高速铁路路基施工组织设计.docx
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高速铁路路基施工组织设计
高速铁路路基施工组织设计目录
（初稿）
1工程概况
1.1工点分布
1.2工程特点
1.3主要工程量
2主要施工方案、技术措施
2.1减少工后沉降和差异沉降
2.2、路基各部位填料确定
2.2.1、一般路堤填料
2.2.2、过渡段路基填料
2.2.3、基床表层填料
2.2.4、桥台台后基坑回填料
2.3、不良地质处理
2.4、确定过渡段范围
2.5、沉降观测方案
2.6、压实检测方案
2.7、基床表层与相关附属设施施工配合
3、总体施工组织进度安排
4、主要施工资源配置
4.1、施工机械设备配备
4.2、测量试验仪器设备配备
4.3、施工管理人员配备
5、主要施工工艺方法
5.1、岩溶注浆
5.1.1、设计要求
5.1.2、施工过程
5.1.3、注浆施工工艺流程
5.1.4、注浆施工注意事项
5.1.5、注浆效果检查
5.2、基床底层及以下路堤填筑
5.2.1、路基压实及填料要求
5.2.2、路基填筑
5.2.3、路基填筑施工工艺流程
5.3、路堑开挖
5.3.1、路堑土方开挖
5.3.2、路堑石方开挖
5.3.3、既有线附近爆破防护
5.3.4、路堑施工工艺流程
5.4、过渡段路基填筑
5.5、基床表层防水层施工
5.6、挡护工程施工
高速铁路路基施工组织设计
1、工程概况
1.1、工点分布：
本段路基工程共有3个工点，全长536.05m，分别位于DK2170+800~+839.13（39.13m），DK2173+900.78~DK2174+127.40（226.62m），DK2177+909.70~DK2178+180.00（270.30m），3个工点间分别由新街河特大桥和郭塘特大桥相连。
1.2、工程特点：
（1）DK2170+800~+839.13段处于岩溶地区，并穿过水塘，全范围设计对地基进行注浆加固，穿过水塘地段设草袋围堰清淤换填。
（2）DK2173+900.78~DK2174+127.40与DK2177+909.70~DK2178+180.00段均为深路堑，堑坡防护是重点。
（3）路堤与桥台、路堤与路堑相接处均按过渡段处理，采用特殊设计对过渡段进行加固。
（4）全段路堑均采用“路堤式”路堑结构，基床表层换填级配碎石（或级配砂砾石）处理，并于路基面设土工布进行防水处理。
（5）路基填料要求高，基床表层0.7m采用级配碎石或级配砂砾石，基床底层2.3m必须采用A、B组粗粒土或改良土，基床以下路堤优先采用A、B组填料或改良土。
（6）路基压实要求高，并且采用地基系数K30、压实系数和孔隙率等多指标控制。
（7）对路基沉降和差异沉降要求严格，一般区间路基的工后沉降不应大于30mm，不均匀沉降不应大于20mm/20m。
（8）要求对路基沉降进行连续观测，在路基完成后仍须有6~12个月的观测和调整期，分析评估沉降满足要求后方可进行线上施工。
1.3、主要工程量：
全段路基主要工程量有：
开挖土石方m3；利用A、B组填料或改良土填筑15030m3；基床级配碎石7222m3；过渡段级配碎石加5%水泥4181m3；路基现浇砼2448m3；抽静水6341m3；挖淤泥638m3；草袋围堰990m3；附属干砌片石930m3；浆砌片石4604m3；混凝土5285m3；绿色防护10073m2；复合土工膜12016m2；岩溶处理φ110钻孔1118m；岩溶处理双液注浆1933m3；路基面及地表沉降观测44个断面。
2、主要施工方案、技术措施
2.1、减少工后沉降和差异沉降
