填砂方法

2024-08-12

填砂方法（共9篇）

填砂方法篇1

砂弹的弹体使用惰性装填物代替炸药, 其他结构特征量如质量、质心位置同实弹保持一致[1]。相对于实弹, 砂弹的安全性高, 因此广泛应用于火炮、引信等武器及零部件的定型试验。砂弹装填优劣对弹体结构特征量影响较大, 是试验数据能否准确可靠的重要因素。

目前, 填料配置是砂弹质量控制研究中的重要内容。崔雪峰[2]等通过调整树脂、石英砂和固化剂比例实现填料强度可控, 并提出砂弹质量装填控制方法;韩冲[3]等提出由石英砂、黏结剂、固化剂、偶联剂等成分组成的新型填料, 并经过试验验证。

在实际改装操作过程中, 填砂的强度往往能够满足试验要求, 但由于在混合、装填操作中主要依赖经验, 密度一致性不能可靠保证。因此, 有必要对砂弹装填密度一致性的控制方法进行研究。

本文在对混砂比例、振动时间等因素进行研究的基础上, 分析了影响砂弹装填密度的因素, 提出了砂弹装填密度一致性可靠操作方法。

1 填砂密度变化规律

1.1 装填参照原则

根据柔格里公式[4], 弹丸外弹道自转角速度衰减变化规律为

式 (1) 中, ω为时间t对应的自转角速度;ωg为膛口自转角速度;L为弹体长度;D为弹体直径;I为极转动惯量, k为修正系数, 文献[4]建议k取0.9。

依据转动惯量公式I=∑mr2, 如弹体内砂子分布不均匀, 必然导致转动惯量发生变化;对于不同弹重符号弹丸按照同一重量值装填同样致使弹体内密度相差较大。根据计算, 不同弹重符号弹丸按照相同重量装填, 转动惯量的差值使角速度变化超过1%, 其射击结果与实弹试验结果差异较大。

在实际的操作中, 参试人员的动作力度、方式均影响填砂质量, 效果也各不相同。为此, 寻找一种不依赖于经验的标准操作方法, 且调整填砂密度使其与炸药密度一致按照原弹重装填更接近于弹丸实际情况。

1.2 砂弹装填要求

砂弹改装对填砂的主要要求: (1) 与弹体结合牢固, 不易松动; (2) 具有良好的强度; (3) 在弹体内分布均匀, 密度基本一致。填砂由树脂、固化剂、砂子配制, 其中树脂与固化剂反应生成网状物, 粘连砂子颗粒, 并与弹体结合。填砂密度则受填砂混和比例、装填过程施加的外力、振动时间等多种因素影响, 其中填砂混合、振动是可以进行有效控制的环节。

装填过程中, 实现填砂密度可调并确保操作可靠, 则装填的质量就可以有效控制。由于相同体积的粗砂比细砂质量重, 即粗砂的表观密度比细砂大。砂子在振动条件下, 体积变小, 密度变大。因此, 基于实现密度可调的目的, 在对填砂密度因素进行分析的基础上, 本文从混砂比例、振动时间两个方面进行了实验研究。

1.3 填砂密度实验

实验选用粗砂为15目, 细沙为30目。粗砂在砂子总质量中的比例以5%递增, 共计完成21组实验;每组混入特定比例的树脂及固化剂, 并搅拌均匀;振动装置选择双驱动电机振动平台, 振动力为6 k N。混合均匀后, 测量填砂的密度。定义未进行振动的填砂密度称为虚密度, 进行30s时间振动的填砂密度称为实密度。如图1所示。

由图1可知, 虚密度随粗砂比例的增加而不断增大;实密度在比例为0和1时较小, 在比例为70%时取最大值;定义虚密度与实密度之间区域为密度禁带。对虚密度和实密度进行拟合[5], 得

式中, ρ虚为虚密度;ρ实为实密度;x为粗砂占砂子总质量的比例。

虚密度与实密度存在密度禁带, 相同比例的填砂在振动过程中密度逐渐变大。在粗砂占砂子总质量比例为50%的条件下进行振动实验, 将填砂装入容器并进行振动, 时间分别为1s、2 s、3 s、5 s、10 s、20 s、30 s, 测量其密度, 如图2所示。

由图2可知, 在振动的初始阶段, 密度变化较快;随时间的增加, 密度的变化减缓并最终趋近于一恒定值。可以推知, 每一比例对应的填砂在振动条件下均有相同的变化趋势。对数据进行拟合, 得

式 (3) 中, ρ为填砂密度;t为振动时间。

2 填砂密度控制方法的应用

2.1 填砂密度控制方法在A型装药弹丸改装中的应用

在某改装任务中, 随机选择5发弹丸, 测量弹丸倒空前及倒空后质量, 计算二者差值为装药质量;向倒空弹体内倒水至装药高度, 称量水的质量, 计算得到弹丸容积;装药质量与弹丸容积比值为装药密度, 结果如表1所示。

由表1可知, A型装药的平均密度为1.7 g/cm3, 处于填砂实密度范围内。对实密度拟合公式等于装药密度的方程求解,

得x1=0.43, x2=0.85, 即在粗砂比例为43%和85%的情况下, 填砂的实密度等于A型装药。

装填的目的是保持与原装填物一致的特性, 因此填砂在弹体内均匀密实性越高, 则改装的效果越好。通过对比例为43%和85%的填砂振动30 s后进行CT扫描, 结果如图3所示, (a) 、 (b) 的图像大小为512×512。CT扫描灰色区域所示为填砂, 白色区域为空隙。扫描图中灰色面积越大表示填砂越密实。使用工业CT图像处理系统4.0软件计算图3填砂区域平均灰度, 其中比例0.43为75.3, 比例0.85为97.1, 而空气区域平均灰度为179.4。平均灰度反应单位面积填砂占有率, 平均灰度越高, 则单位面积占有率越小, 故可知比例0.43的填砂更密。因此, 在实际的操作中, 应取粗砂比例为43%。

2.2填砂密度控制方法在B型装药弹丸改装中的应用

在某改装任务中, 测量了9发弹丸的装药密度, 计算结果如表2所示。

由表2可知, B型装药密度约为1.5 g/cm3, 处于密度禁带之中。

为使填砂的密度等于B型装药的密度, 可以采取振动的方式。根据实验数据及拟合式 (1) 、式 (2) 、式 (3) 计算可知, 粗砂比例为50%的填砂需要振动1 s, 该时间太短无法确保操作可靠性。经过分析计算及实际验证, 粗砂比例在0~20%, 95%~100%并且经过5 s以上时间振动可满足密度要求。

3 结束语

填砂密度控制方法应用砂弹装填过程中, 对装药密度处于虚密度及实密度区域内的弹丸进行装填, 可根据拟合公式计算混合比例;装药密度处于密度禁带的弹丸, 可对填砂进行有限时间的振动。同时装填应按照原弹重符号进行装填。试验中的A型装药, 粗砂比例选择0.43, 同时填砂振动30密度符合要求;对于B型装药, 粗砂比例为0~0.2, 0.95~1并进行5 s以上振动。由于装填密度随压强变化而变化, 对于其他装药密度可综合采用混合比例及振动方法达到所需的密度要求。

摘要：针对弹丸改装试验中, 砂弹装填密度一致性不高的问题, 提出了一种密度可调的方法, 探讨了通过调整粗砂、细砂混合比例及振动时间以控制密度, 实现两种不同装药弹丸装填的应用。分析表明, A型装药的弹丸填砂在粗砂比例为0.43并振动30 s以上时可满足密度要求, B型装药弹丸的填砂应采用混砂比例为00.2、0.951并进行5 s以上时间的振动。

关键词：装填密度一致性,密度控制,混合比例,振动时间

参考文献

[1] 中国华阴兵器试验中心.弹药改装.华阴:华阴兵器试验中心, 2007:15—16

[2] 崔雪峰, 郭敏, 喻长春, 等.新型砂弹填料装填质量控制方法研究.军械工程学院学报, 2007;19 (6) :49—52

[3] 韩冲, 赵晓利, 钟伟君, 等.新型砂弹填料配方研究.科学技术与工程, 2009;9 (19) :5792—5794

[4] 引信设计手册编写组.引信设计手册.北京:国防工业出版社, 1978:27—37

[5] 石辛民, 郝整清, 等.基于MATLAB的实用数值计算.北京:清华大学出版社, 北京交通大学出版社, 2006, 146—148

公路填砂路基施工问题研究篇2

【关键词】高速公路；填砂路基；检测

1.高速公路填砂路基施工

1.1原材料控制

路基填料最小强度要求应控制上路堤（0.8-1.5m）4%，下路堤（1.5m）3%，含泥量应小于5%。应采用中砂或细砂，最大粒经应小于1.5mm，其液限应不小于50%，塑性指数不小于26，有机质含量不超过5%等。

