物理摻和法改良粉砂土填料施工工藝

楊經偉

(中鐵二局集團公司，四川成都610031)

1 工程概況

委內瑞拉北部平原鐵路Tinaco-Anaco鐵路全長466.7km，設計時速220km/h，合同為EPC合同。

土建三標合同段其起訖里程為K258+300～K317+300，全長59.0km。

該工程涉及路基土石方工程、涵洞工程、橋梁工程、路基防護及排水工程，全段共有挖方497×104m3，填方297×104m3。

地質屬淺丘地貌與丘間沖積平原地貌，地形略有起伏，局部地面坡度較陡。段內未見不良地質，黏土、黏土巖具有弱膨脹性。

2 合同對填料質量的要求

2.1 ASTM D3282-09對填料的分類

本合同試驗標準采用美國ASTM試驗規范，按照表1，將土壤分成適當組或小組，對粉沙-黏土分組，以液限和塑性指數值為基礎。

表1 土壤和土壤-骨料混合物分類(ASTM D3282-09)

2.2 路基的壓實要求

路基本體K30≥90MPa/m，重型壓實系數K≥0.95

3 首開段5 km中取土場的特點

3.1 填料選擇和室內試驗

根據沿線勘察，本段路基挖方多為低膨脹性的黏土和黏土巖，液限及塑性指數超標，不能滿足路基填料技術指標要

求，所有填料均需外借。經現場勘查及試驗檢測，位于K283+600處的27#取土場和K258+900處約16km的P03-3取土場有合適填料，其技術指標如 表2、表3。

表2 27#料場填料技術指標

表3 P03-3取土場技術指標

3.2 兩種填料的特點

27#取土場儲量約25×104m3，該填料屬粉質砂礫和砂，在嚴格控制含水量、碾壓遍數的情況下，才能達到壓實度標準。由于當地的施工水平有限，該填料不利于施工控制。另外，該填料 “板結”效果差，抗雨水沖刷能力弱。

P03-1取土場儲量約40×104m3(離鐵路線路較遠)，多為礫石土，雖然有部分土料達到A-2-4的要求，但有相當數量部分細粒的黏性大，塑性指數偏大， 屬A-2-6組，不能直接使用。

根據該兩種填料的特點，提出了兩種填料混合使用的思路，使其砂性和黏性得到消弱和互補，從而達到有利于施工，其指標又達到設計要求的目的。經試驗，對兩種填料按重量比例各半混合后的各項指標均滿足設計要求，其物理指標如表4。

表4 27#取土場50% 和P03-3取土場50% 重量混合后的技術指標

4 路拌摻和施工工藝

4.1 施工準備

基底處理：鏟除原地面的灌木及雜草，再清除50cm的有機土或松土，再對松土的地面進行壓實。建立完整的臨時排水系統，保證在路基填筑過程中，路基本體不被水浸和沖刷破壞。

測量放線：用GPSRTK放出路基中線和施工邊線，每20m釘設木樁作為邊樁，按照松鋪厚度設置紅線標記，用于控制填料的松鋪厚度。

4.2 填料的加工和運輸

因27#取土場屬粉砂土，顆粒較細，直接開挖將產生較大的揚塵，對周圍居民生活產生較大的影響。采取措施是在前一天晚上用水車充分悶水，使水充分浸透土料表層，第二天再用兩臺挖掘機拌和裝運，裝車時再向挖機斗內沖水，該方法有效的防止飛砂和揚塵。P03-3取土場的填料按正常方法開挖。

填料經過檢測含水率后，兩個料場由數量相同的自卸汽車運至路基填筑段。

4.3 填料布放

填料運至路基填筑段后，施工員要根據所撒網格線，嚴格按一格一車進行布料，27#的填料和P3-1的填料采取間隔條帶布料方式，以確保攤鋪厚度和混合填料的均勻性。

4.4 填料拌合、攤鋪

攤鋪先用推土機進行粗平，將成堆的填料分散開后再充分混合，并大致整平，并根據設計要求調整出排水橫坡，最后平地機精平。

推土機應加釘齒耙并拖掛旋耕機，對混合料充分進行摻和和攪拌均勻，來回往返4次以上，目測填料充分混合，如對拌合效果有質疑，應取樣作篩分試驗檢查拌合效果，確定最佳拌合次數。

4.5 含水量檢測調整

攤鋪整平完畢后，及時檢測填料含水量，要求施工含水量與最優含水量偏差控制在±1.5%內，方可進行碾壓作業，否則必須進行補充灑水或翻挖晾曬。

4.6 機械碾壓

精平完成后，現場技術人員進行檢測，確認填筑層標高及平整度符合要求后才能進行碾壓。

壓實順序應按先兩側后中間，先靜壓后弱振、再強振的操作程序進行碾壓。

4.7 試驗檢測

壓實完成后要及時進行效果檢測，一是進行標高的測量，確定填層壓實后的實際厚度，有效地控制路基填筑標高；二是進行試驗檢測。包括混合料效果的檢測，壓實度、K30等。

5 施工中的體會

5.1 摻和法物理改良的優點

該工程最初填料改良采取了摻石灰的方案，但化學改良有工藝復雜、周期長、檢測工序多、需要養生等不利因素，加之該國環境保護要求禁止使用石灰，故化學改良方案不可行。 鍵點數據庫，可作為今后施工中的參考。

利用該方法每隔500m的建立的中線，以及路徑、湖泊及地上物等數據庫，對今后的工程線路走向，便道走線，土石方調配等提供了很好的依據，大大簡化了工作量，手持GPS在手，工程信息一目了然。

借鑒本方法，手持GPS在今后的營地選址、拌合站選址和工程打井等一系列環評設計中，也得到了很好應用。

5.3 UTM坐標換帶的處理方法

由于該工程所屬地域跨越UTM坐標19和20帶，特別是上述取土場正好處于19帶和20帶的交界位置，測量中曾經發生兩個帶坐標交替出現的情況，給繪圖設計工作帶來了難度。

因坐標軸原心的變化，同一點在19帶和20帶的豎向x坐標相同，水平坐標y根據中央經線的位置不同而差值隨之變化。在AUTOCAD繪圖、以及距離計算中，相鄰帶的位置必須轉化為同一帶的坐標。UTM換帶的方法按間接法，先利用反算公式把UTM坐標(x1,y1)換算成大地坐標(B,L)，再利用正算公式根據新的中央經線把該大地坐標(B,L)轉換成新帶的UTM坐標(x2，y2)，有關這方面的知識已經有很多著作研究[4]。該工程采取了統一20帶的坐標，轉化方法是借鑒了網路軟件(FransoCoodTransv2.0)完成的。

[1] 孫達.地圖投影[M].南京大學出版社，2012

[2]TB10054-97 全球定位系統(GPS)鐵路測量規程[S]

[3] 楊鵬飛.UTM投影坐標系統的控制測量[J].水利水電施工，2011，(6):96-98

[4] 廉保旺.UTM坐標轉換成大地坐標系的算法研究[J].導箭與制導學報，1999，(3)