本发明涉及建筑与土木工程施工
技术领域：
，尤其是涉及一种汽车实验场高速环道曲线段路基三维填筑施工技术。
背景技术：
：汽车试验场行业属于国内新型工程建设类型，它具有创新性、道路设计线型复杂、特殊道路繁多的特点，主要为满足汽车测试要求。其中高速环道由圆曲线、直线、缓和曲线组成的呈“盆腔式”三维立体结构，最大坡脚49°39′，且同层包含多种填筑材料，路床多为石灰土，最后进行刷坡形成曲面。高速环道路床横断面形式为二次或三次抛物线，路床厚度为法向厚度，国内常规的路基填筑施工工艺已不适合高速环道曲线段的填筑施工，常规施工多采用超宽填筑，后期刷坡生成曲面的形式，对于结构设计含有多种填料的分界线无法精确定位，法向厚度无法准确控制，高程控制误差大，超宽宽度不一致，造成填料浪费，且易出现超填或者亏填等不足现象。技术实现要素：本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供了汽车实验场高速环道曲线段路基三维填筑施工技术，针对高速环道“盆腔式”路基施工，采取以平代曲、三维填筑技术，实现精准控制同层不同填料的分界线，并解决不同结构层的法向厚度无法保证的问题。本发明是通过以下的技术方案实现的：一种汽车实验场高速环道曲线段路基三维填筑施工方法，其具体步骤如下：(1)三维建模:包括建立曲线段路基模型和三维剖切；其中所述的三维剖切包括:纵向剖切：依据建立的三维模型，首先进行纵向剖切，纵向剖切线以不同结构层填料临界线为准；横向剖切：横向剖切以每个施工横断面为准，通常横向断面间距为设计施工距离，若横向间距过长导致弦弧差较大，横断面剖切以现场施工需求为准；水平剖切：水平剖切线从路基基准面开始，剖切厚度以每层填筑设计厚度为准；(2)数据准备：找出对以上模型平、纵、横剖切后的每一个交点，对每个交点提取数据编辑处理，整理出一套高速环道三维数据表，根据三维数据表数据对交点横向依次从左到右编号，编号分别以a1、a2……a5、an，纵向沿道路前进方向编号，编号分别以b1、b2……b5、b6，提取每个交点的高程、坐标数据，根据编号提取的高程和坐标数据编制一套数据表，作为测量人员现场放样的依据；(3)测量放样：包括现场放样和撒布方格网；(4)材料准备：包括材料选择、布料、切边；(5)摊铺整平：包括撒布路床消石灰、二次整平；(6)分区拌合；(7)试验检测；(8)精平：应用3d数字化控制系统，使用3d数字化技术对不同填料的分区精平，精平时采用平地机，平地机上装备了3d控制系统，将数据表中的控制点高程输入智能无线电接收处理器，经转换处理，由传输系统导入控制器，机械操作手根据显示器反应出的指示及显示的高程差值进行调整作业机械；不同填料区域的松铺高度不一致，精平时需注意不同性质填料的分界线；(9)碾压成型：(10)养生。其中所述的建立曲线段路基模型方法为：使用三维建模技术，依照设计施工图纸尺寸、结构层填料及厚度，依次建立曲线段路基模型。其中所述的现场放样还包括：将高速环道三维数据表中的数据编辑到gps中，形成线元；每次放样前架设好智能移动站，使用gps前先校点；放样时横向以施工需求为准放置一个断面，纵向以不同填料的分界线为准，放样时高程点误差控制在一定的精度方位之内。其中所述的撒布方格网方法为：曲线段按照放样点位及道路线型，使用智能撒灰车撒布方格网，并在方格网交汇处布设高程控制桩；纵向按照填筑材料分界线采用智能撒灰车撒线；横向按照确定的横向剖切宽度进行撒线；撒线时要求线型顺滑，严格按照测量放样的点撒布。其中所述的步骤(4)的材料选择方法为：依据设计图纸要求，选择各项技术指标均满足规定的路基填料。其中所述的步骤(4)的布料方法为:根据已撒布成型的方格网，对不同填筑区域的不同填料，根据试验段确定的每种填料的松铺厚度，计算每个方格网中填筑料所需的方量，填筑时分区填筑，不得混料，待上料完成后用推土机粗平。