1.2清表碾压

根据设计及施工规范要求首先对预制场恢复原貌，将路基范围内树木等进行砍伐或移植，将范围内的垃圾、有机质残渣以及地面下草皮、农作物根系等表土给予清除，清表以清至硬土为准。清理完成后对其填前硬化使其密度达到规定要求。

1.3路基降排水

由于路基施工工期较长，施工期间雨水易对其造成较大冲刷，因此在施工前应做好路基排水工作，一般应先在开挖路基两侧排水沟开挖深度一般在0.8-1.0m，宽度一般在1.0m左右范围内，排水沟应通至附近水塘等处；或采用渗水盲沟作为降排水措施，其一般采用黏土、亚黏土等自身隔水性能较好的土体作为下封层，首先应将路基范围内土体挖深至一定深度，确保底部土体强度符合强度要求。之后回填下封层用土以对原来土体进行改良，下封层使路基渗水沿纵、横向渗水盲沟集中排放到路基边沟以避免路基底层长期被水浸泡而发生沉降现象。

1.4砂的运输

在已经验收合格的路堤表面填砂时应先在表面洒水来保持已填筑砂层的表层砂的含水率不小于10%，若运输过程中出现较深车辙时则应用推土机给予整平碾压以保证自卸车将砂运至指定地点，由于砂无黏结性。因此运输车辆应将砂卸在路基边部，而严禁用承载车辆在已经压好的路基上卸车、调头等。

1.5砂的摊铺和平整

砂的摊铺应按照中心低、路侧高的原则进行，施工中每个作业段的长度应控制在400-500m范围内或以路基盖板涵作为作业段划分点；施工中砂的松铺厚度系数平均在1.13左右，其松铺厚度不应超过40cm；为保证对路基的充分压实，其填筑摊铺宽度应确保宽出设计宽度50cm，在填筑第一层、第二层砂时其施工横坡应控制在1.5-2.0%范围内，逐层升高后其横坡可适当减小，摊铺粗平后的路面呈锅底型，待摊铺粗平整度经检查不超过50cm后则可进行洒水施工洒水可分为人工和机械洒水两种方式待表层砂含水率升至10%及以上后应用平地机仔细平整。平整结束后则用振动压路机将路堤静压一遍振压两遍以保证洒水车可直接在砂层上行使洒水。对于局部含水量偏低的部位应在压实前或压实过程中采用水车或水泵进行补充洒水至压实的最佳含水量。

1.6碾压方法

一般路基通常采用压路机进行碾压即可达到预期效果，但对于填砂路基而言由于其几乎无粘性，且为一种散状材料，本身由固态、气态、液态三项组成。具有凝聚性极差的特点。因此对其而言过分碾压反而影响其碾压效果，因此填砂路基一般采用洒水碾压或雨后碾压，洒水碾压须保证充足水源，之后用水泵浇灌填砂使其基本处于饱水状态，之后在其附近开挖试坑，坑内放置具有过滤作用的网状过滤层。之后用小型抽水机将多余的水往上抽，直至抽水不上为止。将其放置一两天后可采用轻型振动式压路机进行振压，振压过程中控制其含水量在10%左右压实遍数应视情况而定若工期允许，则可反复进行上述工序以保证质量，亦可采用前后驱动振动压路机进行碾压，其最大松铺厚度应控制在40cm左右。

1.7施工质最控制要点

不同砂厂的砂质不一致，而会导致其填料性质差异较大，施工中不易对施工质量进行控制，且对检测数据的收敛性易产生较大影响，因而在施工中应避免砂土混填。

对于成型路基应保持其一定的含水量以免由于天气干燥导致路基松散。车辆行使沦陷而增加施工难度，尤其是表层易失水过快而干燥，在施工车辆及机械的作用下在顶层产生碾压与扰动而导致该层填料松散，对于该类现象应重新补水碾压。

大量触探结果表明，大部分区段均存在路基边缘密实度教路基中央部位低的现象。因此若路基边缘距路堤边较近其相对覆盖土压力则较小，因此应特别注意路基边缘填筑的压实度。必要时采取适当措施给予补强。

可采取在砂料场进行充分洒水湿润后再运至施工现场以减少现场洒水工作量以利于施工和碾压质量的控制。

正式施工前应先铺筑一段长度不小于100m的试验路段，并对其进行现场试验实现其达到规定的压实度等要求时详细记录压实设备的类型、最佳组合方式、碾压遍数及碾压速度以及每层材料的松铺厚度、材料的含水量等便于为后期大面积施工提供参数和依据。

2.填砂路基检测方法

2.1干密度检测

确定最大干密度。对于无凝聚性的粗粒土其紧密程度可用相对密度来表示。具体试验应采用相对密度试验法以确定最大干密度、最小干密度等参数其最大干密度一般采用振动台法或振动锤击法，由于振动锤击法教振动台法所得数据安全系数较大，因此国内常采用振动锤击法作为标准方法，最小干密度的测定则采用漏斗法、量筒法和松砂器法等。

2.2压实度检测

对于纯砂或粘聚性差的砂性土一般采用灌砂法检测，其压实度其基本检测步骤为灌砂筒量砂标定、选点、挖试坑、灌砂、称量、数据整理但具体施工中为了保证满足测试频率。做到不漏检，并不影响机械化施工进度，因此常采用核子密度—湿度仪配合灌砂法检测路基的压实度。最后用灌砂法校核检测结果。

2.3含水最检测

一般采用烘箱烘干的方法检测含水量，但由于烘干需要较长时间亦可采用微波炉进行烘干，其具体实施是采用高温档微波时间控制在15min左右。

2.4沉降观测

在填砂路基施工完成后应按每隔100-200m设一个点每天进行一次沉降观测，观测至不再发生沉降为止，其不发生沉降的标准为每3天观测值变化小于1mm为准，之后方可进行验收或下道工序施工。

2.5检测质量控制要点

施工中应采用多种方法来确定较为精确的压实度检测值，以控制其质量其最佳组合方法为锤击法与振动法联合使用；若采用漏斗法检测旧时由于其收漏斗管径限制，因此该方法仅适用于较细颗粒的砂样，而对于较粗粒经砂粒则不适用。

对于桥涵台背等特殊部位，由于其回填砂工作面小，因此在水冲密实后应尽量扩大工作面进行碾压或采用手扶式振动夯进行人工夯实以保证较好的密实效果。

检测过程中应保证砂的含水量控制在10%左右，以保证其压实度效果。

3.结语

在目前国内缺少较为理想的路基填料时，砂作为一种较少的填料被广泛应用于高速公路填筑中。由于砂本身低私结性和不易密实的特性，因此，其施工质量控制不到位，则易造成后期路面开裂，而影响其适用功能。因此，在施工中应紧密配合检验工作，以保证其施工质量和检测质量，最终实现路面的经济效益和社会效益。

【参考文献】

填砂方法篇3

1 工程概况

大港油田庄海4×1海上人工井场工程挡浪墙灌注桩基础共132根,桩径80 cm,桩底高程-30.0 m,桩顶高程1.1 m,灌注桩纵向间距5 m,横向间距3.6 m。地质条件为高程-3.3 m左右现状海底,海底至1.0 m为人工填筑的中粗砂,1.0 m～2.2 m为填土。

本工程成孔有三个施工难点:

1)桩基要穿过厚度4 m～5 m的中粗砂层,由于受潮汐影响,砂层中水位变幅较大,同时填砂中有大块漂石,桩位处可能有抛石棱体施工时散落的块石;

2)人工井场西北角及东南角分别有6根桩分布在抛石棱体及倒滤层范围内,抛石体厚度达5 m;

3)本工程开工时间为11月中旬,整个工程冬季施工。

2 成孔方法分析

2.1 人工填砂基础成孔

根据现场的实际情况初步选择了人工挖孔+回旋钻孔、冲击钻孔+回旋钻孔、钢护筒护壁+回旋钻孔、回旋钻机钻孔换特制钻头处理障碍物+钢护筒护壁等施工方法。下面就各种施工方法分析如下:

1)人工挖孔+回旋钻孔。

人工挖孔+回旋钻孔的成孔方法是对于上部填砂层进行人工挖孔,因受潮汐影响成孔中极易塌孔,故需随挖孔随护壁。天然海底以下采用回旋钻机成孔。

对基础表面进行平整后进行桩位的精确放线,经核验后,进行人工挖孔施工;为便于下部回旋钻机成孔,挖孔部分孔径加大10 cm,采取分层开挖、逐节支护的施工方法,由于桩孔侧向水压力较大,为防止孔身侧向涌水,桩孔采用10 cm厚的C20混凝土护壁;混凝土护壁纵向搭接10 cm,为保证接缝严密,混凝土在浇筑中振捣密实,使海水从孔身侧向无法进入孔内;根据海水潮汐情况,配以水泵抽水保证人员作业。挖孔至天然海底后,用钢钎检查海底是否还有散落的块石,同时确保挖孔混凝土护壁底高程低于天然海底20 cm～30 cm。挖孔采用人工辘轳或卷扬机出渣,施工中要确保安全。人工挖孔护壁完成后,就位回旋钻机进行海底以下部分的成孔。

人工挖孔+回旋钻孔的方法因障碍物处理彻底,工程质量易于保证,成本低、一次成功率高,因能挖孔与回旋钻孔流水作业,耗时少,可缩短工期。但由于本工程桩径小,不利于挖孔作业,如加大上部孔径将增加护壁及灌注桩的工程量;又因为本工程为冬季施工,天气寒冷人工作业困难,同时冬季气温太低而护壁结构太薄不利于保温,护壁混凝土质量无法保证,且混凝土强度上升慢影响工期,故在本工程中无法采用此种成孔方法。

2)钢护筒护壁+回旋钻孔。

此方法为保证钻孔正常进行,先埋设钢护筒,钢护筒采用直径1.0 m,壁厚8 mm的螺旋钢管、高6 m,下沉方法为振动锤击下沉。钢护筒与电动振动打桩锤的连接采用“法兰+焊接”的刚性连接方式,准确调整振动锤位置,使其重心在钢护筒的中心位置,用25 t吊车作为起吊设备。桩位放样完毕,经复核无误后,进行人工预挖孔,孔径略大于护筒外径,挖深1 m～2 m,然后垂直起吊钢护筒到预挖的孔位中。

经计算拟采用30 kW电动振动打桩锤。钢护筒下沉前,做好一切准备工作,以保证钢护筒下沉工作的连续进行,保证钢护筒能顺利下沉到海底原状土中去,尽量减少中途的停顿时间,防止砂层固结,加大下沉的阻力,从而增加下沉的难度。下沉至设计高程时,人工挖出护筒内砂子,进行下一步的钻孔作业。混凝土灌注完后,在钢护筒顶部重新安装振动锤,开动振动锤,用25 t吊车作为起吊设备将钢护筒徐徐拔出。

钢护筒安装完后的钻孔工艺与人工挖孔+回旋钻孔施工方法的回旋钻孔相同。此种成孔方法与人工挖孔+回旋钻孔方法相似,容易保证工程质量,但可能由于砂中漂石及孔底的块石影响致使护筒下沉困难或发生偏斜,同时此种方法需要的设备较多,包括七种设备和振动锤击设备。

3)回旋钻机钻孔换特制钻头处理障碍物。

此种方法为直接采用回旋钻机钻孔遇障碍物后换特制钻头进行处理,成孔后为防止安放钢筋笼或浇筑过程中上部砂层坍塌,下钢护筒护壁或安放钢筋笼时在孔壁放置三根直径小于钢筋保护层的钢管(一般脚手架钢管直径38 mm)护壁。回旋钻机以反循环为主,当漂石直径小于钻杆直径时可由泥浆泵吸出,较大不能吸出的由钻头挤入土层,对于部分孔位中的探头石,采用上下反复扫孔将漂石挤入土体或将其从孔壁脱落再由泥浆泵吸出或挤入孔壁,对于影响钻孔进尺不能吸出且不能挤入孔壁的块石或大漂石则采用更换特制的螺旋捞石钻头清除。

对于极少数不能用上述方法解决的,采用开挖的方法清除障碍物重新钻孔。

此种成孔方法使用设备少,工艺简单,施工速度快、成本低、不需事前护壁处理,便于冬季施工,适于块石等障碍物比较少且体积较小的孔位。但当遇到体积较大的障碍物时处理复杂,有时只能移钻,采取开挖处理;同时由于部分块石等障碍物随钻头跟进造成扩孔,混凝土灌注充盈系数偏大(平均为1.2)。

对于本工程因为填砂中大块漂石及散落块石比例较小(根据完工后统计结果障碍物的比例占到30%),而大部分的障碍物可以采取换钻头方法处理,最后只有5%的孔位采取了开挖处理的方法。

2.2 抛石基础成孔

抛石基础均为块径30 cm～100 cm的大块石,深度5m～6 m,根据现场情况初选了开挖安装钢护筒后回旋钻机钻孔,冲击钻钻孔+钢护筒,冲击钻+回旋钻钻孔等施工方案。

1)开挖安护筒+回旋钻孔。

根据桩位的粗略位置,进行块石的开挖,开挖由挖掘机施工,开挖至海底后精确确定桩位,桩位确定后安放事先准备好的钢护筒,钢护筒直径比设计桩径大20 cm,钢护筒底部砸入海底50 cm,顶部与场地顶标高齐平,上部用四根拉线固定,钢护筒就位固定垂直后回填块石,块石回填时护筒四周应均衡上升以免钢护筒移位或偏斜。回填后平整场地就位回旋钻机进行钻孔作业。成孔灌注混凝土后钢护筒留于抛石体中。

此种方案应将钢护筒埋入海底,确保了下部钻孔时孔内的水头,不易塌孔且护壁泥浆没有特殊要求,成孔质量较高。但由于大开挖,施工复杂繁琐,施工成本高,成孔时间长,本工程抛石基础的桩位少且比较集中故采用了此种方法。

2)冲击成孔+钢护筒。

冲击成孔即采用冲击钻冲孔至孔底,冲孔至海底后,因块石孔隙与海水连通必须安放钢护筒护壁,以保证孔内水头,防止海底以下钻孔时塌孔。因抛石不同于天然岩基,冲击过程中很容易发生孔位偏斜、塌孔;因不少块石一半位于孔内而另一半位于孔外,冲击过程中极易造成孔口坍塌,故需对孔口采取加固措施,加固措施一般采取孔口处3 m～4 m范围内清除抛石50 cm浇筑混凝土,钻机安放在孔口的混凝土基础上进行钻孔作业。

冲击接近海底时,采取结合部位压浆的方法,即沿孔壁对称布置四个灌浆管灌入速凝的水泥浆液,待凝固稳定后再进行钻孔。

此种工艺的关键在于以下几点:保证孔口稳定不坍塌,保证抛石与海底淤泥层结合处不发生连续垮塌,下部施工时保证孔口内水位。

3抛石、换填砂基础成孔泥浆的制备

1)海水泥浆的配制。

由于海水中含有浓度较高的Na+,Ca+等阳离子,泥浆中的粘土易凝聚和沉淀分离,因此在泥浆配置中适量地加入纯碱和CMC,使粘土在海水中均匀分散不易发生聚结,并增加泥浆粘度。海水泥浆性能技术指标如表1所示。

2)设置泥浆循环系统。

根据工程实际情况,要解决泥浆漏失问题,必须减少潮汐作用对钻孔的影响,涨潮时需增大孔内液柱压力,退潮时需降低孔内泥浆液面,减少孔内压力,为此用1台5 m3潜水泵随潮位变化控制孔内的液面高度,使孔内泥浆液柱压力随之变化,保持钻孔内外的压力平衡,并及时调整泥浆密度,尽量减少漏浆现象的发生。

综上所述,在复杂地质条件下要根据不同土层、地下水情况、障碍物的大小、工程量的大小、气候等情况因地制宜的确定成孔的方法、机械。

摘要：结合大港油田庄海4×1海上人工井场工程实际情况,针对该工程钻孔灌注桩成孔难点,分别介绍了在沿海抛石、填砂等复杂基础条件下不同钻孔灌注桩成孔方法的利弊及其适用条件,以期指导今后同类复杂地质条件下钻孔桩施工。

关键词：钻孔灌注桩,填砂基础,成孔方法,泥浆

参考文献

填砂方法篇4

关键词：井下作业小修填砂施工技术研究与应用

0 引言

目前我国多数油田开发逐渐步入后期化，即使增产技术明显增加，但其产量仍然比较吃紧。在当前井下作业中，由于填砂工艺不完善，井下环境较为恶劣，对砂面准确程度和精细程度要求较高，很难实现填砂的一次合格化，不仅增加了成本投入，还难以确保井下作业小修施工质量与进度，可能对后期井下生产埋下安全隐患。笔者针对井下作业小修中填砂施工技术进行了研究，从而提高填砂施工技术水平，确保其能在井下小修施工中更好的应用。

