武广客专施工组织设计51~55.doc
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1、新建铁路武汉至广州客运专线乌龙泉至花都段站前工程第3标段(XXTJ) 技术标文件5.重点(关键)和难点工程的施工方案、方法及其措施5.1.路基工程武广客运专线不同于普通铁路,它设计标准高,建成后应满足“高速度、高密度、高舒适度、高安全性”的要求。路基基床是轨道的基础,控制路堤填料、工后沉降、位移、变形是路基工程施工的重点,为此我们将采取以下措施,以满足“四高”要求。5.1.1.路基沉降控制及措施5.1.1.1.加强地基地质复查勘测开工前对线路的地质情况进行详细的补勘,以验证地质资料,确保地基条件评价准确。具体实施如下:沿路基中线每50m先布置一个初步补充勘测点,根据线路路基的不同地质情况,选用
2、N10轻型动力触探、N63.7重型动力触探、标准贯入、静力触探四种原位测试方法的一种进行现场勘测,并结合室内土工试验判断设计采用的地质资料的可靠性,当地质核查补勘结果与原设计采用的地质勘查数据不同时,再进行详细地质勘察,重新评价地基条件和地基处理措施。5.1.1.2.严格控制路基填料、提高路基刚度及强度路基采用改良土、级配碎石采用工厂化生产。隧道爆破开挖的块状硬质岩,通过二次解小、破碎和筛分分级,严格控制最大粒径不大于60mm,再采用具有自动计量配料系统的拌合机,将分级的粗、细集料和水按比例进行拌合,以获得颗粒级配稳定和含水量合适的A、B组填料,为路基填筑提供优质的A、B组填料,保证路基填筑获
3、得最大压实密度和长期稳定性。选用四种不同粒径规格的粗、细集料,在级配碎石场采用具有自动计量装置的拌合机集中拌合,为全标段统一供应质量优良、级配稳定的基床表层和过渡段使用的级配碎石和级配砂砾石。采用填料生产场检验为主,填筑摊铺过程中再抽样复验的方式,严格控制填料质量。5.1.1.3.严格控制路基各部位的填筑质量用重型击实仪试验测定碎石土、改良土的最大干密度,严格质量控制标准;选用重型振动压路机为路基填筑的压实机械,过渡段填筑压实配合小型振动压路机和冲击夯,在进行大面积填筑前,选取有代表性的地段和部位,对不同性质填料分别进行填筑工艺试验,确定填料级配、含水量、摊铺厚度及碾压速率和碾压(夯实)遍数等
4、关键的施工工艺参数;路基填筑过程中严格按工艺试验确定的参数进行填筑施工,加强质量监控,确保路基压实质量满足技术要求。5.1.2.路基施工沉降监测及评估高速铁路路基作为变形控制十分严格的土工构筑物,应进行沉降变形动态监测系统设计,并在施工期间进行系统的沉降监测与系统的分析评估,来保证工后沉降控制精度。通过变形监测数据的综合分析与评估,验证或调整设计措施使路基处理达到规定的变形控制要求,分析推算地基的最终沉降量和工后沉降,确定无碴轨道铺设时间,同时观测数据还可作为竣工验交时控制沉降量的依据。可以说,路基工后沉降量控制精度、系统的监测以及系统的评价,是武广客运专线无碴轨道路基建设的关键。为此,在工程
5、施工具体实施过程中,将成立专门机构进行沉降监测,对监测数据进行系统的分析与综合评估,共同决策确定无碴轨道施作时间。具体监测措施方法如下: 5.1.2.1.路基沉降变形监测设计本次设计在路堑基床(主要为土质路堑、全风化层)和路堤基底、填筑层中、路基面布置监测点、构筑纵横向立体监测网络。由于路基工后沉降要求高,选用的监测设备应具备精度高、性能稳定、同时尽量避免造成施工干扰。5.1.2.1.1.监测断面的设置原则监测断面的设置根据路基工点的特点、长度、工程地质条件等因素确定监测断面数量,原则上每个工点应不少于2个监测断面,监测断面间距不大于50m;地质条件变化大,地形起伏大及过渡段范围应适当加密,一
6、般每20m布置一处监测断面,其中过渡段折角处必须设置监测剖面。5.1.2.1.2.监测测试项目与内容以路基中心沉降监测为重点、包括路基面沉降监测、底沉降监测、路堤本体沉降监测、深厚层第四系地层的分层沉降监测,另外软土或松软土地基路堤地段的边桩位移监测、复合地基的加筋(土工格栅)应力、应变监测等。路基基床检测、变形监测项目见表5.1.1-1。表5.1.1-1 路基基床检测、变形监测项目表序号监测项目名称监测项目名称监测内容监测方法或监测用仪器1路基位移变形监测路基沉降变形监测路基面位移监测监测桩路基基底沉降监测沉降板单点沉降计路堤本体沉降监测单点沉降计地基深层沉降监测串联式分层沉降计软土水平位移
