MHTJ19标膨胀土路基试验段施工方案.docx

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MHTJ19标膨胀土路基试验段施工方案

MHTJ-19标膨胀土路基试验段施工方案

（DK951+650~DK952+350）

一、工程概况

1、DK951+650~DK951+855段为路堤段，路堤填筑高度为2.5~12.6米；DK951+855~DK952+350段为路堑段，路堑深度为2.5~10.42米。

2、DK951+650~DK951+765段地基采用CFG桩加固，正方形布置，桩间距为1.8米，桩径0.5米，桩长8.3~18米（桩端嵌入硬层内不小于0.5米），桩顶设置C35钢筋混凝土方形桩帽，桩顶面设0.5米厚碎石+0.1米中粗砂垫层，内铺设一层双向高强土工格栅，其极限抗拉强度不小于110KN/m，两端回折不小于2.0米，要求单桩承载力为488KN，复合地基承载力为235Kpa。

3、DK951+765~+790段表层软弱土全部挖除换填A、B组渗水土填料，压实标准同路基本体要求。

4、路堤基床表层填筑0.6米厚A组填料；基床底层填筑1.9米厚改良土。

标高小于0.6米的低矮路堤，基床表层厚度范围内换填0.5米厚A组填料+0.1米厚中粗砂夹铺一层毛细排水板，基床底层厚度范围内换填厚度不小于1.9米的A、B组填料或改良土。

DK951+840~DK951+855段低矮路堤，基床底层底部范围内换填0.5米厚A组填料+0.1米厚中粗砂夹铺一层毛细排水板。

路堑基床表层换填0.5米厚A组填料+0.1米厚中粗砂夹铺一层毛细排水板；基床底层换填改良土，厚1.0~1.9米。

5、DK951+751.7涵洞两侧设置路堤与横向结构物过渡段。

6、DK951+855~DK952+100段膨胀性等级为强，其余为中等。

自由膨胀率39~74%，蒙脱石含量21~36.3%，阳离子交换量为247~441mol/kg。

二、试验段试验目的及相关试验、监测

1、试验目的

通过调研分析、室内物理力学试验、现场填筑工艺试验、试验段各项监测测试，掌握膨胀土及其改良后的物理力学特性，确定改良剂及掺入量、施工工艺、质量控制等，指导膨胀土路基施工。

2、相关试验、监测

膨胀土物理力学特性试验、膨胀性试验、收缩试验、渗透试验、固结试验、三轴试验、振动三轴试验、激振试验、路堤本体沉降变形观测等检测试验项目。

三、施工工艺、要求及方案

1、填料选择

（1）路堤：

路基基床表层填筑0.6m厚的优质A组填料（砂类土除外）。

基床表层填料颗粒粒径不得大于150mm。

路基基床底层填筑1.9m厚的A、B组填料或掺5%水泥改良土。

基床底层填料颗粒粒径不得大于200mm或摊铺厚度的2/3。

（2）路堑：

基床表层土质不满足规范要求时，采取换填A组填料措施；路堑基床底层1.9m厚度范围内天然地基土的静力触探比贯入阻力Ps值不得小于1.2MPa或天然地基基本承载力σ0不小于0.15MPa，否则应进行挖除换填或加固处理。

（3）填筑前对取土场填料进行取样检验；填筑时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，检验的方法按《铁路工程土工试验规程》（TB10102-2010）规定进行试验。

2、施工工艺

（1）基床底层及基床以下填筑应按“三阶段、四区段、八流程”的施工工艺组织施工，每个区段的长度应根据使用机械的能力、数量确定，一般宜在200m以上或以构造物为界。

各区段或流程内严禁几种作业交叉进行。

基床表层下路基填筑见施工工艺图1-1。

基床表层下路基压实试验见工艺图1-2。

（2）基床表层的填筑宜按验收基床底层、搅拌运输、摊铺碾压、检测休整“四区段”和拌合、运输、摊铺、碾压、检测试验、休整养护“六流程”的施工工艺组织施工。

各区段交接处，必须相互重叠压实，纵向搭接长度不得小于2米，沿线路纵向行与行之间压实重叠不得小于40cm,上下两层填筑接头必须错开不小于3米。

摊铺碾压区段的长度应根据使用机械的能力、数量确定。

区段的长度一般宜在100m以上。

各区段或流程内严禁几种作业交叉进行，基床表层A组填料施工见施工工艺图1-3。

（3）分层填筑厚度应根据压实机械压实能力、填料种类和要求的压实密度，通过现场工艺试验确定。

3、地基处理

（1）路堤填筑需挖除表层种植土，并重型碾压平整场地。

（2）地基表层为天然密实度小于《路规》表7.3.1压实标准的松散土层时，需加固。

松土厚度不大于0.3m时将原地表碾压密实；当松土厚度大于0.3m时，需将松土翻挖后分层回填压实或采取其他地基加固措施，使其密实度满足《设规》表7.3.1的规定值。

