土从拌和到完成碾压的延续时间一般在5个小时之内。
三 结论
从施工的角度来说,不管是路拌法还是厂拌法都能满足高速铁路路基工程的要求。目前在客运专线一般要求基床底层是厂拌,基床以下路堤可以采用路拌法。规模施工时采用大型综合厂拌设备进行厂拌,其优点是拌和工艺简单,易于保证质量;二是可大大减少掺加料的飞扬而影响生态环境,还可避免路拌在刮风天气将粉粒掺加料刮走,造成掺加料数量减少,使拌和质量受到影结论响。
参考文献
[1]总体组.高速铁路技术.中国铁道出版社,2005
[2]杨广庆,荀国利.高速铁路路基改良土的有关问题.铁道标准设计,2008