15改良土填筑施工工艺.docx
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15改良土填筑施工工艺
改良土填筑施工工艺
一、工艺概况
改良土是在土中掺入一定量的石灰或水泥，经集中场拌后，用平地机整平，并碾压密实的一种路基填筑的施工工艺。
二、作业内容
1.基底处理；2.填料拌制；3.改良土摊铺；4.碾压。
三、质量标准与检验方法
（一）质量标准
按《铁路工程土工试验规程》（TB10102）和《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》规定的试验方法检验。
1、质量控制
1.1改良土施工工程质量控制要点主要为五个方面既：
1.1.1原材料（土、石灰、或水泥）；②配合比（根据不同的土质需掺入的石灰、或水泥量）；③改良土含水量控制；④均匀性（避免改良土中出现素土现象）；⑤压实度（通过试验段确定适宜的施工参数）。
1.1.2对需改良的土料种类应进行核实，路堤填料种类、质量应符合设计要求。
填筑前对取土场填料进行取样检验；填筑时应对运至现场的填料进行抽样检验。
当填料土质发生变化或更换取土场时应重新进行检验。
对石灰及水泥进行检测确保其符合质量要求。
1.1.3改良土填筑前按设计提供的配比进行室内试验，确定施工配合比。
改良土的配合比应保证混合料的无侧限抗压强度及压实质量能达到设计要求。
改良土外掺料的种类及技术条件应符合设计要求。
混合料中不应含有大于10mm的土块、未消解石灰颗粒和素土层。
改良土应色泽均匀，无灰条、灰团。
改良剂剂量允许偏差为试验配合比的-0.5%～+1.0%。
1.1.4改良土的收缩裂缝会引起排水面破坏，易引起水侵入路基。
要严格控制压实含水率，确保压实度，注意养生，以控制改良土本身的收缩裂缝。
最佳含水量控制方案是如土的天然含水量距最佳含水量差距不大时，在厂拌设备拌和时将水成雾状均匀地喷入改良土中拌和均匀；如土的天然含水量距最佳含水量差距较大时考虑在取土场分块灌水焖土。
1.1.5路堤填筑改良土施工中，拌合料的均匀性是关键因素,应严格控制拌合过程中的施工质量,确保拌合熟料的均匀性。
使石灰颗粒与黄土颗粒尽可能小，增加其表面积，并拌和均匀，能充分接触并发生反应。
这是化学改良土填料质量控制的关键，为了获得预期的效果，尚需对含水量、含灰率（水泥含量），石灰颗粒粒径、改良土颗粒粒径、松铺系数、碾压遍数这些工艺参数进行严格控制。
1.1.6对初步确定使用的混合料,应进行重型击实试验,计算最佳含水率和最大干密度,并进行7d无侧限抗压强度的试验,无侧限抗压强度必须符合设计要求。
（二）检验方法、
1、按《铁路工程土工试验规程》（TB10102）规定的试验方法检验。
2、改良土外掺料的种类及技术条件应符合设计要求。
检验方法：
检查每批产品的生产检验报告和产品合格证，并在料场的5个不同部位等量取样，总计取样不少于12kg，按有关规定试验方法进行检验。
3、对进入摊铺场地的混合料进土团粒和生石灰块的检查，在100m2面积内随机检查3个点。
检验方法：
土团粒检查采用孔径为10mm的筛子，标准为不能有筛余量；生石灰块检查采用孔径5mm的筛子，标准为不能有筛余量。
4、改良土填筑压实质量应符合表3.2-1的规定。
检验频数：
每层每500m2检验一个点。
检验方法：
压实系数检验宜用环刀法。
改良土压实质量检验应与施工紧密配合，要考虑现场检验压实质量不合格时，仍给碾压留有时间。
质量检验以密实度为主，其它如K30、Ev2、Evd不作为施工时的主要检验项目，因刚碾压后不代表后期的状况，很可能当时测定的结果达不到后期要求的值，密实度与K30、Ev2、Evd的对应关系可通过路基填筑试验段进行对比试验确定（建立各指标间的相互关系，达到质量评价的目的）。
因此压实质量检验以密实度为主，并且在施工过程中在时间上与施工密切配合，且要求监理工程师在检测过程中进行见证和确认，确保检测结果的真实可靠。