（3）地面坡率缓于1：

10～1：

5时，清除地表草皮后，路堤可直接填筑在天然地面上。

（4）地面坡率为1：

5～1：

2.5时，原地面应挖台阶，台阶宽度不应小于2m。

（5）地面横坡陡于1：

2.5时，必须检算路堤整体沿基底及基底下软弱层滑动的稳定性，抗滑稳定安全系数不小于1.25。

不满足抗滑稳定时，需改善基底条件或设置支挡结构等抗滑措施。

（6）天然地基土的静力触探比贯入阻力Ps值小于1.2MPa或天然地基基本承载力σ0小于0.15MPa时，应根据软弱土层的性质、厚度、含水率、地表积水深度等，采取排水疏干，挖除换填或复合地基等加固措施。

（7）DK951+650~DK951+765段地基采用CFG桩加固，正方形布置，桩间距为1.8米，桩径0.5米，桩长8.3~18米（桩端嵌入硬层内不小于0.5米），桩顶设置C35钢筋混凝土方形桩帽，桩顶面设0.5米厚碎石+0.1米中粗砂垫层，内铺设一层双向高强土工格栅，其极限抗拉强度不小于110KN/m，两端回折不小于2.0米，要求单桩承载力为488KN，复合地基承载力为235Kpa。

（8）DK951+765~+790段表层软弱土全部挖除换填A、B组渗水土填料，压实标准同路基本体要求。

4、基床底层及基床以下填筑

路堤基床底层采用A、B组填料，基床以下采用A、B、C组填料或改良土；路堑基床底层采用改良土填筑。

（1）施工步骤

测量放样→预埋件埋设→摊铺整平→碾压→检测→下一层填筑。

（2）测量放样

由测量组在试验段全面施工之前，放出路基施工边线桩，中线桩和征地红线桩。

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10米，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。

（3）拌合

A、B组填料用级配碎石拌合设备在拌合厂集中进行拌合，改良土在改良土拌合站集中拌合，混合料需拌合均匀，按预定配合比在拌合设备内拌制。

在正式拌制前，必须先调试所用的厂拌设备，使混合料的颗粒组成、级配和含水量都能达到规定的要求，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拌合需要各种材料的数量，以使基床底层和基床以下部分具有更好的强度和刚度。

（4）运输

装料时，车要有规律的移动，使混合料在装车时不致产生离析。

采用大吨位自卸车运输。

并保证足够的运输车辆，确保摊铺机能够不间断的连续摊铺。

车辆运输过程中，用防水篷布覆盖。

运料汽车在摊铺前10~30cm处停住，不得撞击摊铺机。

卸料过程中汽车挂空挡，靠摊铺机推动前进，以确保摊铺层的平整度。

（5）预埋预设

根据设计图纸要求与相应断面埋设沉降板、位移观测点以及剖面管。

（6）摊铺整平

填料采用挖掘机挖装，自卸车运输，按放样宽度及松铺厚度控制卸土量。

填筑前首先放出线路中桩和填筑边线，每10m钉出边线木桩，插上竹竿，并挂线标示出松铺厚度。

为保证路基边缘的压实度，边线比设计线每边宽出50cm。

按自卸汽车每车的方量和松铺厚度计算每10延长米范围内的卸土车数，以达到控制松铺厚度的目的。

首先检查填料的含水量与其最佳含水量之差不超过2％时立即予以摊铺整平，本次试验段基床底层以下本体路堤按松铺厚度40cm、50cm、60cm分别进行试验、基床底层按松铺厚度30cm、40cm、50cm分别进行试验。

