隧道弃渣改良级配砂砾路床填筑施工技术.doc

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隧道弃渣改良级配砂砾路床填筑施工技术

奉俊辉中铁十七局集团第三工程有限公司高沁高速公路LJ5标

摘要：

本文通过对隧道弃渣和天然砂砾掺配改良天然砂砾的级配不良，含泥量高等指标的综合利用施工技术。

将工程中不可避免的环境破坏和环境保护有机协调、从废弃资源利用、最大限度的减少对环境破坏、环境保护和水土保持、经济效益等方面进行了可行性研究和实践应用，对建设资源节约型环境友好型高速公路具有一定的参考价值。

关键词：

隧道弃渣、级配不良砂砾、利用、环境保护、经济效益

高沁高速公路是山西省高速公路“三纵十一横十一环”规划中第十横的重要组成部分，是山西东南部地区对外开放的重要通道。

它的建成对于进一步完善山西省现代高速公路网，增强晋城经济社会持续发展后劲，促进山西转型发展、跨越发展，具有重要的现实意义和长远的历史意义。

高沁高速公路起点位于高平河西镇常乐村南，终点位于沁水县龙港镇中木亭西，路线全长69.427公里，双向四车道，设计时速80公里/小时，路基宽度24.5米。

全线设常乐枢纽、高平南互通、马村互通、樊庄互通、端氏互通、郑庄互通、沁水枢纽等7处互通式立交，服务区2处、匝道收费站5处、养护工区2处、隧道管理站1处，总建设工期三年。

高沁高速LJ5合同段施工里程为K24+000-K29+600，全长5.6公里，合同投标价为1.89亿元，我段设计有大桥1120米/6座，中桥284.5米/4座，天桥167米/2座，涵洞22道，通道2道，樊庄互通1处。

主要用改良砂砾施工的工程量79531万方。

一.路床用天然砂砾施工时问题的出现

　　高平至沁水高速公路上路床挖方段采用当地沁河天然砂砾施工，（结构厚度80CM），该项目沿线的虽然有天然砂砾，但是我标段在沁河的上游，砂砾并不是很丰富，且天然级配不良，含泥量高，直接使用天然砂砾用作上路床施工易翻浆，由于施工时间紧，晾晒时间太久，施工成本增加，压实度、弯沉都达不到设计要求。

二.解决问题的途径和措施

　　十二五期间山西省交通部门提出了“科学办交通、合力办交通、勤俭办交通”的工程建设新理念，我项目利用紧邻高速公路的嘉南铁路隧道弃渣非常丰富并且通过试验也满足路床的施工技术要求填筑，降低了成本，天然砂砾55元每方，再过筛满足路床填筑要求成本增加到70元每方，隧道弃渣过筛后成本在40元每方，我们经试验确认后以天然砂砾与隧道弃渣1:

2掺配能满足设计要求，此项改良为项目节约成本159万余元，在保护隧道弃渣场对自然环境破坏、水土保持方面有很大优势。

工程结构的牢固性和安全性，一方面来自工程的内在因素，设计合理、材料优质、施工精细。

另一方面，取决于抗击外界不利因素能力，外力的冲击、超常承载、其他因素的损毁等。

路床工程也毫不例外，其质量一方面依靠的是材料良好的性能和路床施工内在质量，另一方面很大程度上取决于路基的防水害预防和处理。

在施工准备阶段和施工过程做好充分的调查和分析、采取相关技术措施，对利用天然砂砾级配不良、含泥量大掺配隧道弃渣填筑好路床犹为重要。

笔者结合正在建设的高沁高速公路项目建设实际提出了解决天然砂砾级配不良、含泥量大掺配隧道弃渣填筑路床相关问题的基本途径和措施。

　　三.利用天然砂砾级配不良、含泥量大掺配隧道弃渣改良填筑路床的可行性分析

（1）利用隧道弃渣填筑路基可行性分析

通过对隧道弃渣进行材质分析和必要的检测，对数量、运距等因素同其他可用料源做可比性分析论证，确定的弃渣利用的可行性。

　a、隧道弃渣材质、矿物成分调查及性能分析

　　以K24+000～K24+080段路基为例。

该段路基距嘉南铁路武神山隧道2#横洞运距不足2公里，该段隧道的围岩主要为厚层白云质灰岩、泥质灰岩等，其风化程度不一，块状结构、致密坚硬岩层和破碎岩层交叉出现且无明显界限，判定为Ⅳ～Ⅴ级围岩，矿物成分主要为白云石，另外有方解石、粘土矿物和碎屑矿物，颜色呈青、灰、浅红。

