级配碎石施工工艺

秦沈客运专线是我国第一条时速达200Km的高速铁路，其路基工程具有强度高、刚度大、整体性强、工后沉降小的特点（路基工后沉降不大于15Cm，过渡段工后沉降不大于8Cm，工后沉降速率不大于4Cm/年）。根据《暂规》及设计施工图，要求基床表层0.6M及过渡段均填筑级配碎石。级配碎石填筑压实后，要求基床表层达到孔隙率n＜15%，地基系数K30＞190Mpa/m，过渡段达到孔隙率n＜20%，地基系数K30＞150Mpa/m。同时还得满足相应的检测指标（包括几何尺寸、平整度、横坡、标高等）。为确保级配碎石施工后达到设计标准，主要通过以下几方面予以质量控制：
    1、各种集料材质要求及配比；
 2、拌合、运输；
 3、摊铺、压实；
 4、修整。
级配碎石施工工艺流程为：底层验收→拌和→运输→摊铺→碾压→检测→修整。
一、 级配碎石材质要求及配比
根据设计要求，拌制后的级配碎石要达到如下标准：
方孔筛边长mm 0.075 0.1 0.5 1.7 7.1 16 25 45
过筛质量百分率 0-7 0-11 7-32 18-46 41-75 67-91 82-100 100
    1、且0.5mm筛以下的细集料中通过0.075mm筛的颗粒含量应小于等于66%;
 2、在粒径大于16mm的粒颗粒中带有破碎面的颗粒所占的质量百分率不少于30%;
    3、粒径大于1.7mm的集料的洛杉矾磨耗不大于50%;
    4、粒径大于1.7mm的集料的硫酸钠溶液浸泡损失率不大于12%;
    5、粒径小于0.5mm的细集料的液限不大于25%,其塑性指数小于6%;
 6、粘土团及其它杂质含量的质量百分率小于等到于0.5%。
经现场地材调查及取样试验，结合本区石料量少、运距远的特点，选用北宁市汪家坟碎石场的粗、细集料。经铁五局中心试验室反复试配，各种集料调整后的比例如下：
2-4CM碎石：1-3CM碎石：0.5-2CM碎石:0.5-1CM碎石:石粉:水=12:19:15:24:30:4.8。
经坚固性试验，硫酸钠溶液浸泡损失率为5.0%；经磨耗试验，洛杉矶磨耗率为32.3%；石粉液限为20.4%，塑性指数为5.8%。各种规格集料均满足相应的标准。
    二、级配碎石拌和、运输
采用山西榆次筑路机械厂生产的SWB300型水泥稳定土拌和调设备。该设备配备5个容量各为6.5M3的配料斗，通过电磁调速电机（调速范围为1250~125r/min），结合各种集料的容重和比例进行调速。一旦调速电机调试好后不能随意调整。各种集料从料斗出料口出来后，经输送皮带传送至拌和缸。拌和缸为二个18.5Kw的三相异步电动机带动的强制式搅拌机。该搅拌缸的生产效率要可达200～250m3/小时。经搅拌缸拌制后的成品经传输皮带传至成品料仓。为尽量减轻成品料的下料时产生离析，成品料仓的放料门采用气泵定时控制开关，定时卸入车斗内，（而非一次性直接卸入车斗内）。配料时用2~4台装载机同时上料，加水量通过现场摊铺条件及天气情况而调整储水缸出口的阀门。整个进料拌和出料过程为连续作业，通过配电箱和电脑进行操控，基本为机械化操作。级配碎石成品经成口料仓放料门出来后，直接卸入运输车车斗内。为减轻在运输过程中产生离析，自卸车运输时采用慢速行驶。SWB300型水泥稳定土拌和设备示意图如下所示：

拌和好的级配碎石要尽快运输至现场进行摊铺碾压。用平地机进行摊铺混和料的，根据运输车的运输能力，计算每车混和料的摊铺面积，等距离堆放成堆；用摊铺机进行摊铺的，则与摊铺机的摊铺能力相互协调，尽量减少停机待料时间。
    三、级配碎石摊铺、碾压