填料摊铺平整，先用推土机进行初平，再用平地机进行终平，路基顶面做成两侧4%的横向排水坡，为有效控制每层松浦厚度，在路基两边坡外，每隔5m竖一竹杆，并根据既定的松铺厚度在杆上划上线，推土机摊平时按竹杆划线控制厚度。

路堤填料分层的最大压实厚度不应大于40cm。

碾压三遍后开始检测地基系数及孔隙率，之后每增加碾压一遍即检测一次，直至达到相关要求后停止碾压。

（7）碾压

摊铺整平后，松铺厚度、平整度和含水量符合要求即开始碾压。

本试验段采用振动压路机两台，两台压路机以中线为界，各压半副路基宽度，分别记录各自的碾压遍数及碾压速度。

碾压时采取从两侧向中心的顺序，纵向进退式碾压，行与行轮迹重叠0.2～0.3m，横向同层接头处重叠0.4～0.5m，相邻两区段纵向重叠1.0～1.5m，以保证无漏压、无死角，确保碾压的均匀性。

碾压方法为：

静压一遍，弱振碾压一遍，强振碾压2～6遍（同步检测结果定），弱振碾压一遍，最后再静压一遍消除轮迹。

即：

静压弱振强振静压。

碾压行驶速度开始时用满速（宜为2-3km/h），最大速度不超过4km/h。

（8）压实检测

在每一填层碾压三遍后即用K30平板载荷仪、灌砂法（或灌水法）、EVd法检测地基系数K30、孔隙率n、动态变形模量等进行检测。

直至满足设计要求。

试验过程中安排技术人员、检测人员记录压路机的碾压速度、碾压顺序、碾压遍数及压实度检测等情况，以便整理出指导大面积路基填筑施工的总结报告。

基床底层和基床底层以下填料压实标准。

见下表4-6、4-7：

5、基床表层填筑

路堤和路堑基床表层均采用A组填料填筑。

（1）施工步骤

测量放样→拌合→运输→摊铺整平→碾压→检测→下一层填筑。

（2）施工准备

A施工前做好A组填料备料工作。

B基床表层填筑前应检查基床底层几何尺寸，核对压实标准，不符合标准的基床底层应进行修整，达到基床底层验收标准。

C填筑前对所需的材料做全面的检查，并提前做好出料的一切准备工作，并有足够的储料场和储料设备，保证基床表层的正常铺筑。

D验收基床底层：

基床表层填筑前应检查基床底层几何尺寸，核对压实标准，不符合标准的基床底层应进行修整，达到基床底层验收标准。

（3）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；按10m一桩，放中线和边线，设置钢丝绳基准线。

（4）运输

采用大吨位自卸车运输，并保证足够的运输车辆，确保摊铺机能够不间断的连续摊铺。

运料汽车在摊铺前10~30cm处停住，不得撞击摊铺机。

卸料过程中汽车挂空挡，靠摊铺机推动前进，以确保摊铺层的平整度。

（5）摊铺整平

摊铺时以日进度需要量和拌合设备的产量为度，合理计算卸料需要量。

基床表层采用摊铺机摊铺。

每层的摊铺厚度应按工艺试验确定的参数严格控制，每层压实厚度不大于30cm，不得小于15cm。

本次试验段基床底层以下本体路堤按松铺厚度25cm、30cm、35cm分别进行试验。

用平地机摊铺时，必须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。

用摊铺机摊铺时，应根据摊铺机的摊铺能力及拌合厂的拌合能力配置运输车辆，使摊铺机的摊铺作业能够不间断的连续进行。

整形后，当表面尚处湿润状态时，应立即进行碾压。

如表面水分蒸发较多，明显干燥失水，应在其表面喷洒使晾干水分，再进行碾压。

（6）预埋预设

根据设计图纸要求与相应断面埋设沉降板、位移观测点以及剖面管。

（7）碾压

摊铺整平后，松铺厚度、平整度和含水量符合要求即开始碾压。

本试验段采用振动压路机两台，两台压路机以中线为界，各压半副路基宽度，分别记录各自的碾压遍数及碾压速度。

使其达到规定压实厚度，且表面需平整，各项指标符合设计要求。

直线地段，应由两侧路肩开始向路中心碾压；曲线地段，应由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。

碾压遵循先轻后重、先慢后块的原则。

各区段交接处应相互重叠压实，纵向搭接压实长度不小于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3m。