1 井下作业小修填砂施工技术的实施原则及基本步骤

1.1 填砂实施原则。油田作为我国重要的资源性产业，随着油田开发的不断深入，油田相关的水井产量增加措施和稳产措施逐渐变多，其中填砂压裂以及填砂挤堵等技术进一步完善。对井下小修作业进行研究，研究出一种密度差填砂法，能较好的弥补传统工艺出现的砂沉问题，确保填砂成功率实现90%以上，大大降低了井下作业者的劳动强度，缩短施工周期，提高原油产量。在井下作业小修中填砂施工技术实施应遵循以下原则：①小溢流井。在小溢流井填砂过程中，必须按照密度差填砂法的基本流程和规范，然后关井沉砂，沉砂所用的时间必须保持在24h之上。②大溢流井。在大溢流井填砂过程中，应根据管井注水沉砂法，确保48h小时连续间断地注水。③普通井。在对普通井进行填砂过程中，往往采用的是高填低冲法，提高填砂一次成功率。

1.2 填砂施工技术基本步骤。在石油井下作业小修工序中，填砂工艺是一种常见的作业工序，但是由于填砂工艺存在一定的缺失，对砂面的精细程度与准备程度要求越来越高。下文对井下作业小修填砂施工技术的实施步骤进行阐述：①前期准备。在井下小修填砂过程中，采用的砂子往往为河砂，由于河砂杂质较多，填砂后可能造成油管的堵塞。因此必须对砂子进行必要的筛选，将砂石中相对较大的鹅卵石去除。也可以将滤网焊接到填砂漏斗上，最大程度将大块的杂质筛选出来，确保油管的通畅。②在实施填砂施工技术中，其管柱下带工具外径应保持在95mm以下，上提管柱2-3m，用大于井筒容积1.5的洗井液彻底洗井，直到进出口水质保持一致为止，确保砂面准确洗井后重新进行井底探测。③上提油管到设计面以上130m左右后，水泥车最小排量送水，将砂子缓慢倾倒，随时对套管出水情况进行密切关注。若套管溢流量较小或者突然没有溢流，应立即停止填砂，等到循环正常或者套管溢流量正常后方可继续进行填砂施工。用清水冲洗填完砂后的井口，停止水泥车送水，填砂施工结束。④将管柱上提到安全位置，提出漏点位置和上部油层位置，如果存在四寸套，应将四寸套提到悬挂器上方。如果没有油层，应将管柱提升到填砂柱2倍位置上方，然后活动沉砂。在沉砂过程中，必须持续活动2h，等到2h过后要每隔30分钟进行一次活动沉砂，其管柱活动时间最少应保持10min。⑤经过24h活动沉砂后，水泥车到位连接好循环管线，缓慢下放管柱探砂面，每下放1m管柱，上提2m，确认管柱无障碍显示后下放所提出的2m管柱，之后仍然按照下放1m上提2m的步骤进行。如果有遇阻显示，应立即停止下放。然后将管柱提出沉砂位置，并连接好循环管线，在实施1周的循环洗井后，继续进行沉砂活动。如果在预计砂面中，管柱没有显示出遇阻提示，在停止下放后，将管柱提出到沉砂位置，连接好循环管线，再实施1周的循环洗井。

2 溢流井填砂方法分析

2.1 对不沉砂的情况，可以将一定的压力打入井内，或者打开注水流程向井内注水沉砂，同时应重点考虑关井沉砂的方式必须有利于油管出油量的提升。

2.2 对于油管有溢流的井，原则上要求必须压井。如果不符合压井条件，出现砂子无法填入时，可以采取以下两种方法：①将油管上提至不向外溢水的位置，利用升降车升至井架向油管缓慢倒砂。在倒砂过程中，根据油管不溢水的相关规范，缓慢下放油管，同时进行砂子的倾倒，待油管放至井口方可实现正常填砂。②如果是人为因素造成油套密度差，首先应从管套替入20方清水，通过油管送入密度较大的压井液，砂子由密度较大的液体输送入油管，使油管液柱压力保持在套管压力之上，同时对套管出口溢流量大小进行严格控制，这样可以实现正常填砂，确保井下小修作业的施工质量。

3 结束语

综上所述，井下作业小修填砂施工技术在各油田得到了广泛的推广与应用，且取得了较好的应用效果，更好的满足了现场填砂施工的各类要求。随着科学技术的不断发展，填砂施工技术得到了飞速的进步，在实际施工过程中，应根据现场施工情况，严格按照施工原则和步骤进行施工，克服砂沉问题，提高填砂的成功率，降低作业人员的劳动强度，确保井下作业小修施工质量安全与进度，切实解决了溢流井填砂沉砂的施工难题。

参考文献：

[1]张明慧，李文东，从玉新.强化井下小修作业质量的若干思考[J].中国石油和化工标准与质量，2012，12：211.

[2]高雨雨.关于井下作业填砂工艺技术的探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2013，22：46.

高寒地区路基吹填砂技术篇5

1.1 工程概况

本次工程道路全长8123.643m, 南起樱花路 (起点K2+596.366) , 中心南北路环岛 (终点K10+720) 。平面坐标采用哈尔滨城市独立坐标系。松花江避暑城东环路 (松江湿地旅游通道四环路至呼口大桥段) 规划红线宽度60m, 采用双向6车道。路基设计采用吹填砂法填筑路基, 路基边坡1:4, 吹填砂过程中需设沙袋围堰构成挡土堤, 挡土堤顶宽不得小于1m, 内坡比1:0.75外边坡与路基边坡相同, 每层高度不得大于2m, 确保边坡稳定。

1.2 工程地质及水文地质

本工程地处北京东路湿地中, 地质粉砂, 最高水位116.5, 最低水位114.5。

2 路基吹填砂设计方案

2.1 前期准备

2.1.1 选用绞吸式挖泥船。

根据该段路基的工程量、排距和路基高度, 本工程选用CS-D型号绞吸式吹砂船, 抽砂深度8-25m, 生产量最大为800m3/h。挖泥船及其附属设施 (拖轮、锚艇) 和其他设备的调遣, 严格执行水利水电行业标准。最佳抽砂地点为松花江支流, 用钢管钻探取砂样, 沙滩下层砂质良好, 属中粗砂和细砂, 含泥量不大于3%, 可以用于吹砂路基填筑。

2.1.2 准备排砂管路。

(1) 准备陆地管1500节和水上浮管2500节, 胶皮街头4000节, 每节管长8m, 总长32000m。 (2) 水上浮筒管线曲度要平缓, 切忌有死弯, 管线长度根据挖槽长度确定, 且留有富余量。为克服水流、风流和吹泥冲击力的影响, 管线采用锚固定。 (3) 陆地管尽量取直线架设, 管道应顺直, 不扭曲, 密水性好。 (4) 水上吹砂管和陆地吹砂管相接处用橡胶管连接, 并用木条做成三角架加予固定, 吹砂管安装前认真检查钢筋的腐蚀, 缺口情况, 接口要牢固, 避免漏砂和漏水。 (5) 陆地管、浮管和挖泥船高压排泥管连接完毕后, 挖泥船开始移锚、移船、下放绞刀挖沙。开始时排泥管出口设置在路基起点和路基纵向中心线上, 并抬高出口1m左右排沙。

2.2 吹填路基施工工艺

2.2.1 测量放样。

测量路基范围内地面高程, 根据图纸设计高程及路基设计坡度 (1:4) 计算出路基底宽, 准确确定出路基中线、边线控制桩 (湿地中使用彩旗) 。按20m断面放出边线控制桩。

2.2.2 基底处理。

本工程采用两种方法基地处理: (1) 地表无积水路段, 清基至砂层后惊醒吹填砂路基填筑。并将清除的腐殖土堆弃在路基坡脚外2m以外, 待吹填路基时可以阻断编织袋渗水, 避免污染周围环境和浸泡农田。 (2) 地表积水路段, 不需清基和围堰, 直接按吹填砂至水面以上50cm, 边坡坡率为1:3.5, 两侧各设6m宽护坡道, 水面以上50cm至路基顶面边坡坡率为1:4。

