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1、多年凍土地區路堤施工工藝工法QB/ZTYJGYGF-LJLM-0203-2011第三工程公司 強曉東1 前言1.1工藝概況在我國，多年凍土分布面積約占全國面積的22.4%，而青藏高原多年凍土帶又是全球分布最大、海拔最高的多年凍土地區。由于多年凍土有融沉性、凍脹性、冰（水）害等工程特性，而氣候升溫和工程活動引起的多年凍土退化導致的工程病害也一直困擾著多年凍土地區路基施工。多年凍土路堤施工工藝就是在長期的工程實踐和科學試驗中慢慢發展并成熟起來的。1.2工藝原理通過地基處理、換填、填料控制、片石通風、保溫板、土工格柵及加強隔、排水系統等一系列措施，在路堤施工中嚴格控制各工序質量標準，確保路堤的整體質2、量穩定。2 工藝特點 1、不清除地表，注重施工季節時段，減少熱侵蝕、熱擾動，采用通風片石、鋪設聚胺脂板、片石護道、土護道、碎石護坡等防護措施，以減小凍土上限下移。2、注重路基擋、排水工程施工，采用“U”型水溝、擋水埝等施工措施，減少外界水源對路基的侵害。基底采取換填、保溫板、復合土工膜等措施，盡可能保護凍土的原始狀態。3、采取碎石網格、碎礫石土鋪設、混凝土柵欄、噴灑固沙劑等措施防風固沙。 3 適用范圍本工藝適用于高原多年凍土地區鐵路路堤施工，類似環境條件下的公路路堤可借鑒采用。 4 主要技術標準1、青藏鐵路高原多年凍土區路基工程質量檢驗及評定標準建技【2002】18號；設計圖紙及合同文件2、鐵3、路路基施工規范TB102023、鐵路工程土工試驗規程TB101024、鐵路路基工程施工質量驗收標準TB104145 施工方法 熱侵蝕、熱擾動是導致凍土地基變形的核心要素，為了保證多年凍土上限不下移，施工季節填土宜選擇在610月份，并采取合理的斷面形式和處理措施，盡量減少對多年凍土的擾動和破壞，增加基底的冷儲和減少基底的蓄熱，保持路基基底的多年凍土處于凍結狀態。對于低含冰量凍土地段路堤施工主要采取加強排水措施，路堤填筑，在不清除原地表植被的前提下對基底進行必要的壓實后按“三階段、四區段、八流程”工藝施工；對于高含冰量凍土地段路堤施工主要采取換填、鋪設隔熱板、復合土工膜及擋水埝等施工措施。6 工藝4、流程及操作要點6.1工藝流程見圖16.2操作要點 施工準備 除正常進行各項技術準備和施工準備外，還應著重、詳細地調查沿線的多年凍土分布、類型、性質及特征、多年凍土的上下限、冰層上限、地面水、地下水及有無冰椎、冰丘、厚層地下冰、凍土沼澤等不良地質路基地段情況，并根據不同地段的地質情況，制定相應的施工方案；并選擇具有代表性地段，施工試驗段。 基底處理 必須與相應路段的施工方案相適應，對于路堤填高大于最小設計高度的路堤，采取保護凍土施工方案，基底植被嚴禁破壞，在原地面直接碾壓，對于路堤填高小于最小設計高度的路堤，根據基底季節融化層和凍土的性質，開挖至一定深度并將底部壓實（需要時可預融一段時間），以備5、換填。第一層填土第一層填土的虛鋪厚度根據試驗段參數確定，宜控制在0.30.4m，填料終平后用壓路機進行碾壓，頂面做成不小于2%的人字型橫向排水坡，其坡腳厚度不小于30cm。第一層填土不做壓實質量檢測，根據試驗段取得的技術參數進行碾壓遍數控制。通風片石填筑設有通風片石地段傾填片石作業采用全斷面填筑，投料順序先中間后兩邊，一次傾填至設計厚度，用推土機、挖掘機初平，局部不平處人工配合用1020cm的小石塊找平。在傾填完成的片石層上，采用重型振動壓路機碾壓。碾壓時先兩側后中間，縱向碾壓，碾壓時縱向行與行間重疊0.4m以上，前后相鄰區段應重疊2.0m以上，碾壓遍數以68遍為宜。