倾填片石通风路基施工技术

倾填片石通风路基施工技术

⑥耐腐蚀性。当环境水或岩土中存在有害离子侵蚀时，混凝土受有害离子侵蚀的浓度允许值符合下表的规定。侵蚀类型使用环境中有害离子浓度(mg／1)侵蚀程度浓度允许值(mg／1)1000—2(X)0弱侵蚀2000硫酸盐侵蚀SOl一2001—4000中侵蚀4000>4000强侵蚀100(301000—3000弱侵蚀3000镁盐侵蚀M92+300l～7500中侵蚀7500>75加强侵蚀15000⑦抗碱一骨料反应性能。混凝土骨料的砂浆棒膨胀率(按TB／T2922．3—1998或TB／1"2922．5—2002检验)不得大于0．1％，岩石柱膨胀率(按TB／T2922．4—1998检验)不得大于0．1％。因条件所限骨料的砂浆棒膨胀率或岩石柱彩胀率超过上述限值时，骨料的砂浆棒膨胀率(按TB／T2922．5—2002检验)不得大于0．2％，且混凝土的含碱总量应满足TB／T3054—2002的规定。⑧耐风蚀性。暴露于大气中的混凝土，其砂浆的磨耗率不大于0，5ke,／m2。结语耐久性设计作为一种全新的设计理念，在国内的工程设计中已在尝试，青藏铁路以其自然条件的恶劣，地质条件的复杂，为国内外所注目，其工程的安全性、耐久性也成为工程设计者的一大难题。在大量技术人员、科技人员的努力下，桥涵工程耐久性设计得以全面贯彻实施，并从施工情况看，已收到了一定的效果，但要说明的是桥涵工程的耐久性设计在青藏铁路是一次努力的尝试，要经得起自然和岁月的检验，尚需继续努力探索。倾填片石通风路基施工技术董化瑞中铁十二局集团第四工程公司摘要：倾填片石通风路基是通过改变路堤结构而改变传热方式，起到主动保护冻土的作用。文章以青藏铁路多年冻土地区的路基施工为例，介绍了倾填片石路基的设计断面、工作原理厦特点，并从工艺、设备、劳力及质量控制措施等方面对施工过程进行了阐述。关键词：倾填片石路基施工1前言在多年冻土地段施工是一项世界性技术难题．国外在多年冻土区对倾填片石的应用进行n了不同程度的研究。俄罗斯西伯利亚贝一阿干线采用大片石作为路基填料来维持冻土上限的热平衡，美国、加拿大等国也进行了块片石通风路基的试验研究。中国铁路专家对冻土地区筑路技术的研究工作已进行了40年，中科院寒旱所1973年在青海省祁连山北麓热水地区修筑了片石通风路基试验段，1999年中铁西北科学研究院在风火山进行倾填片石路堑工程试验。倾填片石通风路基是通过改变路堤结构而改变传热方式，使堤面传入堤中的热量，不只是通过片石接触的导热传热，还人为地制造堤中介质间的空隙而形成导热与对流传热混合的传热机制，倾填片石通风路基具有吸收冷量，屏蔽热量的可变导热性质。片石通风路基是主动保护冻土的措施之一。2工程概况青藏铁路格拉段全长1118kin，地处青藏高原腹地，气候独特而且复杂多变，沿线人烟稀少，高寒缺氧，全线海拔4000m以上地段约960kin，经过连续多年冻土地段550km，是世界上海拔最高及连续多年冻土区最长的铁路。2001年8月份，在清水河试验段(中铁十二局施工)及北麓河试验段(中铁二十局施工)开始试用该项技术。通过地温测试、沉降变形观测等试验研究。并与同等地温及地质条件下不设倾填片石的路基相比较，倾填片石通风路基内温度随时间下降比较明显，下降幅度大，而不设倾填片石对比段路基地温受外界气温的影响比较小，下降幅度相对较小。通过试验观测，倾填片石通风路基的地温均低于相同深度的天然地层的地温，在12m深范围内平均低3．3℃。倾填片石路基比对比段少下沉23mm，冻胀及融沉对倾填片石通风路基影响也特别小。试验段取得了阶段性成果，经过专家论证，2002年在青藏线全线高含冰量地段应用了该项技术。我单位在青藏铁路施工的倾填片石通风路基达19kin，倾填片石总量7l万方。自2001年11月开始进行石厂选择，年末进行施工场地及机械设备的准备工作，2002年1月份开始生产片石，至2002年8月份全部完成，路基填筑质量全部合格。在路基施工组织、施工工艺及方法、施工机具、车辆、施工人员、劳动定额等方面进行了探索，为在多年冻土地区修筑路堤积累了经验。