（1）对隧道弃渣进行化学及物理试验检测

　　（1.1）Ⅳ级围岩区中风化围岩取芯做强度检测，Rc为121MPa。

　（1.2）对渣料做有机质含量和易溶盐含量分析，有机质含量为0.03%，易溶盐总量为0.036%。

　（1.3）对粒径不大于0.5mm渣料做液塑限联合测定试验，ωI＝20.5%，ωp＝10.8%，Ip＝9.7，为低液限粉土MLG。

　　（1.4）对天然砂砾和隧道弃渣，和掺配后的改良砂砾，通过60mm筛孔渣料做颗粒分析、击实试验，含泥量等结果如下：

表1-1

填料

最大干

密度

（ g/cm3）

最佳含水量（%）

含泥量（%）

颗粒分析

母岩抗

压强度

（MPa）

Cc

Cu

天然砂砾

2.16

6.0

13.4

0．5

267.9

142

隧道弃渣

2.34

5.5

1.2

1.2

39.9

121

1：

1掺配

2.19

5.7

7.5

1.3

25.3

-

1:

2掺配

2.23

5.4

4.7

1.7

11.5

-

1:

3掺配

2.26

5.0

4.2

2.3

20.1

-

经试验数据确定当1:

2掺配时效果最好，选用1:

2掺配做试验段

四、试验段施工：

1、施工准备 技术准备

a、试验室标准试验成果汇总表；

 b、测量放样资料。

2 、现场准备

 a、清表完毕，用压路机碾平场地；

b、人员组织安排到位、做好协调工作；

 c、施工机械配备到位调试机械；

d、施工便道通畅，人员及机械设备可直接进场作业。

3 试验准备情况

所用填料的含水量、湿容重、干容重、压实度，进行取样检验。

4 测量准备情况

用已鉴定过的全站仪定出控制轴线，场地边线，所用置镜点和后视点均采用已复测的设计院所交点。

5. 劳动力组织表1-2

序号

岗位

姓名

人数

职责

1

现场施工负责人

于田明

1

负责现场施工总体策划管理、协调

2

技术人员

白锦辉

1

对现场施工技术把关

3

质量检测人员

奉俊辉

1

负责现场施工质量控制

4

专职安全员

孙纪云

1

负责现场施工安全管理、保障工作

5

试验检测人员

韩福伟

2

负责现场具体试验工作

6

测量人员

石志超

2

负责现场具体测量工作

7

工人

樊军旗

4

负责现场修边，清捡大石头

6、机械设备表1-3

设备名称及规格

数量

状态

挖掘机

1台

良好

推土机

1台

良好

装载机

1台

良好

平地机

1台

良好

洒水车

1台

良好

20T自卸车

6台

良好

22T静、振动压路机

1台

良好

试验检测设备

1套

良好

7、现场质量控制

路基工程施工工艺流程图如下所示

选好拌合场地

准备工作

进入下道工序

质量检查验收合格

碾压

摊铺、整型

材质检验

汽车运输到位

按比例掺和拌匀

原材料进场

运输和摊铺

a、混合料的拌和和运输

1）、拌和

材料运至厂区后按1：

2的比例进行拌和，拌和的含水量应比最佳含水量大0.5%～1.0%，以补偿施工过程中水分蒸发损失。

2）、运输

拌和完成后，尽快将拌成的混合料，用自卸汽车运送到铺筑现场，装车时应控制每车料的数量基本相同。

在距离铺装地点较远时，用塑料布覆盖，防止水分丢失。

4混合料的摊铺、整形和碾压

a、摊铺、整形

摊铺采用先推土机初步整平再用平地机刮平，按松铺厚度摊铺到位。

对局部低洼处，应用齿耙将其表层5cm耙松，并用新拌的混合料进行找补、整平、严禁用贴“薄饼”的方法找平。

在整型过程中，严禁任何车辆通行。

b、碾压

压实遵循先轻后重、先慢后快的原则。

直线段，由两侧路肩向路中心碾压，即先边后中；平曲线段，由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。