其中所述的步骤(4)的切边方法为：同层不同填筑材料的区域，每填筑一个区域，均需要按照分界线做切边处理。其中所述的撒布路床消石灰方法包括：按照测量放样的控制点二次撒布方格网，用以上方法计算出不同填料填筑区域所需布灰量，布灰时使用装载机按照方格网撒布消石灰，不同区域的不同填料所需的消石灰量均不相同。其中所述的步骤(6)还包括：若拌合后存在较大粒径的填料，应增加拌合遍数，拌合时根据不同填筑材料的松铺厚度，控制不同的拌合深度。本发明具有以下有益效果：(1)保证了曲线段不同结构层的法向厚度，同层不同区域压实后的误差控制在了±2cm内。跨越性的提高了施工指标精度。(2)按照上述技术施工，曲线段路基填筑速度每10m可节约9个工作日，实现了分层填筑分层预压的目的，减少堆载预压土的工期，加快施工进度，节约工期。可保证超宽宽度均匀一致，减少材料浪费，节约大量成本。附图说明图1为本发明实施例一的三维建模图。图中：1—包边强风化岩；2—石灰+粉煤灰组成的二灰土；3—3-8％石灰土路床；4—4-12％石灰土底基层；5—预压土。具体实施方式下面结合附图对本发明的实施方式作进一步的说明。本发明通过三维建模技术建立曲线段路基模型，依据设计填筑厚度进行模型剖切，提取不同填料三维点数据，汇总形成三维点数据库，最后根据点数据现场放样、同层分区填筑、分区拌合、分区碾压成型。一种汽车实验场高速环道曲线段路基三维填筑施工方法，其具体步骤如下：(1)三维建模:包括建立曲线段路基模型、三维剖切；(1.1)建立曲线段路基模型:使用三维建模技术，依照设计施工图纸尺寸、结构层填料及厚度，依次建立曲线段路基模型；(1.2)三维剖切:纵向剖切：依据建立的三维模型，首先进行纵向剖切，纵向剖切线以不同结构层填料临界线为准；横向剖切：横向剖切以每个施工横断面为准，通常横向断面间距为设计施工距离，若横向间距过长导致弦弧差较大，为保证刷坡时后的结构层法向厚度，横断面剖切以现场施工需求为准；水平剖切：水平剖切线从路基基准面开始，剖切厚度以每层填筑设计厚度为准；(2)数据准备：找出对以上模型平、纵、横剖切后的每一个交点，对每个交点提取数据编辑处理，整理出一套高速环道三维数据表，根据三维数据表数据对交点横向依次从左到右编号，编号分别以a1、a2……a5、an，纵向沿道路前进方向编号，编号分别以b1、b2……b5、b6，提取每个交点的高程、坐标数据，根据编号提取的高程和坐标数据编制一套数据表，作为测量人员现场放样的依据；(3)测量放样：包括现场放样、撒布方格网；(3.1)现场放样:按将高速环道三维数据表中的数据准确无误的编辑到gps中，形成线元,每次放样前需架设好智能移动站，使用gps前先校点；放样时横向以施工需求为准放置一个断面，纵向以不同填料的分界线为准，放样时高程点误差控制在一定的精度方位之内；(3.2)撒布方格网：曲线段为保证施工质量，按照放样点位及道路线型，现场施工人员使用智能撒灰车撒布方格网，并在方格网交汇处布设高程控制桩；纵向按照填筑材料分界线采用智能撒灰车撒线；横向按照确定的横向剖切宽度进行撒线；撒线时要求线型顺滑，严格按照测量放样的点撒布；(4)材料准备：包括材料选择、布料、切边。(4.1)材料选择:依据设计图纸要求，选择各项技术指标均满足以上规定的路基填料,本试验场曲线段路基填筑所需的材料有强风化岩、消石灰、粉煤灰、素土四种,不满足实际要求的填料禁止使用；(4.2)布料:根据已撒布成型的方格网，对不同填筑区域的不同填料，根据试验段确定的每种填料的松铺厚度，计算每个方格网中填筑料所需的方量，填筑时分区填筑，不得混料，待上料完成后用推土机粗平；(4.3)切边:同层不同填筑材料的区域，每填筑一个区域，均需要按照分界线做切边处理，这样既可以保证不同填料的结构层法向厚度满足设计要求，又能节约材料的浪费；(5)摊铺整平：包括撒布路床消石灰、二次整平；(5.1)撒布路床消石灰:按照测量放样的控制点二次撒布方格网，用以上方法计算出不同填料填筑区域所需布灰量。