横向接缝处填料应翻挖并与新铺的填料混合均匀后再进行碾压，调整含水率避免纵向施工缝。

（8）压实检测

每层施工完成后进行自检，并调整碾压遍数至合格后报监理工程师抽检的质量检测系统，严格按照规范要求的实验方法、试验点数、检验频次、逐层分段、分步进行试验检测。

直至满足设计要求。

试验过程中安排技术人员、检测人员记录压路机的碾压速度、碾压顺序、碾压遍数及压实度检测等情况，以便整理出指导大面积路基填筑施工的总结报告。

路基基床表层压实标准，见表4-5

6、路面排水系统

施工过程中必须严格按照设计图纸要求布置配水沟，以及排水坡度和最终汇水排水地方。

水沟施工严禁采用大型机械开挖一次到位，必须人工配合机械修边，尽量避免对已经填筑的路基层扰动。

水沟施工完成后必须采用小型打夯机进行压实。

排水沟施工采用填筑后反挖施工。

具体施工时必须严格按照设计进行技术交底。

7、过渡段填筑

过渡段采用A组填料填筑。

其位于基床表层范围内的填料执行基床表层标准；表层以下过渡段填料执行基床底层压实标准。

台后基坑采用级配碎石回填。

（1）施工准备

根据设计过渡段施工要求现场放线阶梯开挖线。

并平整开挖完成经报检合格后，进入过渡段填筑施工。

（2）运输

采用大吨位自卸车运输。

（3）摊铺整平

摊铺时以日进度需要量和拌合设备的产量为度，合理计算卸料需要量。

路基过渡段填筑范围相对狭窄，机械摊铺的同时必须配备足够的人员配合。

每层的摊铺厚度应按工艺试验确定的参数严格控制，每层压实厚度不大于30cm，不得小于15cm。

本次试验段基床底层以下本体路堤按松铺厚度25cm、30cm、35cm分别进行试验。

整形后，当表面尚处湿润状态时，应立即进行碾压。

如表面水分蒸发较多，明显干燥失水，应在其表面喷洒使晾干水分，再进行碾压。

（4）预埋预设

根据设计图纸要求与相应断面埋设沉降板、位移观测点以及剖面管。

（5）碾压

摊铺整平后，松铺厚度、平整度和含水量符合要求即开始碾压。

碾压时必须符合以下规定：

1、涵洞两侧过渡段必须对称进行，并与路基本体填筑同步进行。

2、涵背两端大型压路机能碾压到的部位宜采用本体填筑压路机压实。

无法压实的部位采用小型打夯机进行压实。

靠近涵洞部位，必须平行涵洞背进行横向压实。

3、横向结构物的顶部填土厚度小于1米时，不得采用大型震动压路机进行碾压。

4、因为过渡段级配碎石根据设计要求必须掺入一定量的水泥，所以填筑级配碎石混合料必须在2个小时内使用完毕。

（6）压实检测

每层施工完成后进行自检，并调整碾压遍数至合格后报监理工程师抽检的质量检测系统，严格按照规范要求的实验方法、试验点数、检验频次、逐层分段、分步进行试验检测。

直至满足设计要求。

试验过程中安排技术人员、检测人员记录压路机或小型震动压路机的碾压速度、碾压顺序、碾压遍数及压实度检测等情况，以便整理出指导下一次过渡段基填筑施工。

四、沉降观测等预埋件设置

1、沉降板的埋设与观测

（1）沉降板工作原理

放在基底的沉降板随地基沉降而下沉，通过连接在上面的测杆测量其高程，测杆高程减去杆长度即为沉降板高程，每次沉降差即为地表沉降值。

（2）沉降板的埋设

沉降板由一根金属测杆（直径=40mm的镀锌铁管）和500×500×10mm的沉降钢板组成。

测杆用三根斜钢筋焊接在沉降板上，沉降板埋设在路基基底面上。

在埋设点地面挖60×60×20cm的土坑，坑内铺5cm左右的黄砂，整平压实，将沉降板平放在坑内，四周用黄砂填实并用水准尺校正板面水平，再回填10cm厚土整平夯实。