3倾填片石通风路基的工作原理及特点3．1工作原理倾填片石层是自由堆积体，片石层的孔隙率大，石块之间基本上为点接触。而且片石块径较大，表面能小，表面无吸附水，其含水量可近似认为是零。因而倾填片石层可视为固、气两相组合体。片石层中空隙的存在使片石层中空气可自由与堤外对流。片石层中热传输方式主要为对流和传导。片石层的有效导热系数主要由对流来决定。由于倾填片石通风路堤存在空隙，空气可以在其中自由流动。寒季，堤中温度高于外界气温，密度大的强冷空气在冷却堤表(坡面)的同时，还进入堤中的空隙，通过对流换热不断置换空隙中相对较热的空气，从而进一步降低堤身和基底的温度。此时导热换热与对流换热的热流方向一致，这样堤身与基底热量散发的速率加快，较大地增加了地基中的冷储量，有效地保护了多年冻土的相对稳定。暖季，太阳辐射热加热堤表(坡面)，在堤表(坡面)将形成一层热幕。外部热空气比孔隙中的冷空气的密度小，故外部热空气不与孔隙中的冷空气发生对流，加之堤表(坡面)的热幕像围幕一样，使孔隙中的空气处于相对静止状态。空隙的存在起到一定的热屏蔽作用，相应减少了传人地中的热量。329n暖季蓄热量的减少和寒季冷储量的增加使片石结构通风路堤能够降低路堤堤身和基底温度。有效地保护多年冻土的稳定。3．2倾填片石通风路基的特点(I)倾填片石的点接触及足够大的孔隙度能够减少基底的冻胀及融沉变形，有效地保证了铁路路基的稳定性。(2)倾填片石能够有效地阻止基底毛细水上升，降低冻胀及融沉对路基稳定性的影响。(3)倾填片石块径大小合适、填筑厚度适当时，具有明显的热开关作用，能够有效降低基底的温度。(4)通过填筑倾填片石，改变路堤内人为上限，能够防止路基阳坡侧出现纵向裂缝及滑坍的形成。4倾填片石路基的设计断面倾填片石设计原则为：高温极不稳定区的高含冰量地段及其他温区的含土冰层，当路堤填土高度H≥3．5m时，倾填片石层厚度为I．2m，当2．5m≤H<3．5m时，倾填片石层厚度为1．0m．其顶部设0．2m厚碎砾石和0．2m厚中粗砂反滤层。基底土路拱设2％的排水横坡，坡脚处的最小厚度不小于0．3m，当地面为斜坡时土路拱为单面坡，地面为平坡时土路拱为人字坡(见图I)。图i路堤倾填片石标准横断面5施工工艺工艺流程见图2。施工要点如下：(I)准备工作倾填片石通风路基对片石的需求量比较大，而且要求石料质地坚硬，不易风化无裂纹，石料表面的杂渍必须清除干净，片石的饱水抗压强度要大于15MPa。同时按照设计意图及倾填片石通风要求，片石粒径控制在20一40cm之间，无级配要求，因此要提前做好备料工作，所有片石必须在石厂作好备料。施工中选用的是五道梁石厂及昆仑山石厂。由于片石粒径要控制在20。40era，这就要求在爆破时采取相应的控制手段提高成材率，爆破采用小洞室爆破法，爆破后进行筛选，爆破区到集料区采用振动筛过筛，筛孔口径采用20—40em，筛孔无孔径级配要求。同时选择比较开阔的场地作为备料区进行备料，以备集中拉运。片石装车采用挖掘机，拉运采用15t以上自卸汽车。倾填片石施工时尽量在寒末暖初，并先行修筑好挡水埝及排水系统，严防路基坡脚积水，影响通风的总体效果。330n图2工艺流程(2)施工土路拱倾填片石通风路基施工时，按照设计要求先行旋工土路拱。遵照高原多年冻土施工技术细则，先行采用14t以上振动压路机对原地面直接碾压，直至检测合格，然后采用后倾法填筑土路拱。土拱填料尽可能采用细粒土，以起到隔水层的作用。土路拱坡脚最小厚度不小于30em，顶面设不小于2％的排水横坡，地面为斜坡时土路拱横坡做成单面坡，地面为平坡时，土路拱横坡做成人字坡。(3)倾填片石路堤施工①根据测量放样结果，现场预埋西16钢筋，其上用红油漆标志出片石填筑厚度标志线，要按倾填片石试验段碾压沉落量标出刻度线，压实后填筑高度不得小于设计厚度。预埋钢筋沿线路方向每20m布设一根，横向两边桩及中心桩布设钢筋。②片石填筑采用先低后高、先两侧后中央投料、水平不分层的填筑方法。③填筑时，先根据填筑厚度及宽度、虚铺系数等计算填石数量，并在土路拱表面用白灰划出方格网，按方格网卸料。