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1、铁道部科技发展计划项目合同编号99G28项目分类B 路基与桥桩沉降控制措施的试验研究报告之二路基填筑施工工艺研究中铁二局集团有限公司同 济 大 学 2002年9月1. 工程概况1.1 地理位置本项目试验场地位于同济大学沪西校区，场地原为仓库，已拆除，余一些建筑垃圾，中央有一高1.5m ,直径3m的碉堡，一个化粪池和一些仓库条形基础。场地东侧3m处紧邻一幢平房，稍远处有两幢二层楼房，南侧10m处左右有二栋新建的6层教师公寓楼，基础为预制小方桩复合地基，西侧为开阔地，上有一些临时建筑工棚，北侧紧邻一小河。平面位置见图1所示。图1 路基平面示意图1.2 地质概况试验场地自上而下：第一层，人工杂填土，
2、主要为建筑垃圾，极不均匀，厚1.15m2.7m。第二层，粘土及砂粘土，褐黄色间褐灰色，软流塑，间夹极薄层或透镜状粘砂，土或粉砂层理发育，厚45m，第三层，淤泥质粘土，浅灰色、灰色、流塑，厚1112m。第四层，粉砂与粘土互层，青灰色，稍密，层理发育，一般16m厚粉砂夹23mm厚灰褐色粉砂土或粘土，粉砂为主，局部见腐植物和白色小贝壳。1.3 设计概况1.3.1 地基处理路基基底设计长度65m，宽29.84m，清除地基表层1.15m2.7m的人工杂填土后，回填原土，整平碾压，压实系数。回填土表层由中线向两侧做4%的横坡。地基采用塑料排水板加固，间距1.2m，呈梅花型布置，纵向间距1.04m，深15.
3、2m，基底铺设0.6m厚中粗砂垫层，在0.3m和0.5m处各铺设一层土工格栅。砂垫层的铺设仍由路基中线向两侧做4%的横坡。路基的横断面如图2所示。图2 路基纵断面示意图1.3.2 路基填筑 路基填筑高度4.5m，基床以下填筑15m（其中砂垫层0.6m），基床底层2.3m，基床表层级配碎石0.7m，全段路堤边坡坡率1:1.5，坡脚设高1.0m，宽1.0m的护道。沿线在路堤坡脚2.0m处设一排观测桩，纵向间距15m。 试验场地的西端，即DK0+010DK0+045的基床以下和基床底层用下蜀粘土（C类土）加35%的生石灰改良土填筑，长35m。东端即DK0+045DK0+075的基床以下部分和基床底层
4、用夯填土（B类土）填筑。路堤的基床表层用级配碎石填筑。每层填筑时，均由路基中线向两侧做4%的横坡，级配碎石底面和顶面的平整度15mm。参见图2、图3路基纵横断面图。路堤填筑各部位填筑要求如下表：表1 路堤各部位填筑要求部 位填料类别压实标准K30（Mpa/m）孔隙率n（）压实系数K备 注基床以下改良土900.90粗粒土11025夯填土基床底层改良土1100.95粗粒土13020夯填土基床表层级配碎石19015图3 路基横断面图1.3.3 预压期 全段设预压土高1.70m（从基床表层底计，待路基沉降基本稳定，卸载后再做基床表层的级配碎石），预压期12个月。1.3.4 轨道铺设 全段铺设轨道50m
5、, 60/m钢轨，枕距1680根/Km，轨道中心处道碴厚度350mm。1.3.5 桥梁桩基 桩基试验区设在DK0+000DK0+010路基中线右侧，采用小直径钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩长28m，共计8根，其中试验桩2根，锚桩6根，呈梅花型布置。桩基布置如图4所示。 图4 桩基布置示意图1.3.6 主要工程数量 本试验工程的主要工程数量如表2所示。表2 主要工程数量序号工程项目单位数量备注1清除人工杂填土m33972地表面2回填杂填土坑m33972地表面3砂垫层m310944塑料排水板m31492/229775土工格栅m33587按双层计6填筑改良土m32368填筑长度35m7填筑夯填土m3202
6、9填筑长度30m8换填级配碎石m36769换预压土m3147510卸除预压土m3147511轨道铺设m35012桩基、平台钢筋混凝土m386.9桩基工程13弃土外运m393001.4 施工组织概况2000年5月13日成立中铁二局京沪高速铁路上海试验段施工经理部，于2000年5月18日正式施工，至2002年6月20日轨道铺设结束，分部工程施工时间及所用主要材料来源分别列于表3、表4。表3 分部工程完成时间表序号项目内容数量施工时间1清除地基表层人工杂填土3150m32000.5.182000.5.212地基回填2433m32000.5.222000.7.223填筑中粗砂1094m32000.7.