布灰时使用装载机按照方格网撒布消石灰。所使用的消石灰必须是消解完全的且干燥无结块现象，禁止使用未消解完全的消石灰。不同区域的不同填料所需的消石灰量均不相同。(5.2)二次整平:对消石灰量撒布到位的区域用平地机二次整平。为防止拌合前消石灰撒布不均匀的现象，需使用平地机二次整平,二次整平既能保证消石灰撒布的均匀性，又能保证施工质量；(6)分区拌合:包括拌和区域、拌和要求；(6.1)拌合区域：按照高速环道曲线段路基结构分层，使用路拌机依次拌和施工。(6.2)拌合要求：每个拌合区域的拌合遍数不得小于施工要求次数，若拌合后还存在较大粒径的填料，应增加拌合遍数，拌合时根据不同填筑材料的松铺厚度，需控制好不同的拌合深度。防着拌合不到位，存在质量隐患；(7)试验检测拌合完毕后，由现场施工技术人员通知试验室检测最佳含水率、灰剂量，最佳含水量可根据现场施工温度适当调整，灰剂量实测值必须大于设计值。(8)精平(8.1)应用3d数字化控制系统。使用先进的3d数字化技术对不同填料的分区精平，精平时采用平地机，平地机上装备了3d控制系统，只需将数据表中的控制点高程输入智能无线电接收处理器，经转换处理，由传输系统导入控制器，机械操作手根据显示器反应出的指示及显示的高程差值进行调整作业机械；(8.2)不同填料区域的松铺高度不一致，精平时需注意不同性质填料的分界线，防止将松铺厚度高的区域高程刮低，造成碾压后压实度达不到要求，造成质量隐患；(9)碾压成型：每一个区域精平完成后，紧接着进行碾压，由于不同区域的填料性质不同，因此碾压的机械组合也不相同，碾压时需注意不同区域不同的碾压方式，不能出现漏压、过压的现象，若在碾压时出现弹簧、裂纹、大面积起皮问题后，需重新拌合碾压处理，拌合完成的石灰土路基或者二灰路基，不应长时间放置，应在拌合后当天碾压完成，因为石灰土具有水硬性，长时间放置后含水量会低于最佳含水率且具有一定的强度，碾压时会导致松散，后期强度难以达到设计要求，石灰土基层施工时，严禁用薄层补贴的办法进行找平；(10)养生：石灰土在养生期间应保持一定的湿度，不应过湿或者忽干忽湿，养生期不宜少于施工要求天数，每次洒水后。养生期间应采用土工布覆盖，避免忽干忽湿的现象，保证强度正常增强。实施例一：轮胎试验场项目，高速跑道是由直线、缓和曲线、圆曲线组成的封闭连续道路，全长5301.828m，其中直线段长度1495.5m；缓和曲线采用麦克康奈尔曲线，长度为280m；圆曲线半径为275m。高速环道曲线段路基三维填筑施工包括以下步骤：1、三维建模：(1)建立曲线段路基模型：本工程高速环道曲线段路基结构从左向右依次为包边强风化岩(1)→石灰+粉煤灰组成的二灰土(2)→8％石灰土路床(3)→12％石灰土底基层(4)→预压土(5)。结构层厚度从左到右依次为包边风化岩1m；二灰土呈梯形状，宽度随着高度的增加而变窄；8％石灰土路床法向厚度为0.8m；12％石灰土底基层法向厚度为0.2m；预压土法向厚度为1m。依照设计施工图纸尺寸及路基结构层设计，使用bim技术建立三维的曲线段路基模型。(2)三维剖切：纵向剖切：依据建立的三维模型，首先进行纵向剖切，纵向剖切线以不同结构层填料临界线为准。纵向分界线从左至右共6条(含两侧边线)，剖切线的曲线半径为275m。横向剖切：横向剖切线以每个施工横断面为准，通常横向断面间距为20m，本项目高速环道曲线段曲线半径为275m，若横向间距过长导致弦弧差较大，为保证刷坡时后的结构层法向厚度，因此横断面剖切以10m分一个断面。水平剖切：水平剖切线从路基基准面开始，水平剖切厚度以设计每层填筑厚度相同。2、数据准备：找出对以上模型平、纵、横剖切后的每一个交点。