2.2.3 修筑挡土堤。

沿路基坡脚边桩内侧人工用编织袋装砂, 内边坡为1:0.75, 外边坡与路基边坡相同。每层高度不得大于2m, 确保边坡稳定。第一层吹填砂完成后, 在底层挡土堤内沿纵向每个50cm设一道横向盲沟。在路基上设置拦水坝上每隔20-30m设置一个出水口和临时急流槽, 以排出吹砂带来的泥水。出水口四周和急流槽应铺设塑料布以保护路堤。编织袋内装半袋砂, 沿线分层错缝按1:4坡度码堆压实。袋装砂土码堆前, 在相邻的坡度尺上等高挂线, 以便控制袋装砂土码堆高度和坡度。围堤高度应根据路堤填筑高度确定, 挡水堤应高出吹填高度30-50cm。依据吹填进度情况, 砂袋围堰分开多段进行施工, 垒筑砂袋要分层垒筑, 层与层之间必须错缝, 避免通缝。挡水堤的顶部宽度不小于1m, 挡土堤坚实、不留孔洞, 将吹填砂范围与路基周围环境彻底隔离。

2.2.4 吹填砂施工。

路基吹填宽度采用全幅吹填, 分层进行, 每层吹填厚度未0.6-1m, 从下至上吹, 至下路床顶面, 遵循路基下层厚度大上层厚度小的原则。纵向采用分段向前推进方式进行, 即30m-40m段吹填完成后, 在吹填层上接长管线吹填下一段。定期设专人检测吹填路基压实度。吹填过程中水撼砂效果非常好, 不用压实机械压实就能达到设计压实度要求。吹填施工过程中, 注意控制吹填速度, 加强对围堤的观测, 防止吹填时水流冲跨围堰。如发现围堰局部坍塌或滑移, 应及时采取补救措施。吹填过程中加强对沉降观测, 通过对实测沉降量、沉降速度、侧向位移等资料进行分析, 确定合理的吹填高度和吹填速度。

2.2.5 排水口设置。

排水口位置的选择主要考虑以下两点:第一, 排水口位置距排砂管出口越远越好, 使泥砂流程长, 少排出浑水;第二, 排水口排出的浑水对环境和水质造成的不利影响。在排水沟中段设置沉淀池, 为防止泥砂沉淀淤积, 需使用挖掘机对排水沟及沉淀池进行定期清理, 保证排水畅通。

2.2.6 吹填施工管理。

吹填时路堤采用“慢填加观测”方法施工, 并随时注意路堤的稳定性。加强管道、挡土堤巡查, 掌握管道工作状态和吹填进展趋势;统筹安排水上、陆上施工, 适时调度吹填区分仓轮流作业, 提高机船施工效率;查验吹填筑堤时的开挖土质、泥浆浓度及吹填有效土方利用率等常规项目;控制排放尾水中未沉淀土颗粒的含量, 防止河道、沟渠淤积。

2.2.7 总结。

(1) 通过吹填试验段施工得出:吹填砂填筑路基只能吹填到下路床以下80cm高度, 剩余部分还需按正常土方路基施工, 在正式填筑前需对吹砂路基表面重新整平碾压。 (2) 吹砂路基表面重新整平碾压后, 需检测表层密实度, 合格后方可进行路基土方填筑。 (3) 吹砂填筑路基施工原理与水撼砂类似, 通过高压水头压力作用能够使每1cm吹填的路基达到密实效果;在机械检修间歇灌砂法抽检密率, 合格率达100%, 密实程度比机械碾压效果好, 施工过程中可以不用检测密实度, 施工工艺控制完全可以使路基密实度达到设计要求;查验吹填筑堤时的开挖土质、泥浆浓度及吹填有效土方利用率等常规项目;控制排放尾水中未沉淀土颗粒的含量, 防止河道、沟渠淤积。

3 质量控制

路基压实度采用重型击实标准, 土基回弹模量≥30MPA

路基土最小强度和压实度:

路床顶面弯沉值180 (0.01mm)

4 施工监测

路基吹填砂与机械水撼砂模拟数据对比Æ

现取K7+000-K7+300段全幅进行数据模拟对比:本段长300m, 路基宽60m, 填筑前水面高程114.5, 填方量68000m3, 平局厚度2.5m。

5.1 机械水撼砂

5.1.1 修筑便道。

由于北京路至本段中间是湿地, 距离500m, 本段长300m, 累计需要填筑800m长施工便道.宽8m。前期填筑砂土, 上部为70cm砖渣, 砖渣表面附10cm中粗砂。运输填料使用20m2运输车20辆, 配合1台挖掘机、1台推土机、1台压路机、1台转载机进行便道修筑。

5.1.2 路基填筑。

路基填筑采用又下至上, 由近至远, 由中至边原则, 使用20辆20m2运输车运送填筑, 2台挖掘机, 2台推土机, 2台装载机负责路基初步整形。

5.1.3 机械水撼砂。

待路基初步整形完毕后, 由1台平地机修整, 修整至计划高程后, 人工制作方格, 由于地处湿地当中, 就地取水。在方格内注入水, 进行振捣。第二天水撼完毕后平地机二次整平至设计高程后, 进行压实度检验, 合格后进行下道工序。

5.1.4 便道养护。

路基填筑期间, 过往车辆较多, 新修便道容易破损, 每天1台洒水车洒水养护, 人工配合修补。

5.1.5 统计。

根据上诉工序配合实际工作经验, 模拟出以下数据 (工期, 材料, 人工, 机械) 。

(1) 工期:

(2) 材料:砂土11520m3, 砖渣4480m3, 中粗砂640m3, 砂68000m3。

(3) 人工:

(4) 机械:

5.2 吹填砂:详细施工技术按2-2。

(1) 工期:按600m2/h计算, 每天工作24h。理论需要5天完成, 由于需要前期准备、围堰、排水口且需要安装拆除排砂管道, 延长至15天。工期为2013.7.15-2013.7.29, 预计15天完成。

(2) 材料:砂68000m3, 围堰用砂1000m3, 砂袋20000个。

(3) 人工:

(4) 机械:

5.3 结论

根据上述数据可以明显看出, 吹填砂对比机械水撼砂工期短, 机械人工材料更加节约。

6 结束语

在施工过程中, 通过对路基进行试坑开挖、压实度检测, 测定土、砂及土砂混合部位的压实度均满足规范要求, 表明吹填砂路基的施工工艺及质量控制是成功的。采用路基吹填砂外设围堰的施工模式, 解决了东环路地区施工大量运输填料的困难, 因地制宜采用河砂, 降低了工程造价, 减少土地占用, 缩短了工期, 有可观的经济效益及社会效益, 为今后同类型施工提供了经验。

摘要：哈尔滨松花江避暑城项目地处湿地, 受环境水位变化影响, 机械填砂需修筑多余便道且成本较大, 现采用吹填砂技术。通过理论分析及数值计算, 对路基吹填砂施工进行论证, 文章结合处于松花江避暑城项目路基吹填砂施工, 全面阐述吹填砂施工方法及注意事项, 确保施工及路面运行的安全。

关键词：路基吹填砂,围堰,压实度,施工监测,节约成本,安全性

参考文献

[1]钟宏杰.吹填砂技术在江珠高速公路软基处理中的应用[J].工程与建设, 2009.

[2]李芸, 林敏, 袁海东.基于吹填砂技术的绿色道路建设研究[J].筑路机械与施工机械化, 2014.

[3]李战国, 张务民, 潘凤文.滨海吹填砂和淤泥路基的固化及施工研究[J].武汉理工大学学报 (交通科学与工程版) , 2012.

填砂方法篇6

1.1 工程概况

漳州沿海大通道 (漳浦段) 第一合同段LJ-4标段, 起点桩号为K46+760 (赤湖镇安角村) , 终点桩号为K57+774.024 (赤湖镇亭里村) , 总长11.0475km, 路基填方共约49万m3, 其中路堤部分为填砂, 路床填土。

1.2 试验段的目的

在试验路段填筑过程中, 记录试验路段试验时压实设备类型、最佳组合方式、碾压遍数、碾压速度、工序及每层填料的松铺厚度、压实过程中测量每层压实度, 直至满足设计及规范要求的数据。并根据所记录数据分析, 确定本合同段路基填筑所用压实设备类型、最佳组合方式、碾压遍数、碾压速度、工序及每层填料的松铺系数。

2 施工准备

2.1 包边土试验

取土样地点为K45+600右侧1.5km取土场, 经试验得出液限34%, 塑性指数12, 重型击实标准条件下最大干密度2.07g/cm3, 最佳含水率8.1%。

2.2 砂填料试验

取样地点K47+200-500段, 经检测砂的最大干密度为1.78g/cm3, 含泥量0.6%, 细度模数1.92, 最佳压实含水量:施工含水率在10%~15%之间, 比较适合于压实。

