物理掺和法改良粉砂土填料施工工艺

杨经伟

(中铁二局集团公司，四川成都610031)

1 工程概况

委内瑞拉北部平原铁路Tinaco-Anaco铁路全长466.7km，设计时速220km/h，合同为EPC合同。

土建三标合同段其起讫里程为K258+300～K317+300，全长59.0km。

该工程涉及路基土石方工程、涵洞工程、桥梁工程、路基防护及排水工程，全段共有挖方497×104m3，填方297×104m3。

地质属浅丘地貌与丘间冲积平原地貌，地形略有起伏，局部地面坡度较陡。段内未见不良地质，黏土、黏土岩具有弱膨胀性。

2 合同对填料质量的要求

2.1 ASTM D3282-09对填料的分类

本合同试验标准采用美国ASTM试验规范，按照表1，将土壤分成适当组或小组，对粉沙-黏土分组，以液限和塑性指数值为基础。

表1 土壤和土壤-骨料混合物分类(ASTM D3282-09)

2.2 路基的压实要求

路基本体K30≥90MPa/m，重型压实系数K≥0.95

3 首开段5 km中取土场的特点

3.1 填料选择和室内试验

根据沿线勘察，本段路基挖方多为低膨胀性的黏土和黏土岩，液限及塑性指数超标，不能满足路基填料技术指标要

求，所有填料均需外借。经现场勘查及试验检测，位于K283+600处的27#取土场和K258+900处约16km的P03-3取土场有合适填料，其技术指标如 表2、表3。

表2 27#料场填料技术指标

表3 P03-3取土场技术指标

3.2 两种填料的特点

27#取土场储量约25×104m3，该填料属粉质砂砾和砂，在严格控制含水量、碾压遍数的情况下，才能达到压实度标准。由于当地的施工水平有限，该填料不利于施工控制。另外，该填料 “板结”效果差，抗雨水冲刷能力弱。

P03-1取土场储量约40×104m3(离铁路线路较远)，多为砾石土，虽然有部分土料达到A-2-4的要求，但有相当数量部分细粒的黏性大，塑性指数偏大， 属A-2-6组，不能直接使用。

根据该两种填料的特点，提出了两种填料混合使用的思路，使其砂性和黏性得到消弱和互补，从而达到有利于施工，其指标又达到设计要求的目的。经试验，对两种填料按重量比例各半混合后的各项指标均满足设计要求，其物理指标如表4。

表4 27#取土场50% 和P03-3取土场50% 重量混合后的技术指标

4 路拌掺和施工工艺

4.1 施工准备

基底处理：铲除原地面的灌木及杂草，再清除50cm的有机土或松土，再对松土的地面进行压实。建立完整的临时排水系统，保证在路基填筑过程中，路基本体不被水浸和冲刷破坏。

测量放线：用GPSRTK放出路基中线和施工边线，每20m钉设木桩作为边桩，按照松铺厚度设置红线标记，用于控制填料的松铺厚度。

4.2 填料的加工和运输

因27#取土场属粉砂土，颗粒较细，直接开挖将产生较大的扬尘，对周围居民生活产生较大的影响。采取措施是在前一天晚上用水车充分闷水，使水充分浸透土料表层，第二天再用两台挖掘机拌和装运，装车时再向挖机斗内冲水，该方法有效的防止飞砂和扬尘。P03-3取土场的填料按正常方法开挖。

填料经过检测含水率后，两个料场由数量相同的自卸汽车运至路基填筑段。

4.3 填料布放

填料运至路基填筑段后，施工员要根据所撒网格线，严格按一格一车进行布料，27#的填料和P3-1的填料采取间隔条带布料方式，以确保摊铺厚度和混合填料的均匀性。

4.4 填料拌合、摊铺

摊铺先用推土机进行粗平，将成堆的填料分散开后再充分混合，并大致整平，并根据设计要求调整出排水横坡，最后平地机精平。

推土机应加钉齿耙并拖挂旋耕机，对混合料充分进行掺和和搅拌均匀，来回往返4次以上，目测填料充分混合，如对拌合效果有质疑，应取样作筛分试验检查拌合效果，确定最佳拌合次数。

4.5 含水量检测调整

摊铺整平完毕后，及时检测填料含水量，要求施工含水量与最优含水量偏差控制在±1.5%内，方可进行碾压作业，否则必须进行补充洒水或翻挖晾晒。

4.6 机械碾压

精平完成后，现场技术人员进行检测，确认填筑层标高及平整度符合要求后才能进行碾压。

压实顺序应按先两侧后中间，先静压后弱振、再强振的操作程序进行碾压。

4.7 试验检测

压实完成后要及时进行效果检测，一是进行标高的测量，确定填层压实后的实际厚度，有效地控制路基填筑标高；二是进行试验检测。包括混合料效果的检测，压实度、K30等。

5 施工中的体会

5.1 掺和法物理改良的优点

该工程最初填料改良采取了掺石灰的方案，但化学改良有工艺复杂、周期长、检测工序多、需要养生等不利因素，加之该国环境保护要求禁止使用石灰，故化学改良方案不可行。 键点数据库，可作为今后施工中的参考。

利用该方法每隔500m的建立的中线，以及路径、湖泊及地上物等数据库，对今后的工程线路走向，便道走线，土石方调配等提供了很好的依据，大大简化了工作量，手持GPS在手，工程信息一目了然。

借鉴本方法，手持GPS在今后的营地选址、拌合站选址和工程打井等一系列环评设计中，也得到了很好应用。

5.3 UTM坐标换带的处理方法

由于该工程所属地域跨越UTM坐标19和20带，特别是上述取土场正好处于19带和20带的交界位置，测量中曾经发生两个带坐标交替出现的情况，给绘图设计工作带来了难度。

因坐标轴原心的变化，同一点在19带和20带的竖向x坐标相同，水平坐标y根据中央经线的位置不同而差值随之变化。在AUTOCAD绘图、以及距离计算中，相邻带的位置必须转化为同一带的坐标。UTM换带的方法按间接法，先利用反算公式把UTM坐标(x1,y1)换算成大地坐标(B,L)，再利用正算公式根据新的中央经线把该大地坐标(B,L)转换成新带的UTM坐标(x2，y2)，有关这方面的知识已经有很多著作研究[4]。该工程采取了统一20带的坐标，转化方法是借鉴了网路软件(FransoCoodTransv2.0)完成的。

[1] 孙达.地图投影[M].南京大学出版社，2012

[2]TB10054-97 全球定位系统(GPS)铁路测量规程[S]

[3] 杨鹏飞.UTM投影坐标系统的控制测量[J].水利水电施工，2011，(6):96-98

[4] 廉保旺.UTM坐标转换成大地坐标系的算法研究[J].导箭与制导学报，1999，(3)