过渡段级配碎石的摊铺因工作场面均较小（因很难做到过渡段跟台后路堤同时填筑），推土机和平地机工作不方便，均采用人工进行摊铺平整。根据秦沈客运专线《铁路路基施工技术细则》（试行）规定，过渡段级配碎石填筑虚铺厚度不超过20Cm。结合实际施工情况，我们在涵背或台背后用油漆划好分层填筑压实厚度控制线。同时，根据设计要求，在过渡段级配碎石两侧填筑包边土，在涵背和台背后填筑防水层保护层（细粒土）。根据分层填筑标高控制每层的填筑长度与宽度，确保级配碎石填筑尺寸符合设计要求。台后大型压路机不能直接碾压到位的地方，其分层填筑厚度可以跟台后路堤填筑厚度相同，即按30Cm填筑（实际监理方要求只能按15Cm填筑）。大型压路机不能直接碾压到位的地方，用YS1.5型小型压路机进行分层填筑碾压。由于过渡段埋设有沉降观测桩，其周围及耳墙下面均只能采用蛙式打夯机进行夯实。对蛙式打夯机都无法打夯的部位，一方面可以在级配碎石内掺入5%的普硅425#水泥，或采用人工用手锤分点夯实（主要指耳墙斜面下部位）。
级配碎石的施工含水量是控制能否碾压密实的关键。根据实际碾压效果经验总结，施工碾压含水量在4.5%~5.5%时，最易达到压实标准。对大型压路机能直接碾压至位的地方，一般碾压4~6遍即可；用小型压路机碾压的部位，一般要8~10遍才能达到压实标准。
根据设计要求，对于过渡段同台后路堤不是同时填筑的，需在已填好的部分予留1：2的反向台阶（高30CM，宽60CM），以确保衔接处连接成整体。
对涵洞群涵间级配碎石的施工，难度相当大。若运输车辆不能直接运料至现场，则需用长臂挖掘机倒运进去，再由人工用手推车分堆堆放后，最后才由人工进行摊铺平整。压实时基本都需要小型压路机配合蛙式打夯机进行夯实。
根据《铁路路基施工技术细则》要求，基床表层0.6米厚的级配碎石分两层施工。第一层填筑厚度按35Cm，用平地机进行摊铺；第二层填筑厚度按25Cm，用摊铺机摊铺。第一层摊铺时，根据运输车辆的斗容量确定卸料间距，等距离卸放。先用推土机根据左、中、右的标高控制线进行厚度控制。由于推土机推平时，其本身对摊铺部分具有一定的压实效果，摊铺后压实系数基本达1.18。对第二层用摊铺机摊铺的，由于摊铺机本身未对摊铺部分进行压实，其经验松铺系数要达1.25。级配碎石摊铺时，都按左、右半幅分幅摊铺，每层摊铺宽度均比设计宽度要加宽40~50CM。第一层摊铺时，直接根据左、中、右标高控制线进行摊铺控制；第二层摊铺时，根据左、右标高控制线，利用摊铺机（为WLTL700型镇江路面机械总厂生产的多功能摊铺机）上的SZ-91型自动找平装置（通过传感器和液压自动调平装置）进行标高的控制。由于摊铺机的一次摊铺厚度仅为10~320mm，则一次摊铺压实厚度正好为25Cm。因此，第一层摊铺时，标高一定要控制好，可以适当高一点。否则，若第一层摊铺厚度不够的话，第二层摊铺时得分两次摊铺，这样势必造成摊铺费用的大大增加。分层摊铺好后用25T的重型压路机进行碾压。碾压时，先静压，后振动压，遵循先轻后重、先慢后快的原则。直线段由两侧路肩向路基中心碾压，曲线段由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。碾压时，横向重叠宽度不小于40Cm，纵向横缝搭接不少于2m。第一层用平地机摊铺时，用推土机摊平后，若含水量适中，先静压一遍后，用平地机进行平整，刮平后再用振动压路机进行振动碾压（第二层摊铺机摊铺后不需平地机平整）。对基床表层，由于压实标准要求高（孔隙率n＜15%，地基系数K30＞190Mpa/m），碾压遍数要达8~10遍，对路基两外侧，大型压路机不能直接碾压的部位，用YS1.5小型压路机进行碾压，一般要碾压12~14遍。
四、 人工修整
机械施工完毕，尤其是第一层平地机摊铺时，难免有局部凹坑，需用人工进行补平。补坑时，不能掺2-4Cm碎石和1-3Cm碎石，只用0.5-2Cm碎石、0.5-1Cm碎石和石粉按适当比例拌和后由人工用铁锨抛撒补平，然后用压路机进行补压密实即可。另外，路基两外侧边线需用人工进行修整顺接，左、右半幅衔接处也需人工进行修整补平。
通过前阶段级配碎石施工情况来看，一旦级配碎石各种集料的配比调整好后，控制好含水量，这对压实能否达到标准致为重要。而且第一层级配碎石用平地机摊铺时，若平整度、横坡及标高控制得好的话，第二层摊铺起来就相当容易。经检测，已施工完的部分级配碎石的平整度、横坡、标高及压实指标均符合设计要求。