④片石路堤边坡施工时，应将片石卸于路堤中部，然后用挖掘机缓缓将片石送到边坡位置，边坡码砌时要预留足够的空隙度以保证通风效果。⑤当填筑至标志线高度时，采取人工挂线找平，以保证其填筑厚度不小于设计值，对于片石顶面存在的缝隙，人工用大于Sere的小石块填塞，以防止碎砾石漏入片石空隙，影响通风效果。(4)碎砾石及中粗砂反滤层施工①倾填片石施工完毕，并经监理工程师检测确认后，方可进行碎砾石施工。②碎砾石施工前，先行在倾填片石边坡铺设彩条布或其他材料(彩条布在路基成型且完成刷坡后及时撤除，避免影响通风效果)，并伸人到护道顶面30era以上，以防碎砾石滑到边坡堵塞空隙，从而影响通风效果。③碎砾石填筑前，在倾填片石顶面上用白灰线划出方格网，按照方格网进行布料。④人工插巾lO钢筋挂线控制碎砾石层虚铺厚度，推土机配合人工摊平，YZl8型压路机碾压，碾压只允许静压，严禁振动。．33ln⑤中粗砂施工前，首先需对中粗砂的外观、筛分、细度模量、含泥量、有机物含量等指标进行检验，要求选用颗粒级配良好、质地坚硬耐久的中粗砂，砂中不得含有杂草、垃圾及粒径大于10ram的石块等杂质，含泥量不得大于5％。⑤中粗砂填筑前，根据设计厚度及填筑宽度、长度、虚铺系数计算出填料数量，同时在其碎砾石顶面上用白灰划出方格网，按方格网卸料。⑦根据测量放样结果，于边坡、中桩位置插杆挂线，控制填筑厚度和横坡。⑧采用推土机初平、平地机配合人工终平，碾压采用YZl8型压路机，碾压时遵循先两侧后中间、先慢后快、先静压后振动、先弱振后强振的原则，行与行之间重叠0，4m以上，前后相邻地段重叠2．0m以上。6主要施工机械及劳力组织倾填片石路基施工机械与普通路基施工机械相类似，但在高原条件下，工程机械的整机性能会受到很大影响，比如可靠性降低，故障率增加等。在选择施工机械时要充分考虑设备对高原气候特点的适应性，倾填片石路基施工所配置的机械设备见表1。表1施工所需设备序号作业项目机械设备规格型号单位数量备注内燃空压机12m3／min28凿岩机Z一29(3kW)台60l备料发电机200kW台9挖掘机CAB20B12挖掘机P(200—6台6白卸汽车20t辆60自卸汽车15t东风辆362运输自卸汽车20t斯太尔辆28自卸汽车20t红岩辆36挖掘机CAl320B台6挖掘机PC200—66挖掘机PC30083填筑施工气锤式破碎机CA'r320B配合、改装3振动式压路机18t9推土机T140—15在高原地区，人的工作效率会明显降低，施工期间要按15％一30％增加备用人工，进行轮流换班作业。劳力组织见表2。332n表2劳动力组织序号作业项目工种人数备注^空压机司机56发电机司机181备料凿岩机司机90挖掘机司机40临杂工120汽车司机320收料员242运输修理工：32辅助杂工28边坡码砌4503填筑施工表面整平100边坡码砌已含铺设防护布40边坡码砌已含7质量控制(1)倾填片石路基施工严格按照《青藏铁路设计文件》、《青藏铁路施工技术细则》、《青藏铁路验收评定标准》进行。(2)成立专门的质检小组，严格质检程序，制定严格的奖惩措施，质量不合格者坚决返工。(3)严格控制倾填片石粒径，对于片石粒径超过40era以上的，必须进行改小处理，片石粒径小于20em的坚决弃用，对于含杂质超标的必须清除。(4)倾填片石层施工厚度必须严格按照试验段确定的压实沉降量进行预留，严禁压实后倾填片石层厚度不合格。(5)倾填片石施工全过程严格执行“三检”制度，确保施工处于受控状态。8结束语(1)倾填片石通风路基修筑后，其路堤下的多年冻土上限上升较大(可达70em)，而相应的碎石土路堤在上限恢复到原天然上限后不再上升或上升幅度不大，倾填片石通风路基的填料易选择，料源集中，便于机械化施工，是比较经济、有效的冻土工程处理措施，具有良好的发展应用前景。‘(2)由于青藏高原地区气候、环境的特殊性，施工中一是要尽量减少施工人员的劳动强度，严禁施工人员身体不适勉强操作；二是施工中严格限制人员、机械车辆的活动范围，最大限度地保护植被，并确保施工排水通畅。333