对每个交点提取数据编辑处理，整理出一套高速环道三维数据表。提取每个交点的高程、坐标数据。根据编号提取的高程和坐标数据编制一套数据表，作为测量人员现场放样的依据。表1部分点号坐标及高程参数3、测量放样(1)现场放样：使用gps放样，首先按将高速环道三维数据表中的数据准确无误的编辑到gps中，形成线元。每次放样前需架设好智能移动站，使用gps前先校点。放样时横向10m放置一个断面，纵向以不同填料的分界线为准，同样10m放置一个控制点，放样时高程点误差控制在±1cm。(2)撒布方格网：曲线段为保证施工质量，纵向每10m放一个桩号点。现场施工技术人员按照放样确认的点，使用智能撒灰车撒布10*10m的方格网，并且在方格网的交点处布设高程控制点。纵向按照填筑材料分界线采用智能撒灰车撒线，横向按照确定的横向剖切宽度进行撒线。撒线时要求线型顺滑，严格按照测量放样的点撒布。(3)布设高程点：按照三维剖切线形成的交点，布设高程控制点，高程控制点由普通路基填料堆积形成。高程控制点根据三维剖切的交点数量而定，必要时可加密布设。由于二灰土区域的松铺厚度和石灰土区域的松铺系数不相同，因此二灰土区域和石灰土区域的填筑高度不相同。二灰土区域的松铺厚度为28cm，石灰土路基区域的松铺厚度为24cm。4、材料准备：按照方格网大小，根据前期计算好的填料用量，预备土源。备料时至少使用容积为19方的运输车12辆，装土使用的挖机2台。5、整平拌和：(1)粗平时使用推土机2台，松铺高程控制以高程控制桩顶为准，误差不得超出±2cm的范围。粗平时需严格控制同层不同填料间的分界线，若分界线出现不合格位置，需要用装载机修整处理。(2)布灰、拌合：粗平后，分区布灰，布灰量根据外掺法计算，路床区域石灰的剂量为8％，基层区域的石灰计量为12％，二灰土区域的石灰比为(体积比95：5)。布灰时使用平地机刮平，在使用装载机修整多布和少布的位置。布灰完毕后使用路拌机进行拌合，拌合时每道拌合宽度应搭接20-30cm，拌合深度达到23cm为最佳。6、精平碾压:(1)精平:精平时使用安装有3d数字化控制系统的平地机精平，只需将数据表中的控制点高程输入智能无线电接收处理器，经转换处理，由传输系统导入控制器，机械操作手根据显示器反应出的指示及显示的高程差值进行调整作业机械。精平遍数为3次，高程控制精度为±5mm。不同填料区域的松铺高度不一致，精平时需注意不同性质填料的分界线，防止将松铺厚度高的区域高程刮低，造成碾压后压实度达不到要求，造成质量隐患。(2)碾压:每一个区域精平完成后，紧接着进行碾压，由于不同区域的填料性质不同，因此碾压的机械组合也不相同。碾压时需注意不同区域不同的碾压方式，不能出现漏压、过压的现象。若在碾压时出现弹簧、裂纹、大面积起皮问题后，需重新拌合碾压处理。拌合完成的石灰土路基或者二灰路基，不应长时间放置，应在拌合后当天碾压完成，因为石灰土具有水硬性，长时间放置后含水量会低于最佳含水率且具有一定的强度。碾压时会导致松散，后期强度难以达到设计要求。碾压时，二灰区域机械组合为三钢轮压路机碾压6遍，石灰土路床和底基层区域，单钢轮压路机静压3遍，振动碾压3遍。表2各区域具体碾压方式序号碾压区域碾压机械弱振遍数强振数静压遍数1包边强风化岩单钢轮压路机2212二灰土三钢轮压路机//638％石灰土路床单钢轮压路机132412％石灰土底基层单钢轮压路机1327、养生石灰土在养生期间应保持一定的湿度，不应过湿或者忽干忽湿。养生期不宜少于7d。每次洒水后。养生期间应采用土工布覆盖，避免忽干忽湿的现象，保证强度正常增强。8、曲面刷坡成型刷坡时使用安装有3d数字化控制系统的挖掘机，分区、分段刷坡。上面结合附图对本发明进行了实例性的描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。当前第1页12