路面两侧，多碾压2～3遍。

严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上“调头”和急刹车。

碾压过程中，如有“弹簧”、松散、起皮等现象，须及时翻开重新拌和，或用其它方法处理，使其达到质量要求。

在碾压结束之前，用平地机再终平一次，使其纵向顺适，路拱和超高符合设计要求。

b、高程（厚度、松铺系数）：

上料前布点，并按照测点位置测量下承层顶面高程；在精平后，测量填料顶部高程；碾压完毕后检测相同点位的高程，计算厚度、松铺系数。

c、压实度：

振动碾压完两遍后开始检验压实度，每增加碾压两遍后再次检验压实度，直至压实度达到要求，采用灌砂法按随机取样的方法检验压实度试验。

压实度检测如果合格即可停止碾压，否则继续碾压，每碾压完一遍后检验压实度，检测频率为2000m2检测8点。

d、宽度：

底部通过划边线控制宽度，顶部通过拉钢尺检测压实后中桩至边缘的宽度。

e、轴线：

上土前按照设计桩位每10米布设中桩，碾压后通过恢复中桩检测中桩偏位情况。

f、检测控制指标：

压实度：

每层不小于规定值96%；

宽度：

每侧宽度不小于设计宽度+30cm；中线偏位：

50mm；

厚度、高程、松铺系数。

8、试验段成果整理及总结报告：

认真做好试验段的成果整理，总结如下内容：

1）取得弯沉数据。

如表

左幅行车道

左幅超车道

右幅行车道

右幅超车道

桩号

弯沉值

桩号

弯沉值

桩号

弯沉值

桩号

弯沉值

K24+004

82.5

K24+007

130.4

K24+000

120.6

K24+006

107.2

K24+025

96.3

K24+030

95.7

K24+027

104.9

K24+031

99.7

K24+056

101.4

K24+062

98.3

K24+053

93.0

K24+060

105.6

K24+078

112.5

K24+080

88.6

K24+077

89.5

K24+075

98.6

2）取得压实度数据。

如表

桩号

压实度

桩号

压实度

桩号

压实度

桩号

压实度

K24+023

96.3

K24+049

97.2

K24+015

96.5

K24+044

97.7

K24+065

97.8

K24+080

96.6

K24+058

97.4

K24+079

98.1

3）确定最佳的压实厚度（cm）和松铺系数。

对照表

松铺厚度

压实厚度

松铺系数

松铺厚度

压实厚度

松铺系数

25.3

20.4

1.24

25.9

20.1

1.29

24.9

19.8

1.26

23.6

19.5

1.21

23.6

18.8

1.26

26.2

20.4

1.28

4）确定最佳机械组合如表1-3。

5）确定不同机械组合下的最经济压实遍数：

静压1遍、弱振一遍、强振3遍、静面1遍

9、四区标示（上土区、平整区、碾压区、检测区）

由于试验路段较短，作业面无法大面积展开，在路基的大面积施工中，采取四区标示法，规范现场，文明施工。

（2）隧道弃渣利用与其他材料的运距、经济性等对比分析

　　经考察隧道弃渣道路运输方便，有原来村里的老路，平均运距为2.1公里。

附近再无其他方便适用材料，若用砂砾作为路基填料较理想，但运距超过20公里，采购和运输费用较高，好的砂砾运到现场费用超过100元每方，且采掘量受限制，数量上无法满足需求，并且破坏生态环境。

　　a、隧道弃渣材料可用性分析

　通过化学分析，表明弃渣材料基本属于石灰岩，杂质和有机质较少，易溶性和吸水膨胀性不明显。

　　b、总体方案的可行性分析

　　隧道弃渣风化程度不一，有中风化围岩，强度均达到路床填筑要求的30Mpa以上，粒径大小不一，60mm以上粒径占40～50%以上，对隧道弃渣进行过筛后可以按照填石路床施工以及进行质量控制；颗粒分析试验结果表明为粗粒土，掺配后具有一定的塑性，完全可以按照砂