2.3 填前碾压

对原地面进行清表、一遍碾压, 经试验压实度满足规范及设计要求 (>90%) 。具体原地面高程及压实度见附表。

2.4 试验检测方法

经试验比较, 该标段用相对密度试验作为最大干密度的确定方法, 环刀法作为压实度的检测方法。

3 施工方案

本次试验段施工中始终坚持“三线三度”。“三线”即中线、两侧边线, 施工时在三线上每隔20m插一方木桩, 明确中线、边线的控制点;“三度”即厚度、密实度、平整度。控制路堤分层厚度以确保每层的密实度;控制密实度以确保路堤的填筑质量及完工后沉降不超标;控制平整度以确保路堤碾压均匀及在下雨时路堤不积水。

填筑按“三阶段、四区段、八流程”的工艺流程组织施工。三阶段是“准备阶段、施工阶段、整修验收阶段”;四区段是“填砂区段、整平区段、压实区段、检测区段”;八流程是“施工测量 (施工准备、试验、放样) 、地基处理 (清表、碾压) 、分层填砂 (控制厚度) 、摊铺整平 (控制宽度、坡度) 、洒水晾晒 (控制含水量) 、碾压密实 (控制遍数) 、检测签证 (控制压实度) 、路基修整”。填筑工艺流程见图1。

4 施工方案

4.1 砂料填筑

砂料的填筑采用水平分层填筑施工法, 当分成不同作业段施工填筑时, 先施工的填方段应分层留台阶, 以备每个压实层相互重叠搭接, 搭接长度应大于150cm, 以保证相邻作业段接头范围内的压实度。砂料摊铺前堆放在路基的适当位置, 路基边缘及路中心处设置松铺厚度控制桩, 间距20m, 挂线控制摊铺厚度在30cm。

4.2 砂的摊铺和整平

砂的摊铺用履带式TY140推土机按中间高, 两侧低摊铺粗平, 横坡控制在1.5%~2.0%, , 先洒水至砂料含水率不小于10%, 再用推土机平整, 平整结束后立即采用振动压路机碾压, 对局部含水率偏低的部位, 在压实前或压实过程中采用水车或水泵补充洒水至最佳压实含水率。

4.3 路堤洒水

填砂路堤施工, 洒水是关键, 结合现场施工环境, 洒水采用潜水泵和水车人工洒水。水源主要引自附近的水塘和水井。洒水量根据天气情况和碾压前检测的砂的含水率确定。现场洒水时, 将摊铺好的填筑面做成边长约8m的方形框, 用塑料管浇水, 将砂浇透为止或达到最佳压实含水量时, 先两侧后中间进行碾压, 碾压前表面应无积水, 碾压过程中表层砂不液化、不松散, 此时检测砂的含水率, 保证最佳含水率在10%~15%之间。

4.4 路堤压实

填筑面用推土机仔细整平后, 确保砂料在最佳含水率范围的条件下用压路机从低处向高处碾压, 直线段由包边土向路中心碾压, 曲线段由弯道内侧向外侧碾压。碾压速度控制在2~4km/h, 用高频率、低振幅, 直线进退法进行碾压;碾压时, 压路机往返轮迹重叠不小于1/3钢轮宽, 压完整段路全宽为一遍。采用20T振动压路机先静压再振动碾压, 碾压过程中同时测定压实度, 直至压实度达到94%以上。

4.5 计算松铺厚度

路基第一层填筑好后, 在碾压前先用坐标法放出路基中桩, 用石灰分别将路基中线及路基中线在各中桩处的法线方向撒出, 用水准仪测出路基中线各点的高程后, 开始碾压, 直到路基压实度达到各填筑区域规定值并碾压整平为止, 而后采用同碾压前一样的方法放出路基中线, 并用水准仪测出路基中线各点的高程, 然后根据测量结果 (碾压前后相应各中桩的高差) 计算出该层填料的松铺系数。

5 试验数据收集及整理

经过对试验数据进行整理, 得出填砂路基机械组合、松铺厚度与碾压参数如表1。

5.1 压实系数

松铺厚度控制在30cm, 施工时, 进行堆料后, 在30cm高度处挂线, 以此为标准面, 对填料进行摊铺、推平, 用YZ20 (20T) 振动压路机压实, 经检测, 93区时碾压遍数为2遍, 平均总沉降量为2.3cm, 平均松铺系数为1.08;94区时碾压遍数为3遍, 平均总沉降量为2.5cm, 平均松铺系数为1.09。

5.2 碾压参数

本试验段均采用YZ20 (20T) 振动压路机进行压实, 均采用慢速静压;碾压速度为稳压采用1档 (1.5~1.7km/h) 。通过两遍碾压后得到平均压实度为93.9%达到了93区压实要求;通过三遍碾压后得到平均压实度为94.9%达到了94区压实要求。

5.3 洒水量参数

填砂路基采用的是水闷及碾压的方法进行压实的, 所以洒水是关键, 在摊铺推平后将路基做成8m×8m方形框, 单个方形框用两台水泵 (功率1.5k W, 扬程26m, 流量约为8m3/h) 进行洒水, 10min, 用水2.6m3, 水往下渗透至40cm, 30min用水7.8m3, 能浇透至1m, 且含水率在6%~8%, 洒水1h, 用水16m3, 含水率达到10%~15%, 继续灌水, 水往下渗透变缓, 且出现积水, 停水晾晒10min, 具备碾压条件。耗电量为3k Wh/h, 气温在20℃以上时, 半小时后表层10~15cm砂土, 水分蒸发快, 变得松散, 故每隔10min, 用洒水车补水保湿。

6 施工质量控制要点

在填砂路基施工中, 砂料的性质不同, 其施工质量也会有所不同, 砂的粘聚力对施工质量的影响较大。施工人员在进行砂料填筑时应避免将不同的砂料进行混填, 这样有利于控制砂料填筑的质量。此外, 还要控制砂的含泥量, 通常情况下应将砂的含泥量控制在6%左右, 如果没有将砂的含泥量控制在6%以内则会对路基的施工质量造成很大影响, 为了保证砂料的质量应禁止将淤泥团带入施工现场。施工人员在施工前应对砂料的质量进行筛选, 对于质量不达标的砂料应坚决不予采用, 只有符合标准的砂料才能运入施工现场并予以采用。

在对砂料进行检测时可以采用以下两种方法:抽样送入实验室进行检查以及现场检查, 在对砂的含泥量进行检测时可以将砂放在手中, 如果不粘手则为净砂, 施工人员若怀疑砂料的质量有问题, 应立即送往实验室进行检测。在进行大面积施工时应对砂的各项指标进行测试, 定期对砂场中的砂进行抽检, 在对砂场进行确定后应使用规范的车辆进行倒砂, 这能有效避免各种砂料混杂在一起, 从而增加试验的难度。只有使用正确的方法对砂料进行测试才能确定砂料的最大干密度, 才能对现场的密实度进行有效控制。施工监管人员在对施工环节进行监控的过程中, 除了对施工前的砂料进行检测外还要对使用中的砂料进行有效跟踪检测, 为施工工程的质量提供有效保障。

7 填砂路基施工总结

通过在填砂路基施工过程中严格规范施工和尝试多种试验检验方法, 取得了大量的试验数据, 并掌握了填砂路基在分层洒水碾压的施工过程中压实度、含水量和压实厚度等主要技术指标之间的相互关系, 找到了便捷快速的试验检验方法, 同时确定了各施工机具的选配方案, 进一步验证了施工工艺的可行性。

8 结束语

综上所述, 说明填砂路基分层碾压的施工方案是可行的, 能完全满足高速公路施工规范和标准的要求。笔者认为砂料是进行路基填筑的一种较好的材料, 但因为砂料的特殊性使其在路基填筑施工中使用的不是较多, 砂料不易被压实, 而且其稳定性较差, 不利于路基的稳固, 采用砂土填芯的填筑方法可以有效弥补砂料填筑的缺陷, 由于砂料自身存在的缺陷, 所以在大型的填砂路基工程中不是很常见, 其质量控制技术也较为复杂, 施工人员只有在施工过程中注重工程质量控制的要点, 不断提高其施工水平才能有效保证填砂路基工程的质量。

参考文献

[1]苏建林, 张郃生.充分利用当地天然砂填筑高速公路路基[J].路基工程, 2006 (3) .

[2]费伦林.乐温高速公路填砂路基施工质量控制[J].公路交通技术, 2006 (3) .