5、无侧限抗压强度应符合设计要求。
检验频数：
每层每1000m2检查一组；
检验方法：
按《铁路工程土工试验规程》（TB10102）规定的试验方法检验。
从已摊铺好填料的地段现场抽样，在室内按要求的压实度成型，进行无侧限抗压强度试验。
为了加强施工过程控制和研究各种检测方法之间的关系，路基改良土用四个指标控制：
压实度、强度、颗粒粒径、含灰率。
检测主要内容为：
压实系数K、地基系数K30、动态变形模量Evd、静态变形模量Ev2、颗粒粒径、含灰率。
压实系数K检测方法：
环刀法、灌砂法、核子湿度密度仪法，宜以环刀法为主。
强度检测方法：
K30平板载荷试验、Evd动态平板载荷试验、Ev2静态平板载荷试验。
检验频数：
为每层500m2检验一处，检验标准见表3.2－2。
含灰率检测方法：
EDTA剂量滴定、钙离子直读仪法，检查要求见表3.2－2。
表3.2-1改良土原材料的试验项目和频次
材料名称
试验项目
频次
试验方法
土
含水率
每个土源点或每批同一料源材料使用前应取两个试样。
按现行《铁路工程土工试验规程》（TB10102）执行
液限、塑限
有机质和硫酸盐含量
石灰
有效钙、氧化镁
水泥
凝结时间
强度
续上表改良土填料复查项目及频次
填料类别
项目
频次
化学改良土
石灰或水泥剂量
每层100m三个样品，用滴定法试验
含水率
根据观测，异常时试验
拌合均匀性
随时观测
表3.2－2基床底层及基床以下路堤压实标准
填料部位
填料种类
石灰或水泥掺量
配比
压实标准
备注
地基系数K30
动态变形模量Evd
压实系数K
变形模量Ev2
基床底层
水泥改良土
≥5%
≥110
≥40
≥0.95
≥60
基床以下
石灰改良土
≥8%
≥90
≥0.92
不浸水路堤
水泥改良土
≥3%
≥90
≥0.92
浸水路堤
垫层
水泥改良土
≥5%
≥110
≥0.95
6.基床底层外形尺寸允许偏差、检验数量及检验方法。
表3.2－3基床底层外形尺寸允许偏差、检验数量及检验方法
序号
项目
允许偏差
检验数量
检验方法
1
中线至路肩边缘距离
±50mm
沿线路纵向每100m抽样检验5点
尺量
2
宽度
不小于设计值
沿线路纵向每100m抽样检验3点
尺量
3
横坡
±0.5%
沿线路纵向每100m抽样检验2个断面
坡度尺量
4
平整度
不大于15mm
沿线路纵向每100m抽样检验10点
2.5m长直尺量
5
厚度
±30mm
沿线路纵向每100m抽样检验3点
水准仪测量
6
顶面高程
＋0，－20mm
沿线路纵向每100m抽样检验3点
水准仪测量
四、施工准备
（一）路基填筑试验段
1、路基全面开工前，根据工程土类性质和填料性质、压实机械条件，分别选择一定长度的试验区段进行路基填筑试验，以选定与路基填筑、压实、检测有关的工艺参数；改良土配合比等施工工艺参数；确定新的快速试验检测办法与已规定的基本试验检测之间的相互关系等，验证和优化路基填筑施工方案，确定施工工艺参数。
2、试验段的目的是为取得施工经验及相关参数，检验施工机械组合，根据压实机械和路堤不同部位的压实标准来确定松铺厚度、混合料土的最佳含水量、达到设计要求密实度的碾压遍数等，以确定最佳的组合方案。
将以上资料整理上报监理工程师批准后，指导此项工程的路基施工。
3、试验段的选择：
试验段一般应选择具有代表性的地段。
试验段应选在填方工程数量集中、施工时间较长或需要尽早开工填筑完成的地段。
当沿线填筑的土质变化较大时，试验段应选在土质较好而且对今后施工有广泛指导作用的地段。
五、施工机械及工艺装备
（一）改良土拌合站的主要机械设备：
改良土厂拌设备、挖掘机、装载机、碎土设施。
（二）路堤填筑区施工单元的主要机械设备：
推土机、平地机、压路机、自卸汽车。
六、工艺控制流程
改良土场拌施工工艺流程及质量控制见下图：
改良土场拌施工工艺流程及质量控制流程
七、工艺步骤说明
（一）验收下承层：