7、监测边桩加筋应力应变监测柔性位移计过渡段沉降差监测静力水准仪岩溶塌陷沉降差监测静力水准仪2路堑边坡变形监测路堑边坡变形监测边坡地表位移监测钻孔(100mm)多点位移计(80mm)监测桩深部位移监测钻孔(100mm)多点位移计(80mm)预应力锚索监测锚索计土压力监测土压力盒地下水渗流监测钻孔(100mm)渗压计3路基基床检测灰岩残积层红黏土长度原位测试物探电法验证钻孔膨胀土、花岗岩全风化长度原位测试一般黏性土、风化软岩长度原位测试岩溶路堑长度验证钻孔物探电法当路基基底或下卧压缩层为平坡时,路堤主监测断面为线路中心;当地表横坡或下卧土层横坡大于20%时,应于填方较高侧或压缩层较厚侧增加监测点;基
8、底沉降监测与路堤本体沉降监测在一般路基(非试验段地基)地段监测点尽量一同布置于路基基底和基床底层顶面;同时在软土及松软土路基填筑时,沿线路纵向每隔3050m在距坡脚2m处设置位移边桩,以控制填土速率。控制标准应为:路堤中心地面沉降速率小于1.0cm/d,坡脚水平位移速率小于0.5cm/d。各类监测具体布置如下(1)路基面沉降监测路堤地段分别于路基中心、两侧路肩各一个监测点。每个监测断面共3个点。采用监测桩(包桩),路基成形后设置。路堑地段主要指厚层土质、全风化岩层路堑、红黏土和膨胀土路堑、花岗岩全风化路堑、浅挖路堑(挖深3.0m),分别于路基中心、两侧路肩各一个监测点。每个监测断面共3个点。采
9、用监测桩(包桩),路基成形后设置。(2)路基本体沉降监测应于路基本体内设置沉降监测;当路基采用A、B组填料填筑时,采用高精度智能型单点沉降计埋设于线路中心的路基基床表层底部,一个监测断面共设1个测点。当路基采用A、B填料填筑时,各监测断面设置单个监测点;当路基采用改良土填筑时,采用高精度智能型分层沉降计分层埋设,分层厚2.0m3.0m,分别于基床表层底部、基床底层底部设置,当路基填筑高度大于6.0m时,于基床以下路基填土中增加一监测点。路基成型后,采用钻孔成孔后埋设沉降计。当地表横坡大于20%时,于线路中心、较高左(或右)线外侧3.1m处分别采用高精度智能型单点沉降计监测,一个监测断面共设两个
10、测点。(3)基底沉降监测路堤填筑前,分别于路堤底地面的线路中心(或当地表横坡大于20%时,于中心较高左(或右)线外侧3.1m处) 除预埋高精度智能型单点沉降计进行监测外,每隔一监测断面增设沉降板进行校核监测,各断面设12个测点,路基填筑前埋设。(4)深厚地基分层沉降监测土层、全风化厚度10m(软土、松软土厚度大于6m)地基,一般每隔50m设置一处深层沉降监测断面,尤其是过渡段路基必须设置;采用高精度智能型串联式分层沉降仪,于路基中心地基中设,分层沉降仪布设间距2.03.0m。路基填筑前,采用钻孔成孔后埋设。每个监测断面共一个测孔。当地表横坡大于20%时,于线路中心、较高侧或压缩层较厚侧的左(或
11、右)线外侧3.1m处分别采用高精度智能型单点沉降计监测,一个监测断面共设两个测点。(5)软土地基水平位移监测软土、松软土路基地段。沿线路纵向每隔3050m在距坡脚外2m处设置边桩进行水平沉降监测,以控制软土地段的填土速率。各监测断面设2个测点。(6)加筋(土工格栅)应力应变监测选择代表性工点试验,具体布设如下:高填方或陡坡填土边坡土工格栅加筋补强,分别于路堤两侧边坡(边坡中部,地面以上23m处)的土工格栅设置智能数码柔性沉降计,对土工格栅的拉伸或压缩变形进行监测。每个监测断面4个点。路堤基底铺土工格栅加筋(特别是低路堤,地基采用桩网结构加固)时,分别于路堤基底地面的线路中心,左右线中心至坡脚中
12、间点附近的桩间土或桩顶处分别设置智能数码柔性沉降计,对土工格栅的应力应变进行监测,每个监测断面3个点。5.1.2.1.3.监测系统设置路基自动化监测采用电测沉降仪和水平位移计等,测量路基沉降和水平位移,配合土压力盒、孔隙水压计、柔性位移计和无线自动化综合测试系统完成路基沉降和稳定性监测。5.1.2.1.4.监测元器件的选取及元器件的精度要求本工程路基沉降观测元器件设计已经作出明确的要求。我联合体项目经理部按设计要求采购元器件和埋件,并进行观测记录。5.1.2.1.5.测量频度路基变形监测分四阶段进行,第一阶段:路基填筑施工间的监测,主要监测填土施工期间地基土的沉降及路堤坡脚边桩位移;第二阶段:
13、路基填土完成后、自然沉落期及摆放期的变形监测,该阶段应对路基面沉降、路基填筑部分沉降以及路基基底沉降进行系统的监测直到工后沉降评估可满足要求铺设无碴轨道止;第三阶段:铺设无碴轨道施工期的监测;第四阶段:铺设轨道后及试运营期的监测。在路堤填筑期间,应每天监测一次,各种原因暂时停工期间,前2天每天监测一次,以后每3天测试一次,填筑施工完成后至铺设无碴轨道期间,前15天内每3天监测一次,第1530天每星期监测一次,第30天后每15天监测一次,雨后应加密监测。无碴轨道铺设后至试运营期间每月监测一次。具体应根据监测数据的变化情况,调整监测频度。主要监测元件技术参数指标见下表:表5.1.1-2 主要监测元
14、件参数指标仪器名称量程灵敏度适用范围主要特点备注位移监测元件沉降板测量土体垂直向变形读数直观,但对填土施工干扰大,精度一般辅助监测元件智能数码沉降计100mm0.01mm测量土体垂直向变形对填土施工不干扰,精度高,数据量大,能实现自动采集和无线传输主要监测元件智能数码分层沉降计100mm0.01mm土体的分层沉降量测智能数码柔性位移计100mm0.01mm适用于土工材料的变形测量智能数码静力水准仪100mm0.01mm沉降量监测智能数码多点位移计100mm0.01mm分层测量岩土不同侧壁的土体应力测量应力应变监测元件智能弦式数码压力盒6MPa0.001MPa支挡结构侧壁的土体应力测量视需要设置
15、智能弦式数码渗压计4MPa0.001MPa适用于结构渗水压力或基础孔隙水压力测量智能弦式数码锚索计300MPa0.1MPa5.1.2.1.6.沉降的评估方法与措施路基施工至设计标高(有预压土方时至预压土方的顶面)后,先持续监测不少于6个月的时间,根据这6个月的监测数据,绘制“时间填土高沉降量” 曲线,按实测沉降推算法或沉降的反演分析法,分析并推算总沉降量、工后沉降值以及后期沉降速率,并初步分析推测最终沉降完成时间,确定铺轨时间。根据分析结果,结合工期要求,验证、调整设计措施使地基处理达到预定的变形控制要求。当评估结果表明沉降还不能满足无碴轨道的要求时,则研究确定是延长路基摆放时间继续监测,还是
16、采取(或调整)地基加固措施(如调整预压土高度、确定预压土卸荷时间、调整或增加地基加固措施等),即进行“监测评估调整”循环,直至工期要求的时间止,并满足无碴轨道铺设要求。实测沉降推算:利用实测数据推算最终沉降量的方法很多,常用的有双曲线法、三点法(对数曲线法)、沉降速率法、星野法及修正双曲线法等。根据现有的研究成果,推算方法得到的结果与实际沉降对比,误差较小的推算方法有:复合地基为沉降速率法,双曲线法;等载(或超载)排水固结为三点法、双曲线法。沉降的反演分析推算:利用先前实测沉降曲线进行反演分析,修正地基土设计参数,并重新进行沉降计算,再由实测沉降验证,经过多次循环分析计算,预测工后沉降量。要说
17、明的是该法进行计算时所用到的土层参数是利用先前实测曲线进行反演算推算出来的,且经过实测沉降验证,因此也更符合实际情况。5.1.2.2.路堑高边坡的变形监测确保路堑边坡的安全稳定是设计、施工运营的基本和关键。设计中根据具体路堑边坡工程地质条件,除选择合适的边坡形式、坡率、防护和加固措施选择外,对自然、人工边坡的变形破坏、应力状态进行监测是确保施工和营运安全的重要手段。一般下列四种情况下应进行边坡位移监测:滑坡、堆积体等不良地质边坡;白垩系、下第三系泥岩、粉砂岩、砂砾岩;元古界泥质板岩、千枚状板岩等软质岩高边坡;二迭、石炭、泥盆系的炭质页岩、砂页岩、煤系地层、泥岩等易浸水软化的软质岩及软硬互层路堑