施工準備基底處理第一層填土6、并壓實設有通風片石地段進行片石填筑礫石層及砂墊層施工無通風片石地段分層填土并壓實檢測密實度和K30指標分層填土壓實，并檢測密實度和K30指標對設有保溫隔熱板地段按要求鋪設砂墊層及保溫板繼續分層填筑至路基基表，壓實并檢測路基表面及邊坡修整設有護道、護坡及擋水埝的段落進行施工檢查驗收圖1 多年凍土路堤施工工藝流程圖 碎礫石墊層及砂墊層填筑碎礫石墊層：在完成的片石層上，先行鋪設0.2m厚的碎礫石墊層，碎石的粒徑控制在510cm，以防止大量碎石掉入通風片石層中，影響通風效果。碎石墊層采用重型壓路機碾壓56遍，觀察無輪跡，可進行砂墊層施工砂墊層：在碎礫石墊層之上，鋪設0.2m厚的中粗砂作為反濾層，使用重7、型壓路機進行碾壓，使其Dr0.67，平整度按土質路堤控制。 路堤分層填筑 路堤采用水平分層填筑，按照“三階段、四區段、八流程”的工藝，分層攤鋪、分層碾壓、逐層檢測壓實度的方法組織施工。利用推土機攤鋪，平地機整平，重型壓路機壓實，核子密度儀和K30檢測。 保溫板鋪設 設保溫板地段：保溫板上下墊層選用顆粒級配良好質地堅硬的中粗砂，下墊層中粗砂壓實后厚度為20cm，用壓路機壓實。保溫板人工密貼排放，接縫處的貼接符合設計要求。上墊層采用人工攤鋪、人工平整，禁止機械、車輛直接駛入保溫板表面，碾壓采用輕型光輪壓路機進行靜壓，壓實順序先兩側后中間、先慢后快，碾壓輪縱向碾壓重疊2025cm，壓路機碾壓不到之處8、，用小型夯實機械配合夯實。 路基表面及邊坡修整 路基填筑成型后，應對路基邊坡進行整形（高填方路段應隨填隨整），邊坡整形采用挖掘機和人工配合的方式進行，邊坡整形時，應嚴格控制路基邊坡的坡度和順直度。路基邊坡的防護、加固均應滿足保溫層的要求，并嚴格按照施工規范和設計文件施工。并按設計要求施工護道、擋排水工程。7 勞動力組織 每一個作業區段需要的勞動力組合見下表。表1 每作業區段勞動力數量表序 號分 工人 數工作內容1現場總指揮1指揮協調施工2領工員1組織并指導施工3安全員1負責現場安全4質檢員1負責現場施工質量5試驗人員2試驗檢測6技術人員2技術交底及現場技術指導和控制7測量人員2負責施工現場的測9、量放樣及尺寸控制8汽車司機3土方運輸9挖掘機司機1負責裝土10推土機司機1負責攤鋪11平地機司機1負責平整12壓路機司機2負責碾壓13機械維修工2負責機械的維修14雜工6配合填筑施工、保溫板鋪設及邊坡修整15合計248 主要機具設備 每一個作業區段使用的主要機具設備見下表。表2 每作業區段主要機具設備表序號機械名稱型號單位數量用 途1挖掘機日立PC300臺1取土2推土機PC220YG臺1初平3平地機PY165C-3G臺1精平4壓路機寶馬25T臺1碾壓5自卸汽車輛3運料6光輪壓路機臺1碾壓7手扶式小型夯機臺1局部夯實8全站儀GPT-7001臺1放樣9自動安平水準儀C32II臺1水準測量10鋼尺310、m把1現場控制9 易出現的質量問題及保證措施9.1易出現的質量問題通風片石的質量不易控制。保溫板儲存過程中易損壞。基底為排水困難的低洼沼澤地段時，處理較困難。排水設施不能及時形成系統，不利排水。9.2保證措施片石通風路堤使用的片石其開采生產及篩選要程序化作業，必須從源頭控制好質量，使其材質、粒徑符合設計要求。保溫板應儲存在干燥通風，干凈的庫房內，不得接近熱源，不得與化學品接觸；在運輸和保管中應平整堆放，嚴禁煙火，不可重壓猛摔，防止日曬雨淋和斷裂掉角。填方基底為含冰過多的細粒土，且地下冰層不厚，可挖除并用滲水性填料回填壓實，再填路基；當基底為排水困難的低洼沼澤地段時，基底應設置毛細水隔離層，其厚11、度宜在路堤沉落后至少高出水面0.5米，并在其上鋪設反濾層。