无碴轨道结构对下部基础的沉降和差异沉降提出了严格要求，无碴轨道主要是根据弹性扣件可调整量，以及轨道结构、养护标准确定工后沉降及差异沉降标准，因而，本工程要求一般区间路基的工后沉降不应大于30mm，不均匀沉降不应大于20mm/20m。
所以，如何尽量减少工后沉降和不均匀沉降，达到无碴轨道对路基的要求，是高速铁路路基施工控制的关键。
根据本工程初步设计文件以及参考相关资料，主要从以下几方面加强控制：
（1）重视地基处理：
地基是路基的载体，其好坏直接影响路基的稳定，正式施工前务必调查清楚地形、地貌、地质、水文等自然条件，尤其是不良水文、地质情况。
针对软弱地基，必须制定专门的处理方案。
如本工程初步设计文件针对查明的岩溶地基采取注浆加固的处理方案。
（2）严格选择填料：
填料是构成路基的原材料，实践证明，填料质量的好坏，直接关系到路基建筑物的强度高低与变形。
设计文件明确指出，路基基床以下填料采用A、B组填料或改良土，基床表层采用级配碎石填筑。
因此在施工时，要认真调查土源，严把填料关，确保路基填筑使用符合要求的原材料。
并且，要严格注意填料的同一性，若分段填料不同，则容易产生差异沉降。
（3）选好压实机械：
加强压实，保证填土压实度是提高路基性能最直接的途径。
压实机械的选择应根据工程规模、场地大小、填料种类、压实度要求、气候条件、压实机械性能及效率等因素综合考虑，合理确定。
首选大功率振动压路机，禁止使用推土机或运输车当作专用压实机具。
（4）注意过渡段施工：
路堤与桥台连接处、路堤与横向结构物（如箱涵）连接处、填挖交界处等因建筑材料突变，极易发生差异沉浆。
所以，此类地段均应设置过渡段，针对每一种情况进行专门的过渡段处置方案设计。
施工时严格按设计方案进行，确保过渡段施工质量，减少路基差异沉降。
（5）加强沉降观测：
在路堤施工中，由于附加荷载是逐渐起作用的，因此地基中超静水压力的消散必须经历一定时间才能完成。
为了使路堤填筑所产生的应力增加与路堤地基强度的增量相适应，就必须进行施工观测，以控制适宜的填筑速率，并分析确定路基填筑是否须等待沉降而预留加宽和加高。
另外，由于无碴轨道的特殊性，路基必须确保稳定后方能铺设轨道，因此在路基完成或施加预压荷载后仍应有6~12个月的观测和调整期，分析评估沉降稳定并且工后沉降满足要求时才能交出路基进行轨道施工。
2.2、路基各部位填料确定
2.2.1、一般路堤填料
路堤基底原地面挖除换填、基床以下路堤等部位填料设计文件要求采用A、B组填料或改良土，路基基床底层填料则要求采用A、B组中粗粒土填料或改良土，而设计文件《工程地质勘察报告》明确界定本工程路堑挖方全部属D组填料，不能直接使用于本工程路基填筑。
故此种填料考虑两种方案供应：
（1）外购：
综合考虑数量、材质、价格、运距以及周围具体环境，直接采购石碴、天然砂夹卵石等等符合质量要求的A、B组填料，汽车运往工地直接填筑。
（2）改良：
待本工程路堑开挖后，挑选材质较好的土石，通过试验改良使其达到要求填料的标准。
改良方法优先考虑物理改良，购进良好的河卵石或碎石（可掺入一定量粉煤灰），按试验确定一定的比例掺入原状土石，通过机械强制搅拌均匀，然后汽车运往工地填筑。
若经过试验物理改良土难以达到规定的压实标准，则采用化学改良土，即掺入石灰、水泥、粉煤灰等外掺料，具体须根据现场土质成分等通过试验确定外掺料与比例。
改良土必须采用厂拌法供应，根据本工程现场实际情况，在三段路基的中间位置即DK2173+900.78~DK2174+127.40段路基附近适当位置设一改良土集中拌和场地比较经济合理。
2.2.2、过渡段路基填料
设计文件规定，桥路过渡段由桥台尾向路基方向填筑级配碎石加5%水泥，在与桥台连接的20m范围内基床表层的级配碎石内掺入5%的水泥。