德昌高速公路填砂路基施工和检测篇7

关键词：德昌高速,填砂路基,施工要点,检测验收

0前言

江西省德兴至南昌高速公路是江西省高速公路路网的重要组成部分, 全长204.596km, 其中K187+800~K204+900段位于鄱阳湖湖区, 附近缺少可用于路基填筑的土, 路基设计为填砂路堤加九六区80cm的改良土, 路基填料均为从附近河道抽取的砂。如何保证填砂路基填料质量、填砂路基的密实度和边坡稳定, 值得我们试验检测人员研究和探讨。

1 路基填料原材控制

为确保填砂路基施工质量, 德昌高速项目办特为本项目填砂路基施工出台了指导意见。对填料原材料控制作如下7点要求:

(1) 含有树根、草皮和易腐蚀物质的砂不得用于路基填筑;

(2) 含有沼泽、淤泥的砂不得用于路基填筑;

(3) 有机质含量小于5%不得用于路基填筑;

(4) 液限小于50%、塑性指数小于26的砂不得用于路基填筑;

(5) 路基填料最小强度要求 (CBR) (%) :上路堤 (0.8~1.5m) 4.0, 下路堤 (1.5m) 3.0;

(6) 含泥量:小于5%;

(7) 粒径:最大粒径应小于150mm, 应为细纱和中砂。

2 路基填砂施工要点

2.1 清理场地

路基用地范围内的树木等均应在施工前砍伐或移植, 路基用地范围内的垃圾、有机质残渣及原地面以下的草皮、农作物的根系和表土应予以清除。场地清理完成后, 应全面进行填前硬化使其密度达到规定的要求。

2.2 施工机具组合

(1) 运输机械:八吨以上双后轴自卸车;

(2) 摊铺机械:每一作业段应采用两台TY140或以上型号的推土机进行摊铺, 并配合PY180或以上的平地机进行整平;

(3) 压实机械:必须采用YZ20型或以上的振动压路机, 每个作业段配备2台。

2.3 填砂施工流程

2.4 最佳压实含水量

施工含水量控制在10%~15%之间, 比较适合压实。

2.5 施工作业长度、摊铺厚度、宽度、横坡度的控制

(1) 施工作业长度:每个作业段的长度控制在400~500m左右, 或者每两道盖板涵之间作为一个作业段;

(2) 松铺厚度:砂的松铺厚系数平均在1.13左右, 松铺厚度不能超过40cm;

(3) 摊铺宽度:为确保对路基的充分压实, 填砂路堤填筑的摊铺宽度应确保宽出设计宽度50cm;

(4) 施工横坡度:填筑第一、二层砂时, 施工横坡度控制在1.5%以上, 逐层分离后, 施工横坡度可适当减小。

2.6 压实方法

采用振动压路机时先慢后快, 用高频率、低振幅的方法进行振压, 碾压速度控制在2~4Km/h, 碾压时轨迹重叠宽度不小于1/3轨迹宽, 采用静压2遍, 振压8~12遍, 如压实度仍未达到要求, 灌水后继续碾压。

3 施工过程注意事项

(1) 在正式施工前, 先铺筑一段长度不小于100m的试验路段 (单幅则不小于200m) , , 现场试验应进行到有效地使该种填料达到规定的压实度为止, 并详细记录压实设备的类型、最佳组合方式、碾压遍数及碾压速度、工序, 每层材料的松铺厚度、材料的含水量等, 为正式施工提供参数和依据;

(2) 在施工过程中, 应把边坡设计坡度适当放缓, 以保证边坡的稳定性。在填筑厚度超过1m时即开始在两边边坡处码砂袋, 砂袋的容量应在能装60~70Kg砂左右为宜, 砂袋应与路基中线垂直, 码第二排时应应与第一排重叠2/3长度, 并错缝码放;

(3) 在路基边沟顶面以上边坡埋置横向透水管, 透水管的间距应在5m左右, 以保证路基内过大的水压, 冲毁边坡;

(4) 每填筑5~6层即应及时将土包裹砂袋 (砂袋暴露过久就会才能破) , 填土宽度不应小于1m, 并及时整密实, 才能保证边坡稳定;

(5) 每层摊平初压后, 灌水应均匀, 边坡附近和涵洞八字墙后等不易压实的部位, 要在边坡吗完砂袋和整好包边土后继续灌水, 在接近最佳含水量时及时碾压整平。

4 检测验收

(1) 填料的含水量检测:最好采用烘箱烘干, 因烘干需要较长时间, 也可采用微波炉, 微波炉烘干则应采用高温档, 时间一般控制在15分钟左右;

(2) 压实度检测:因为填料颗粒较细、粘结力差, 只能采用环刀法, 现场采用1000cm3的大环刀进行压实检测, 检测时应将压实层表面10~20cm铲除再进行检测, 检测下一层时则须铲除40cm以上。检测频率按照JTGF10-2006检查 (2处/1000m2) ;

(3) 沉降观测:填砂路基完工后, 按每100~200m设一点, 每天观测一次沉降情况, 直到不再发生沉降 (以每3天观测值变化小于1mm为准) 时, 即可进行中间交工验收和进行下一道工序。

5 结语

分层填砂注灰工艺技术及应用篇8

为解决上述问题, 我们采用分层填砂注灰工艺技术。它利用填砂技术保护生产井段, 然后在各小层的夹层中进行注灰塞, 防止污染油层和提高注灰成功率, 达到了比较理想的效果。

1.1 施工原理

分层填砂注灰工艺技术的原理, 是在进行注灰施工前, 对要封堵的井段的地质资料进行详细的分析, 将每个小层的井段都要了解清楚, 在生产层位进行填砂保护, 在夹层中进行注灰封堵的工艺技术。

1.2 选井原则

(1) 对于漏失严重, 注灰效果差的油井, 适合采用分层填砂注灰工艺技术。

(2) 施工前详细了解井下的技术状况。对于夹层过小井、防砂井, 均不适合采用分层填砂注灰工艺技术。

1.3 优点

分层填砂注灰工艺技术的优点主要包括:

第一, 施工原料便宜, 经济性好。

第二, 施工简单, 成功率高。

第三, 减小油层污染, 提高油井的寿命。

2 实施情况

2.1 实施例

2.1.1 施工井号及基本数据

施工井为607-50-80井, 基本数据见表1和表2。

2.1.2 施工情况

本次施工目的为对758.1～763.8 m层段进行挤灰封堵, 对775.8～885.1 m层段进行打保护塞, 挤灰完成后钻塞试压合格后进行下步施工。

按施工设计要求需要注灰塞270m, 由于油层跨度较大, 上下界之间厚度达127m, 水泥浆对油层产生的污染的机率会很大, 导致油层堵塞。于是我们仔细查了该井的地质情况 (见表2) , 经分析决定采取分层填砂注灰对此油层进行保护施工, 将879.5～885.1 m的3小层视为一套层系, 在上、下各注5m灰塞, 中间油层部位填砂进行保护, 再将775.8～786.2 m的3小层视为一套层系, 在上、下各注5m灰塞, 中间油层部位填砂进行保护。虽然施工工序增加了5道, 但是我们利用管内填砂技术不必起出全井管柱, 只利用一趟管柱就能这几道工序的施工, 也能缩短很多施工时间, 同时也给下步钻灰塞的工作减轻了施工难度。

2.1.3 效果分析

607-50-80井于2012年10月9日开始投产, 至今出液正常日产油18吨。根据以前的井史记录, 该井为出水较严重的油井, 平均日产油10吨左右。经过该次挤灰施工, 日产油量增加8吨, 取得了可观的经济效益, 得到了采油作业区的认可。

2.2 实施情况

2012年下半年, 我们共在锦45块的4口严重漏失, 注灰效果差的油井实施了分层填砂注灰工艺技术施工, 全部达到了理想的效果, 成功的封堵出水及窜层的井段, 提高了施工效率。

3 结论及建议

3.1 结论

采用分层填砂注灰工艺技术, 完全可以解决漏失井注灰的施工难题, 可以有效减少灰浆向生产层中的漏失, 防止了施工中油层的污染, 达到甲乙双方的互惠双赢。其特点为:

第一, 施工原料便宜, 易于寻找, 经济性好。

第二, 施工简单, 成功率高。

第三, 注灰漏失小, 既不污染油层, 也延长了油井的寿命。

但是分层填砂注灰工艺施工也具有一定的局限性, 对于有落物的井、防砂井, 生产层过薄的油井均不适合采用分层填砂注灰工艺技术。

3.2 建议

浅谈包边土填砂路基施工技术篇9

宿迁至新沂高速公路是江苏高速公路网规划“五纵九横五联”中“联一”的重要组成部分, 在新沂河特大桥与沭河大桥之间设置一段长度约1.9km的路基, 该段落地势平坦, 良田密布, 土源紧张。为减少占用良田, 在路基附近设取土坑集中取土。由于取土坑原地面至以下1.0m左右为粘土, 原地面以下1.0m~3.0m为砂, 故该段路基中部填筑设计调整为素砂填筑, 路基两侧做包边土处理。