及時修建永久性擋、排水設施，并結合現場實際修建臨時排水設施，永、臨結合防止水源侵入路基。當路基位于永久凍土的富冰凍土、飽冰凍土或含土冰層時，必須保護路基及周圍的凍土處于凍結狀態，排水系統與路基坡腳應保持足夠的距離。路基邊坡刷坡完成后應立即進行防護或植草施工，邊坡在雨季形成的小沖溝應及時維修。10 安全措施10.1主要安全風險分析路堤填土各主要工序全部采用大型機械施工，在機械操作、交通運輸、填筑施工片石傾倒等環節存在較大的安全風險。10.2保證措施10.1建立健全施工安全管理組織機構和安全保障體系，制定各種安全規章制度。 10.2施工機械12、設備應有專人負責保養、維修和看管。機械操作人員執證上崗，并嚴格按照安全操作規程操作。10.3施工現場設專人指揮交通，并設置交通指示標志、標牌，確保交通安全。 10.4夜間施工，照明必須符合規定要求。路口、邊坡頂設置警示燈或反光標志。10.5場地設置施工標示牌，施工現場內的所有臨時設施均按施工總平面布置圖布置，施工現場處于有序狀態，現場實行標示牌管理。11 環保措施11.1嚴格遵守國家和地方政府的環境保護法規，采取必要措施，保護工地周圍的環境，各種臨時設施和場地，應嚴格規劃盡量減小對生態環境的破壞。11.2杜絕順坡棄渣毀壞河道、農田和造成水土流失。必須按指定棄土場棄土，防止亂堆亂放。11.3清洗13、機械等的廢水及廢油等有害物不準直接排放到河流、湖波等水域中，也不準直接排放到飲用水源附近的土地上，以防污染水質和土壤。11.4施工便道、施工場地使用灑水車經常灑水，防止塵土浮懸飛揚。11.5保護原有植被，對合同規定的施工界限內、外的植物、樹木，盡力維持原狀。砍除樹林或其它經濟植物時，應事先征得所有者和業主的指示同意。11.6施工期間保護野生動物和鳥類，嚴禁開槍打獵，捕殺野生動物。施工駐地、機械停放場及臨時用地應距離野生動物棲息地及通道不宜小于1000米。發現有保護動物，及時同環保局或有關單位聯系妥善處理，同時做好保護工作。11.7雨季施工時，加強臨時排水管理措施，防止雨水沖毀路基，減少水土流失14、。11.8工程完工后，按要求及時拆除所有工地圍蔽、安全防護設施和其它臨時設施，并將工地及周圍環境清理整潔，做到工完、料清、場地凈。12 應用實例12.1工程簡介中鐵一局施工的青藏鐵路第十四標段地處海拔4750m的青藏高原多年凍土區。沿線空氣稀薄、氣候嚴寒、晝夜溫差大、平均氣溫-2-6，極端最高溫度33，極端最低氣溫-45。12.2 施工情況DK1244+200DK1250+460、DK1257+500DK1271+000、DK1274+990DK1276+874、DK1280+380DK1282+124四段路基于2002年5月正式開工，按上述工法進行施工，歷經2年多時間，圓滿完成路基綜合施工任15、務，于2004年6月竣工鋪軌，施工質量可靠，多次受到青藏建設指揮部和鐵道部質量監督站青藏分站的好評。12.3 結果評價中鐵一局在青藏鐵路格拉段承建十四標37.524km線下綜合工程施工任務，在2004年青藏鐵路建設總指揮部組織的“優質樣板工程”評比中，十四標DK1244+200DK1246+300、DK1247+274DK1249+607、DK1257+721DK1259+676、DK1264+001DK1271+000、DK1274+990DK1276+874、DK1280+380DK1282+124六個路基段合計17.024km被評為優質樣板工程，扣除十四標段7km的橋長，路基優質樣板工程長度達到55%以上，由此驗證了此工法具有較強的技術性和適用性。