三段路基均有桥路过渡段，故在中间位置即DK2173+900.78~DK2174+127.40段路基适当位置设集中拌和站，用以拌和填料。
拌和料严格按设计文件要求的级配碎石粒径范围采用几种规格的碎石进行充分拌和，并按规定掺入水泥量，其含水量由现场试验确定。
2.2.3、基床表层填料
按照设计文件，除桥路过渡段外，路基基床表层均采用级配碎石填筑，其中路堑（不论是土质、软质岩还是硬质岩）通过换填仍采用级配碎石基床。
同过渡段填料，基床级配碎石利用同一拌和设备，严格按规定要求拌和配置级配碎石。
2.2.4、桥台台后基坑回填料
设计文件规定，桥路过渡段填筑前，桥台台后基坑现浇C15混凝土回填至原地面平。
为确保混凝土质量，混凝土必须集中拌和，因整个路基工程混凝土工作量不大，完全可以利用桥梁混凝土拌和站供应混凝土。
2.3、不良地质处理
地质勘察资料揭示，地震液化及岩溶为本工程段两大不良地质现象。
具体到路基工程，初步设计勘察已经暴露出存在有不少不良地质，如液化松软土路基、岩溶路基、软质岩顺层路堑等。
由于地质条件在空间上的变化复杂性和不确定性，勘察中容易受地形、地物、自然环境以及人为因素等方面的影响，在施工开展前和施工过程中，我们应对地质进行补充勘探，以便进一步查明不良地质的分布和影响程度，补勘可以采用地质雷达配合地质钻机进行。
对于已经确定的不良地质，设计文件初步制定了部分处置方案，具体如下：
（1）液化松软土路基：
本工程DK2170+800~+839.13段路基地处珠江三角洲冲积平原，上覆alQ4液化松软土，厚5~10m，具体地层以粉质粘土、粉砂以及砾砂为主，下伏灰岩，岩溶发育。
另，本段路基正好穿过一水塘，路基右侧基本全部处于水塘内。
设计文件要求深层的灰岩岩溶地基进行注浆加固，水塘中路基则采取草袋围堰抽水清淤换填，而且全段路基加宽填筑。
但对地表下的液化松软土地层未再提出具体处理措施。
针对实际地层情况，为确保工后路基的稳定，我们认为必须对该段路基的液化松软土层进行软地基加固处理。
结合其下伏灰岩注浆加固处理措施，建议采取水泥搅拌桩或CFG桩等复合地基加固，加固深度至基岩面止。
但松软土层中局部夹杂有砂砾层等硬地层对软地基加固处理存在较大影响，在实际施工中加强注意，积极考虑其影响，采取有效措施妥善处理。
（2）岩溶路基：
本工程DK2170+800~+839.13段路基全范围地基深层为石炭系中下统壶天群（C2-3h）灰岩、白云质灰岩地层，其岩溶发育，初步设计采用水泥、水玻璃双液注浆加固，加固深度为进入基岩面至少6m以及至溶洞底板下1m。
此方案应该是可靠的，实际施工中应注意进一步探明溶洞发育情况，准确确定注浆加固范围。
（3）软质岩顺层路堑：
本工程中的DK2173+900.78~DK2174+127.40段深路堑与DK2177+909.70~DK2178+180.00段深路堑均以软岩层为主，并均存在顺层结构，易形成软弱结构面，设计考虑采用路堑挡墙及护墙进行防护。
施工中应严格注意开挖，防止软弱岩层发生坍塌，同时密切注意挡墙地基承载要求，并且山体开挖后，要立即组织挡墙施工，以尽快封闭开挖暴露面。
2.4、确定过渡段范围
本工程由桥梁、路堤与路堑构成，存在路堤与桥台、路堤与路堑连接，按照设计文件设置过渡段的原则，本工程共有3处路堤与桥台连接过渡段，2处路堤与路堑连接过渡段。
具体地点分别为新街河特大桥的北京端桥台与台后路堤连接处设桥路过渡段；DK2174+110左右处设堤堑过渡段；郭塘特大桥的北京端桥台与台后路堤连接处设桥路过渡段；郭塘特大桥的广州端桥台与台后路堤连接处设桥路过渡段；DK2177+930左右处设堤堑过渡段。
2.5、沉降观测方案
高速铁路路基沉降观测是一项系统的、连续的、长期的工作，自路基填筑开始直至铺设无碴轨道前。