7、232000.8.214打设塑料排水板23000延米2000.7.242000.7.295铺土工格栅3587m22000.8.162000.8.196路基填筑（改良土/夯填土）2309/1908m32000.9.292001.4.217填筑预压土1475m32001.5.42001.5.238种植边坡草皮1177m22001.6.136.179桩基工程8根/89.3 2001.6.82001.6.1310卸预压土、基床底层表面平整1475m32002.4.252002.4.2811填筑级配碎石360m32002.5.182002.5.2612轨道铺设50m2002.6.5. 2002.6.20
8、表4 主要材料来源表序号材料名称数量材料来源1回填土2433m3上海市区地基中的黄土层2中粗砂1094m3安徽芜湖3SBP-型塑料排水板23000米南京塑料制品厂4TT050型单向土工格栅1794m2江苏丹阳鼎泰工程材料有限公司5GGA1011A型双向土工格栅1794m2江苏九鼎集团6下蜀粘土（C类土）2309m3江苏吴县市东渚镇阳山7夯填土（B类土）1908m3江苏吴县市东渚镇阳山8预压土1475m3上海市区的弃土9级配碎石360m3江苏宜兴2. 施工技术研究的目的 对京沪高速铁路南段（徐州至上海）的路基结构特性，通过足尺试验，对改良土和非改良土填料填筑工艺及检测方法进行研究。 根据足尺试验
9、，模拟将来京沪高速铁路的实际施工方式，获得有关相关的工料和定额数据，通过试验点的分析为编制有关工料和定额提供参考。 通过整个工程实施中遇到的外界环境影响，包括各种材料运输方式、气候对施工的影响等进行总结，为将来的京沪线施工组织设计提供参考。 为京沪高速铁路线桥隧站设计暂行规定的修改，提供参考依据。 为京沪线南段的路基填料的选择提供依据。3. 施工技术研究内容 地基表层针对上述目标，施工工艺研究的具体内容为：换填的合理施工方法及合理的施工控制指标。 塑料排水板的施工技术。 砂垫层及土工格栅的施工技术。 下蜀粘土采用生石灰改良的施工工艺及检测方法，B类夯填土的填筑工艺及要求。 基床表层级配碎石的施
10、工技术。 填料运输方式。 环境保护措施。 本工程涉及的料、机定额分析。4. 试验工程的施工概况4.1 地基表层处理4.1.1 概况本试验段施工场地为厚1.152.75m的人工垃圾土覆盖，场地内有遗留碉堡一座，还有废墙基若干，在开挖清除的过程中发现化粪池一座，其分布情况如图5所示。按要求需将这些全部清除，并用原土分层回填。图5 施工场地周边环境示意图4.1.2 实际施工方法 人工杂填土的清除用反挖机挖装，人工清除残渣，自卸汽车外运。对墙基和碉堡直接用反挖冲击钻清除。人工杂填土清除后，用2m长的钢筋以间距2m打插探测，确定无遗留墙基、硬块后，将基坑大致整平，并用反挖斗逐层压实。 粘土回填的土源主要
11、是从附近的施工工地获取，因每个工地开挖的土量有限，同时情况也不相同，所以每次进土都派专人到取土场去监督取土，土进场后，对土中的杂质用人工清除。在填筑过程中，除第一层外，其他每层都控制在30cm以内，同时挖好临时排水沟，制备防雨材料（塑料彩条布，每层回填作4%横坡）。每次土在进场之后都进行含水量的测定，当含水率过高时就用推土机翻晒及人工敲碎的方式使含水率降至最佳状态，然后摊铺，使用12T的压路机进行碾压，根据测试结果控制碾压遍数及力度。4.1.3 施工中所遇问题和解决方法 清除化粪池、碉堡和部分墙基后，由于已在水位线以下，有渗水现象，采用挖坑聚水、及时抽除的方法保证基坑不被浸泡，在确定清除干净后
12、，立即移土分层封闭，并用反挖斗压实。 第一层回填，由于接近地下水位，为了便于碾压，其填筑厚度适当增加至39cm，回填后，静压了两遍，在静压的过程中试了一下动压，结果发生翻浆现象，停止了动压，再进行了两遍静压，发现局部有翻浆预兆，效果不理想，就停止了碾压，然后进行检测，K30值较低。第二层吸取第一层的经验，只进行了四次静压。第三层先静压四遍进行检测，接着又静压了两遍进行检测，效果不明显，第四层先静压四遍，再动压两遍，动压后K30值有所提高，各层的检测结果如表5所示。表5 回填土的检测结果层序层厚碾压遍数含水率%压实系数K30值MPa/m备注139静420.630.9326.65平均值226静41
13、9.180.9348.35318静418.380.9141.05静4动216.980.9241.85420静418.330.8956.22静4动216.260.8964.12 回填施工时间正处在雨季，进入场地的土含水率较高，必须进行翻晒降低含水率。采用在场地内进行摊铺，用推土机翻晒结合人工敲碎方式降低含水率。由于翻晒过程中常常遇到下雨，所以在作好临时排水沟的情况下，根据天气预报，及时按4%以上的横坡整平，并用塑料彩条布覆盖，覆盖前横向以彩条布宽度作梗，防止雨水从彩条布搭接处渗入。这样在天晴时，使含水率逐步降低，同时又能保证土料不被淋湿，雨水顺利排出基坑，最终使土料的含水率达到最佳范围，进行碾压。推土机翻晒土的方式为：先将运入场地的土用推土机摊铺整平，待表面晒干后，用推土机按1m左右的宽度向前推动1.5m左右，然后后退再按1m左右宽度再向前推，重复如此进行，到一排完成后再进行第二排直至全场推完，使整场的土形成鱼鳞状，晒干后整平，又重新推成鱼鳞状，直至含水率降至合格。4.1.4 基底处理的人工杂填土的挖除和回填施工工艺流程基底处理的人工杂填土的挖除和回填施工工艺流程如图6所示。图6 施工工艺流程4.2 砂垫层、塑料排水板及土工格栅施工4.2.1 概况 砂垫层砂料由于受料源限制采用中细砂，含泥量1%，总填筑高度60cm，分三层，