填筑前应检查基底几何尺寸，核对压实标准（进行相关工序的检测与验收），不符合标准的基底应进行处理，使其达到验收标准。
（二）测量放样：
在施工现场附近引临时水准点，报监理审批，严格控制标高；在路基上采用方格网控制填料量，方格网纵向桩距不宜大于10m，横向应分别在路基两侧及路基中心设方格网桩。
在两侧路肩边缘外设指示桩,在方格网内用白灰点控制自卸车倒土密度，以此控制每层的摊铺厚度。
（三）拌和：
改良土混合料采用稳定土拌和设备在拌和场集中进行拌和，同时配备碎土设备消除土壤的土块。
标定计量设备，调整好出料口单位时间出料量，使进入拌和设备内的各种料符合配比要求；并且要特别关注正式拌和时，能否作到出料口单位时间出料量与标定时基本一致，有无出料口堵塞等不正常情况。
在拌和设备内拌制改良土混合料时，需拌和均匀，混合料中不应含有大于10mm的土块和未消解石灰颗粒；并应使混合料的组成和含水率（要根据天气情况调整拌和时的含水率与碾压时最佳含水率的关系）达到规定的要求。
在正式拌制改良土混合料之前，必须先调试所用的厂拌设备，并通过试验段的试拌、试铺总结的各种施工参数进一步合理的调整和确定厂拌工艺参数。
改良土混合料的最佳含水量控制方案是如土的天然含水量距最佳含水量差距不大时，在厂拌设备拌和时将水成雾状均匀地喷入改良土中拌和均匀；如土的天然含水量距最佳含水量差距较大时考虑在取土场分块灌水焖土。
如土料的天然含水量过大，事先进行适度的晾晒或加入适量的磨细生石灰对降低含水量效果较好。
现场摊铺后混合料的颜色应均一。
（四）运输：
采用大吨位自卸车运输。
拌合好的混合料应尽快运送到铺筑现场。
混合料在运送过程中应覆盖，减少水分损失。
（五）摊铺：
根据松铺厚度计算每车混合料的摊铺面积，确定堆放密度。
在填筑场地按照每车土方的数量及摊铺厚度，用白灰点控制自卸车倒土密度，同时埋桩挂线，标示松铺厚度；混合料摊铺完后，先用平地机初平和整形，再用压路机快速碾压l～2遍。
对于出现的坑洼应进行平整。
混合料应先初平，后精平，设专人及时铲除离析混合料，补以新混合料。
分层填筑压实厚度根据压实机具和试验段确定的方法进行，一般宜控制在20～28cm。
混合料应全断面均匀摊铺，不得出现纵向接缝，不宜中断。
当因故中断超过2h时，应设置横向施工缝，横向接缝应采用搭接施工。
整型应按规定的坡度和路拱进行，并特别注意接缝处的整平。
在整型过程中，严禁车辆通行。
初步整型后，检查混合料的松铺厚度，必要时应进行补料或减料。
（六）碾压：
当混合料接近最佳含水率时，用重型压路机在路基全宽内碾压至要求的压实密度，碾压完成后表面应无明显的碾压轮痕迹。
碾压时，各区段交接处应相互重叠压实，纵向搭接长度不小于2.0m，纵向行与行之间的轮迹重叠不小于40cm，上下两层填筑接头应错开不小于3.0m。
两作业区段之间的衔接处纵向搭接拌和长度不小于2.0m。
碾压过程中，表面应始终保持湿润，严禁有“弹簧”、松散、起皮等现象产生。
碾压结束之前，应用平地机终平一次，使其纵向顺适，符合设计要求。
（七）养生：
改良土碾压完成后，如不能连续施工应进行养生，使改良土表面保湿养生不少于7天。
养生期间勿使改良土过湿，更不能忽干忽湿，应控制好交通，除洒水车外应封闭交通。
当改良土分层施工时，下层检验如压实度、平整度等指标合格后，上层填土能连续施工时可不进行专门的养生期。
（八）主要技术措施
石灰改良土的石灰选用消解石灰，其指标应达到现行的试验规程标准。
水泥改良土掺入水泥时，水泥的初凝时间应大于3h，终凝时间宜大于6h（要注意控制水泥改良土从拌和到碾压完成的施工时间，一般不宜大于4个小时）。
对符合要求的土质进行过筛处理，使石灰颗粒与黄土颗粒尽可能小，增加其表面积，并拌和均匀，能充分接触并发生反应，同时石灰应进行充分的消解，拌合站设多个石灰消解池，消解石灰的时间不小于7天，保证石灰充分消解且能够不间断的连续供应。