在路基施工过程中沉降观测是路基动态设计及计算工后沉降的依据，根据沉降观测资料及沉降发展趋势、工期要求等，及时修改设计，变更地基补强或施工工艺方案，采取相应的措施。
而在铺设无碴轨道前，对路基的稳定性进行评估，确认路基沉降满足设计要求后才允许进行轨道施工。
系统的路基沉降观测包括路基边桩位移观测和地面沉降观测，采用符合精度要求的仪器设备进行。
当然，施工过程中，应该委派有经验的施工人员沿着线路巡回观察路堤外貌的微小变形、微小裂缝及其他发展情况，观察路堤坡脚附近地面的微小隆起和出水现象等。
（1）边桩位移观测设置
边桩用来观测土的侧向位移植及其发展趋势，从而判断地基的稳定性。
边桩一般采用100mm×100mm×1000mm的硬木制成，使用时打入土中，桩顶露出地面2~3cm，并在桩顶钉一小钉，以备观测用。
边桩按顺线路方向在路堤坡脚外侧2~10m范围布置1~2排，桩与桩间距以10~20m为宜。
每排位移边桩两端，在不受荷重影响范围以外设置混凝土固定桩。
图1地面沉降观测板
（2）地面沉降观测设置
地面沉降观测用来地表的总沉降量及沉降量随填土增高和时间的变化情况，从而判断地基的稳定性。
观测采用地面沉降板进行，沉降板如图所示，在60mm×800mm×800mm的木底板上联接40mm×40mm的方木观测杆。
观测杆每杆长1.5m，上端包有铁皮接头，以便随填土高度的增大而接长。
观测杆外面套一PVC保护管，管端作成楔口形以便接长。
安装沉降板前需将地面整平，以便保持木底板的水平及标杆的垂直。
在填土高达1m以后，根据填土部分的压缩量，将套管上拔一定距离，以免由于填土部分的压缩而影响地面沉降数值。
（3）位移和沉降观测
位移及沉降应用精度较高的经纬仪、水平仪进行观测，观测精度准确到1mm。
在施工期间一般每一填筑层应进行一次观测，在沉降量急剧增大的情况下，每天应观测2~3次。
如果两次填筑间隔时间较长，每3天至少观测一次。
边桩位移观测绘制“填土高度~时间~位移量”关系曲线图，地表沉降观测绘制“填土高度~时间~沉降量”关系图，通过记录数据，随时分析路基稳定情况。
当路堤经过分层填筑达到设计标高或达到预压高程后，前2~3个月内，每5天观测一次，三个月后7~15天观测一次，半年后一个月观测一次，直到待有关人员分析评价记录数据认为路基已经稳定后方可停止观测。
实际施工中应注意，沉降观测是利用与沉降板连接的沉降杆进行的，沉降观测板埋设后，在路基填筑过程中，沉降观测杆经常受碾压机械的碰撞，甚至损坏，影响观测精度和工作的正常进行，特别是在基床表层施工时，多采用平地机、摊铺机，这些大型机械更易损坏沉降观测杆。
如果沉降观测数据不连续、不完整，与实际不相符将影响推算资料的准确性。
为保证观测资料的准确性和连续性，一方面要注意保护工作，同时受损后要及时恢复。
2.6、压实检测方案
为了保证土工构筑物的填料达到设计压实标准，在确定压实机械后，关键是怎样有效地检测施工过程中填料的压实质量。
参照秦沈客运专线压实检测经验，针对不同的填料采用不同的压实控制指标，基本原则是：
（1）对于细粒土、砂类土，采用灌砂法或核子射线法检测压实系数和孔隙率，采用K30承载板检测地基系数，按压实系数和地基系数双重指标控制。
（2）对于砾石类土、碎石类土，采用灌水法检测孔隙率，采用K30承载板检测地基系数，按孔隙率和地基系数双重指标控制。
（3）对于填料为级配碎石的路基基床表层，除检测其孔隙率和地基系数外，还得采用动态变形模量测试仪检测Evd值，按三指标控制。
2.7、基床表层与相关附属设施施工配合
与路基基床表层相联系的线路相关附属配套设施种类繁多，之间施工会产生交叉干扰，应当采取合理的施工顺序以及相关措施，以减少或避免附属设施施作时损坏和危及路基的稳固及安全。