压实度是路基工程中一个非常重要的质量指标。但对于无粘聚性的纯砂来说, 压实质量较难控制, 压实度检测较困难。结合宿迁至新沂高速公路SX-XY1标包边土填砂路基的工程实践, 介绍了包边土填砂路基的施工技术, 提出了质量控制方法和质量检测中应注意事项。

2 填料的选择

取土坑砂质基本相同, 原地面以下1.0~2.0m砂的细度模数在1.6~2.0之间, 原地面以下2.0~3.0m砂的细度模数在1.4~1.6之间, 含泥量均在3%左右。两种砂均属低液限砂土, CBR值为26.5%, 满足路基填料要求。从压实度的检测结果来看, 两种砂料经正常碾压后均能满足压实度的要求;从成型情况来看, 含泥均匀、含泥量在2%~3%的砂质更容易结板成型;如砂中有泥块, 会造成局部软弱弹簧。

3 施工工艺

施工流程:准备工作→填筑两侧包边土→施工碎石盲沟→汽车运输砂料→推土机推平、初压→平地机整平→洒水至含水率14%左右→振动压路机静压1遍, 振压1~2遍→洒水车补洒水→振动压路机继续振压至要求压实度→轮胎压路机碾压→检测合格→下一层填筑

3.1 击实试验

采用重型击实试验, 砂的最大干密度为1.720g/cm3, 最佳含水量为13.6%。

3.2 包边土填筑

考虑到填砂路基边坡抗雨水冲刷性能较差, 采用了路基两侧3m宽填筑5%石灰土作为包边土的工艺, 在填砂前应先做好两侧包边土。包边土施工时, 应尽量避免土掉入填砂路基中, 因为土会吸收砂中的水分, 易造成局部软弱弹簧。

3.3 碎石盲沟

填砂路基的排水设施非常重要。在填砂路基的底部设置纵向和横向碎石盲沟, 横向、纵向盲沟之间应搭接。横向碎石盲沟每20m设置一道, 在第一层包边土施工后反开挖施工。横向碎石盲沟必须穿过包边土路基, 将水排出路基范围。纵向碎石盲沟在第一层砂料摊铺前施工。横向碎石盲沟底部及两侧用防渗土工布、顶部用透水土工布包裹, 纵向碎石盲沟底部及靠包边土的一侧用防渗土工布、顶部和靠填砂路基的一侧用透水土工布包裹, 防止土粒或砂粒将碎石间的空隙堵塞, 降低盲沟的排水功能。

3.4 砂的运输

施工中我们发现, 8吨以上双后桥自卸车在碾压成型后的填砂路基上可载重行驶, 可缓慢匀速调头, 调头半径尽量大一些。由于砂无粘聚性, 表面松散不易板结, 车辆在砂层上行走易形成车辙, 对砂层表面扰动很大, 所以在填砂路基上继续上砂时, 要保持砂表面湿润, 含水率控制在12~16%, 如出现较深车辙, 用推土机整平、压路机碾压。

3.5 砂的摊铺

试验段施工时, 砂的摊铺使用了履带式TY140、TY160二种型号的推土机, 采用PY180平地机进行整平。试验表明, 由于砂无粘聚性, 推土机功率太大, 机械使用效率不高, 不利于成本控制;功率太小, 起不到初步碾压的效果。TY140推土机使用效果较好。

3.6 施工作业控制

(1) 松铺厚度

试验段施工时, 松铺厚度按30cm、40cm、50cm分别进行了试验, 含水率控制在11.6~15.6%, YZ18振动压路机静压1遍, 振压4~6遍, 松铺厚度30cm、40cm的段落压实度均达到93%以上, 松铺厚度50cm的段落压实度仅能达到92%左右。故建议在通常采用振动压路机作为压实机具的条件下, 松铺厚度不超过40cm。

(2) 横坡

施工中我们发现, 填筑第一层砂时, 砂的保水性相对较好, 逐层填高后, 水很容易透过砂层, 沿下承粘土层顶面从横向碎石盲沟处排出。故填筑第一、二层砂时, 施工横坡度控制在2%左右, 能及时排除下雨后的表面积水;逐层填高后, 横坡度可以适当减小, 因为横坡度大, 下雨时砂层表面易形成冲沟, 将碾压成型的填砂路基破坏。

(3) 平整度

用平地机刮平一遍, 就基本能保证较好的平整度, 但运砂车辆行走又会扰动砂层表面, 影响其平整度, 比较难控制。对于填砂路基, 因为填料无粘聚性, 所以其表面平整度控制的现实意义不大, 对于运输车辆行走产生的表面轮迹不需要进行反复处治。

(4) 松铺系数

试验段时, 按如下方法测量了松铺系数:设置了10个桩号, 每个桩号在两侧距中桩各5m、10m、15m处共设置六个测点, 观测计算每个测点松铺前的高程 (1) 、松铺后的高程 (2) 、压实度合格后的高程 (3) , 计算出松铺厚度 ( (2) - (1) ) 、成型厚度 ( (3) - (1) ) , 进而计算出每个测点的松铺系数 ( (2) - (1) ) / ( (3) - (1) ) 。考虑机械施工对测点的影响, 去掉一个最大值和最小值后, 取剩余值的平均值作为松铺系数。经计算, 松铺系数约1.15。

3.7 洒水

填砂路基施工, 洒水是关键, 洒水车的喷头要采用喷雾式, 不得采用高压式喷管, 以免形成冲沟, 不仅需要平地机反复整平, 且压路机碾压后易造成局部压实度不合格;冲沟较深时甚至会破坏下层结构。

砂的含水率低于最佳含水率需补水时, 为保证洒水车在砂层表面正常行驶, 先用推土机推平砂层, 再用推土机履带碾压一遍后, 5T的洒水车装满水后即可行走洒水。若采用大型洒水车, 需将洒水车停在包边土路基上, 从洒水车上接管洒水, 此种方法洒水速度较慢, 机械使用效率较低, 不利于成本控制。正常情况下, 一个作业段只要配备2台5T洒水车, 就能很好地解决填砂路基的洒水问题。

3.8 碾压

(1) 碾压工艺

试验段使用了TY140推土机推平砂料, 推土机作业时本身就对砂层进行初步压实, 压实度可达到83%左右。主要的压实机具采用YZ18振动压路机, 碾压时先慢后快、先静后振、先弱振后强振、先边后中、纵向进退式进行, 用高频率、低振幅的方法进行振压, 碾压速度2~4km/h, 轨迹重叠宽度不小于1/3轮宽。为确保填砂路基与包边土相接处的压实质量, 需增加该处的碾压遍数, 最后一遍做跨缝碾压。

一个作业段需配备2台YZ18振动压路机才能满足施工要求, 因为砂没有粘聚性, 呈松散状, 压路机的压实功效不能充分传递, 碾压遍数较多。

试验段施工时, 使用YL-16胶轮压路机进行终压。试验表明, 胶轮压路机碾压2遍, 压实度提高并不明显, 基本上只起到表面收光的作用。故考虑胶轮压路机碾压1遍作表面收光。

(2) 碾压遍数

试验表明, 松铺厚度40cm的填砂路基, 含水率控制在11.6~15.6%, YZ18振动压路机静压1遍 (注:压路机往返一次按一遍计) , 振压4~6遍, 压实度可达到93%以上;振压6~8遍, 压实度可达到94%以上。

(3) 压实度检测

填砂路基的压实度检测, 能够使用灌砂法且效果较好。但砂无粘聚性, 填砂路基表面5cm之内受压路机轮迹的影响, 故压实度检测时, 需将表面5cm的砂料清除, 检测表面下5cm至该层底的压实度。

4 沉降观测

对沉降观测结果进行分析, 填砂路基60天内的工后沉降较大, 但60天后沉降明显减少, 路基趋于稳定, 故不需进行堆载预压等特殊处理。待填砂路基稳定 (沉降观测值小于5mm/月) 后, 才可进行96区路基的施工。

结语

采用包边土填砂路基, 具有因地制宜、质量可靠、工期较短、造价经济、环保文明等特点, 在宿迁至新沂高速公路SX-XY1标工程中取得明显的效果, 为土方缺乏、但砂料丰富的地区进行路基施工提供了经验。

参考文献

[1]JTG F10-2006, 公路路基施工技术规范[S].中交第一公路工程局有限公司.北京:人民交通出版社, 2006.