这是化学改良土填料质量控制的关键，为了获得预期的效果，尚需对含水量、含灰率，石灰颗粒粒径、改良土颗粒粒径、外掺料剂量（石灰或水泥）进行严格控制。
其中最佳含水量控制方案是：
如果土的天然含水量距最佳含水量差距不大时，在厂拌设备拌和时将水成雾状均匀地喷入改良土中拌和均匀；如土的天然含水量距最佳含水量差距较大时，考虑在取土场分块灌水焖土。
如土料的天然含水量过大，事先进行适度的晾晒或加入适量的磨细生石灰对降低含水量效果较好。
改良土在拌和、运输、摊铺过程中会有一定的水分损失，尤其是在夏天炎热气候的情况下水分损失会更大，因此拌和好的改良土含水量应比最佳含水量适当大一些，具体数据根据当时天气情况，在施工过程中总结确定。
施工时要特别注意路基内预埋管线及设施的施工，施工前根据设计图纸和相关文件要求作出详细的技术交底，确保预埋管线及设施不受到损害，同时要确保此部分的路基压实质量符合要求。
（九）注意事项
1.对地面纵坡与线路纵坡不平行的段落，应由地面最低处逐段进行调整，但每层的最大松铺厚度应为经路基填筑试验段确定的最大松铺厚度，最薄处的松铺厚度不得少于15cm,纵坡调整应在基床下部的路堤顶层填筑前完成。
2.要注意石灰改良土和水泥改良土对土的塑性指数及液限、塑限要求是不一样的，水泥改良土适合掺入塑性指数较小的土质。
因此在取土场内设置拌和站时，应对土的性质、改良土外掺料的种类、剂量、运距等综合考虑。
3.要特别注意对水泥改良土从拌和站的拌和开始至碾压完成的时间控制。
一般不宜大于4个小时。
八、作业组织
改良土场拌填筑施工作业组织
序号
工种
人数
一
取土场
（11人/个）
1
施工员
1
2
挖掘机司机
1
3
现场运输车辆协调指挥
1
4
自卸汽车司机
8
二
拌制机
（13人）
1
负责人
1
2
场拌设备操作手
2
3
碎土机操作手
2
4
装载机司机
1
5
检测试验人员
1
6
一般管理人员
2
7
配合作业人员
4
三
填筑作业区（4个作业工班）
（20人）
合计
44人
九、施工安全与环境保护
（一）施工安全
1、施工区域应设警示标志，严禁非工作人员出入；
2、施工中应对机械设备进行定期检查、养护、维修；
3、为保证施工安全，现场应有专人统一指挥，并设一名专职安全员负责现场的安全工作，坚持班前进行安全教育制度。
4、改良土施工中，现场设专人指挥、调度，确定合适的机械车辆走行路线，并设立明显标志，防止相互干扰碰撞，机械作业要留有安全距离。
制订作业程序和运行路线，确保协调施工，安全生产。
（二）环境保护
1、改良土施工中，容易造成对环境的污染。
是改良土施工中应注意的首要问题。
为了保护自然环境，在化学改良土改良过程中，减少甚至避免石灰（或水泥）扬尘，需从两个方面着手，一是思想上高度重视，管理上加强监督；二是在技术上严格把关。
改良土施工中，需要各级负责人思想上高度重视对环境的保护，加大在环境保护方面的投资力度，能把各项环保措施落实到位。
技术上，应对石灰在运输、储存、磨细、消解、撒布、拌和等各环节制定相应环境保护措施。
制定的原则是尽量避免石灰与外界的直接接触。
消解石灰时，选择在一避风近水的地方，在其周围进行封闭。
另外，与石灰接触的工作人员，需穿戴防护工作服。
生产中的废弃物及时处理，按时专门用车运到当地环保部门指定的地点弃置。
试验及生活中产生的污水及废水，应集中处理，符合环保部门规定要求。
2、雨、雪施工防护措施
施工前，应与地方气象部门联系，掌握当地的气候变化情况，避免雨天施工，并在雨、雪天气做好防护措施。
因水对化学改良土工程性质影响较大，所以必须做好雨、雪天施工防护措施。
施工前在路基（路堑）边坡范围外挖临时排水沟使雨水能及时排走，施工过程中，应保持排水临时排水系统的完善和畅通，同时应备适量的隔水膜（布），能满足雨、雪天气时，对受雨水影响大的部位的面覆盖，使雨停后能立即恢复生产，把雨雪天气对施工的影响降到最低程度。
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