然后将塑料套管垂直套住测杆置于土面上，使其与测杆底板保持10cm以上距离，在套管四周用土堆实，使其稳固，用水准仪连续数日观测测杆顶端的高程，确定初始高程。

当路堤填筑过程中，应保护好沉降板（杆）不受机械损坏，沉降板周围1m范围内采用人工填筑压实。

埋设断面及要求严格按照设计进行，见Ⅱ类观测横断面设计示意图1-3。

（3）沉降观测

测量精度应达到二等水准标准。

在路堤填筑期间要求每天观测一次，在沉降量急剧增大的情况下，每天观测次数不少于2～3次。

（4）数据整理

对测量结果及时计算整理，绘制各种图表供分析研究，决定下一步工作之用。

图1-3Ⅱ类观测横断面设计示意

2、位移边桩的埋设与观测

（1）位移桩（边桩）的埋置：

位移桩（边桩）埋置在路堤坡脚外2m和20m处，纵向距离为50m；位移观测桩采用C15钢筋混凝土预制，断面采用15cm×15cm正方形，长度为1.5m，并在桩顶预埋半圆形不锈钢耐磨测头。

边桩埋置深度在地表以下不小于1.4m,桩顶露出地面不大于10cm。

埋置方法采用洛阳铲打入设计深度，将制作好的位移边桩放入孔内，桩周围以C15号混凝土浇筑固定，确保位移边桩埋置稳定。

见Ⅱ类观测横断面设计示意图4-4。

（2）位移边桩的观测：

当填筑开始后与沉降板观测同步进行，观测仪器采用TC-02型全站仪，每次测量结果及时整理，并绘制各种图表，分析各相关关系。

3、剖面管埋设与观测

路基基底剖面沉降管在地基加固及垫层施工完毕后，填土至0.6m高度碾压密实后开槽埋设，开槽宽度20～30cm，开槽深度至地基加固垫层顶面，槽底回填0.2m厚的中粗砂，在槽内敷设沉降管（沉降管内穿入用于拉动测头的镀锌钢丝绳），其上夯填中粗砂至与碾压面平齐。

在涵洞及附近设置管时，在涵顶填土0.6m厚开槽施工埋设，原则同基底剖面管埋设方法。

剖面沉降管埋设位置在挡土墙处应预留孔洞。

沉降管敷设完成后，在两头设置0.5m×0.5m×0.95mC20素混凝土保护墩。

并于一侧管口处设置监测桩，监测桩采用C20素混凝土灌注，断面采用0.5m×0.5m×1.6m，并在桩顶预埋半圆形不锈钢耐磨测头，监测桩及管口必须用钢筋混凝土保护盒保护。

待上部一层填料压实稳定后，连续监测数日，取稳定读数作为初始读数。

路基坡面沉降观测管埋设原则横跨线路并纵向成一定角度与线路相交，见路基剖面沉降管的埋设图1-4。

图1-4路基剖面沉降管埋设布置图

4、沉降观测桩

（1）桩体选择Φ20mm不锈钢棒，顶部磨圆并刻画十字线，底部焊接弯钩，待基床表层施工完成后（有堆载预压地段在基床底层施工完成后）通过测量埋置在监测断面设计位置，埋置深度0.3m，桩周0.15m用M30水泥砂浆锚固，高出埋设表面5mm，用M30水泥砂浆锚固，表面做好防锈处理。

（2）沉降观测应采用二等几何水准测量。

表面做好防锈处理完成埋设后测量桩顶标高作为初始读数，沉降观测桩详见图1-5。

（3）沉降在施工期间每天应进行一次观测，在沉降量突变的情况下，每天应观测2～3次。

图1-5路基沉降观测桩埋设布置图

5、预留沉落

路基工后沉降与差异沉降控制：

路基工后沉降不大于20cm，路桥过渡

段不大于10cm，沉降速率均不大于5cm/年。

预留路基工后沉降量根据每个工点沉降检算确定。

五、试验成果

1、对不同填层厚度，不同碾压遍数的检测数据进行整理分析，绘出碾压遍数与K30值和孔隙率n等值变化曲线关系图，确定出不同填层厚度和最优碾压遍数。

2、对不同填层厚度的合理碾压遍数进行技术经济分析比较，确定最优的填层厚度和碾压遍数。

3、根据沉降观测结果整理观测数据，绘制填筑日期与沉降量的关系曲线图，以评估工后沉降是否能满足设计要求。

4、将以上各种施工记录和检测数据加以归纳总结，写出试验报告，报监理站和业主代表审查批准。