基床表层及附属设施施工时主要注意以下几个方面：
（1）基床表层施工前，先施作下列设施：
设置路屏障地段的路屏障基础；接触网支柱基础及拉线地锚；综合接地的贯通地线（与路基同步施工）；排水井及其PVC横向排水管。
（2）为防止基床表层填料向两侧滑落以及压实后的扰动，在填筑表层前应先砌筑好两侧干砌片石护肩。
（3）基床表层填筑完成压实后，施作下列设施：
反开挖安装通信、信号及电力线路的电缆槽（电缆槽为预制件）；反开挖施工各种电缆的手孔和埋设过轨钢管。
（4）待线上工程轨道板的混凝土底座施作完成后，其双线间的空隙采用C15混凝土现浇填充。
待轨道板铺设完成后，其双线间空隙采用碎石填充平整，并在碎石与混凝土接触面沿线路纵向铺设PVC透水管，透水管与排水井相连。
最后在线路两侧即轨道板和混凝土底座的两端用碎石按1：
1.5坡率回填并用C15混凝土封面。
（5）对于有关试验使用的试验预埋元器件，应按照起用途在路基施工过程适当时机进行埋设，避免出现后期开挖现象。
（6）在附属设施先施作后填筑基床表层时，应注意压实时对结构物的破坏，在结构物周围可采用小型夯实机械压实；同样，先填筑基床后反开挖施作附属设施，回填后也应小型机械夯实。
（7）目前，高钻进定位精度的非开挖技术与装备，在国外已较成熟，国内也大量应用于城市管道施工中，完全可以用来解决铁路四电等设施的施工安装，不会对路基造成破坏而影响路基的稳固与安全。
3、总体施工组织进度安排
路基工程全长536.05m，被两座特大桥分为三段，在整个试验段7.38km全长范围分布。
为便于施工安排，根据工程自身特点，按工作内容将路基工程分为地基处理、路基填筑、路堑开挖、过渡段填筑、基床表层填筑、附属工程施工以及路基沉降观测等等。
按照专业化施工的原则，考虑实际工作量的大小，计划整个路基工程安排四个专业队伍组织施工，即一个地基处理中的岩溶注浆施工队、一个土石方施工队和两个附属工程施工队，其中附属工程施工队一个以砌石圬工为主，另一个以混凝土圬工为主。
本工程整个路堑开挖土石方均不可以用作路基填料，全部按弃方处理，弃至业主指定位置或与当地政府协商选择弃土场。
本工程路基建筑材料分别有改良土、级配碎石、级配碎石加水泥以及混凝土等，这些材料均须经过加工厂按一定的配比拌和生产。
从工程实际情况考虑，混凝土利用桥梁拌和站统一供应，而路基填筑用改良土和级配碎石等建立粒料集中拌和站。
粒料拌和站设在DK2173+900.78~DK2174+127.40段路基附近适当位置。
整个路基工程施工工期安排要综合考虑其他工程的干扰和需要，如桥路过渡段填筑需要等桥台施工完成后才能进行，而路基要及时交与线上工程使用，以使线上工程有足够时间。
另外，要考虑路基需要连续进行沉降观测，应预留出路基沉降稳定时间。
考虑各种因素，路基主体安排在正式开工后3个月内结束，附属工程可适当滞后。
路基工程总体施工进度横道图：
序号
工程项目
时间（月）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
施工准备
2
地基处理
3
路堑开挖
4
路基填筑
5
过渡段填筑
6
基床表层填筑
7
附属工程
8
沉降观测
4、主要施工资源配置
4.1、施工机械设备配备
路基工程主要施工机械设备配备表
序号
机械设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
挖掘机
PC300
台
3
2
装载机
ZL50
台
1
3
推土机
TY160
台
1
4
平地机
PY180
台
1
5
压路机
YZ18GD
台
2
6
自卸汽车
黄河362
台
15
7
潜孔钻机
CM220
1
8