18、,边坡高度20m;第“”条的地层条件,当存在顺层现象或受构造影响结构面发育,发育不利结构面,边坡高度15m时;土质高边坡边坡高度15m时。边坡变形监测内容及方法如下:5.1.2.2.1.边坡地表位移监测观测桩法:建立射线网法观测网。沿边坡或滑坡纵向每隔3050m设置监测断面,每个断面分别于路堑边坡的路肩、桩(墙)顶平台、边坡平台及堑顶外5.0m、10m设置观测桩。各工点分别于边坡可能破坏的范围外30m设照准点和置镜点。采用经纬仪测量,以监测施工中边坡的稳定状态,指导施工。位移计法:选择代表性工点,特别是存在安全隐患的高边坡或不良地质边坡进行;沿线边坡或滑坡纵向每隔3050m设置监测断面,分别于
19、路堑边坡的桩(墙)顶平台(第一级边坡平台)、最高级边坡平台设置智能数码多点位移计,边坡成型后,钻孔成孔埋置(尽量为水平孔,孔深应至稳定地层一定深度内)。每工点应有不少于2个监测断面,每个监测断面2个监测点。5.1.2.2.2.深部位移监测大型滑坡、堆积体等不良地质边坡和土质、软质岩路堑边坡超过25m(存在顺层、滑面等不利结构面20m以上),进行深部位移变形监测;边坡成型后,在边坡平台钻孔成孔埋置(尽量为水平孔,孔深应至稳定地层一定深度内)。每工点应有不少于2个监测断面,每个监测断面12个监测点。5.1.2.2.3.预应力锚索(锚固力)监测采用预应力锚索加固高边坡时,选择代表性工点进行预应力锚索
20、的锚固力监测,选择各工点代表性位置锚索孔,安装锚索计,约按工点锚索总孔数的5%计,且不少于2孔。5.1.2.2.4.桩(墙)背土压力监测当滑坡、堆积体等不良地质边坡和土质、软质岩路堑边坡设置桩板墙或高挡墙时,选择代表性地段于桩(墙)后埋设压力盒,以监测土压力的大小及变化。选用智能弦式数码压力盒。设置间距为1520m,断面方向设置于桩(墙)土压力最大作用点附近。5.1.2.2.5.地下水渗流监测当边坡地下水发育或存在渗流影响时,进行地下水渗流监测采用渗压计,在监测边坡段范围(各工点)选取12处,埋设渗压计进行地下水渗流监测。监测周期:根据边坡工程安全等级、边坡稳定性和施工进程等因素,对施工过程和
21、施工后的一定时期进行长期监测,初步拟定各类监测的周期为一年。各类监测警戒值的确定:边坡变形控制应满足各类支护结构型式的验收标准,边坡稳定性验算应满足规范规定和设计要求。各类监测警戒值,根据当地工程经验采取类比法和监测资料的分析、归类总结确定。随着该监测项目的实践深入,可逐步建立和完善各种条件下的边坡变形评价、边坡稳定性、边坡质量综合评估办法和控制标准。5.1.3.软弱土路基地基加固控制方法及措施软弱土地基是指地基条件无法满足铁路路基在沉降和稳定方面的要求,需进行加固或处理的地基;主要有软土、松软土地基路堤、厚层的第四系黏土、厚层砂类土、花岗岩全风化层、灰岩残积红黏土路基、膨胀土路基等。以下针对
22、各种软土路基加固或处理说明在施工中的控制措施,本标段设计所采用的主要地基加固处理措施有:换填法、垫层法、堆载预压法、强夯或冲击压实、搅拌桩复合地基、CFG桩复合地基、刚性桩(主要为钢筋混凝土管桩)桩网结构地基、岩溶注浆与嵌补等。施工中主要按设计要求和参考建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)、铁路路基施工规范(TB10202-2002)、铁路路基工程施工质量验收标准(TB10404-2003)等。5.1.3.1.挖除换填(1)软弱土地基挖除换填土应根据土质情况和换土深度,将设计范围内淤泥、软弱土层全部或分段清除,整平底部,再比照路堤相应部位规定的填料、压实标准和填筑工艺进行回填。(2)换
23、填区域采用机械开挖时,应避免坑底土层受扰动,留有3050cm厚的人工清理层。5.1.3.2.铺垫层(碎石、砂砾石垫层)(1)施工前应做压实工艺性试验、确定主要工艺参数,报监理单位确认。(2)垫层用砂、碎石进场时应进行验收,并对其杂质含量、粒径级配进行检验。砂垫层铺设宽度及厚度应符合设计要求。(3)垫层基底应平整,碾压,无植物根系、浮土,平整度、排水坡符合设计要求。(4)垫层的施工办法、分层铺填厚度、每层压实遍数等宜通过试验确定,一般情况下,垫层的分层铺填厚度可取200300mm。5.1.3.3.强夯、冲击压实、振动碾压(1)强夯施工前,根据设计拟定的强夯参数,提出强夯试验方案,进行现场试夯。待
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