洒水车
CA141
台
1
9
油罐车
EQ140-1
台
1
10
粒料拌和站
台
1
11
砂浆搅拌机
YCW-120
台
2
12
混凝土拌和站
JS1000
台
1
和桥梁共用
13
混凝土罐车
6m3
台
2
和桥梁共用
14
混凝土输送泵
HBT60
台
1
和桥梁共用
15
汽车吊
QY16
台
1
和桥梁共用
16
插入式振动棒
HZ50
台
10
17
地质钻机
ZY-150
台
5
18
灰浆搅拌机
台
3
19
双液双浆注浆泵
BW250
台
3
4.2、测量试验仪器设备配备
路基工程主要测试仪器设备配备表
序号
仪器设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
全站仪
徕卡
台
1
2
经纬仪
J2
台
2
3
水平仪
S2
台
3
4
核子密度仪
MC—3
台
1
5
K30平板载荷试验仪
自重式
台
1
6
地质雷达
KDL-3
7
灌砂筒
台
1
8
动态变形模量测试仪
台
1
9
土壤自动击实仪
台
1
10
土壤手动击实仪
台
1
11
土壤液限联合测定仪
台
1
12
土壤含水量快速测定仪
台
1
13
土壤分析仪
FB-2
台
1
14
土壤渗透仪
台
1
15
土壤膨胀仪
台
1
16
土壤硬度计
台
1
17
土壤贯入阻力仪
WY-4
台
1
18
真空泵
2X-2
台
1
19
十字板剪力仪
电测式
台
1
20
无侧限强度仪
量环式
台
1
21
岩土分析仪
台
1
22
砂浆稠度仪
分层读仪
台
1
23
静力触探仪
CLD-1
台
1
24
剪切试验仪
DSJ-1
台
1
25
水泥、混凝土、砂石料类试验仪器
套
1
同桥梁共用
26
27
4.3、施工管理人员配备
路基工程主要施工管理人员配备表
序号
管理岗位
人数
工作职责
备注
1
队长
4
全面负责生产
共4个专业队
2
技术主管
4
全面负责技术工作
3
质检员
4
负责质量检查
4
测量人员
8
负责测量放样、检查、沉降观测
5
试验人员
4
负责检测、试验
6
机修人员
4
负责机械修理
5、主要施工工艺方法
5.1、岩溶注浆
5.1.1、设计要求
DK2170+800~+839.13段路基地势平坦开阔，水塘密布。
地层自上而下为粉砂、砾砂、粉质粘土以及微风化灰岩，灰岩中岩溶发育，局部溶洞，设计要求对该段地基进行注浆加固处理。
为进一步探明岩溶发育情况，正式施工前，采用地质钻机在岩溶地区钻部分勘探孔以揭示具体地层情况，并明确注浆加固范围。
岩溶注浆加固按以下要求进行：
（1）根据先导勘探孔，加固深度确定为岩土界面以下6m，即孔深潜入基岩6m；
（2）钻孔过程中若遇溶洞，应至溶洞底板下1m为固结范围；
（3）注浆套管嵌入基岩0.5m，用水泥砂浆固结成一体；
（4）注浆孔开孔孔径≮φ110mm，终孔孔径≮φ91mm；
（5）采用双液注浆，水泥用Po42.5，水玻璃38~43Be’，模数2.4~3.0，水灰比0.8：
1~1：
1，但对于全充填溶洞一般采用单液注浆；
（6）注浆压力参数，灰岩中为0.1~0.3MPa，岩土界面附近加大至0.3~0.5MPa。
5.1.2、施工过程
（1）施工准备：
清除地表草皮，平整地面场地，四周挖好排水沟，建立排水系统，并在适当位置设集水池，便于污水存放，防止对周围环境造成污染。
本段路基因处于水塘中，应先施工草袋围堰、抽水、清淤，再回填A、B组填料或改良土至适当高度便于钻机作业为度。
（2）测量定位：
对平整后的地面进行高程、中线测量。
按设计要求布孔，注浆孔采用“梅花型”布置，
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