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        公路橋臺(tái)背、涵臺(tái)背回填質(zhì)量控制分析

        2017-07-18 11:55:52高小華
        福建建筑 2017年7期
        關(guān)鍵詞:透水性填料壓實(shí)

        高小華

        (江西省建設(shè)工程有限公司 江西南昌 330000)

        公路橋臺(tái)背、涵臺(tái)背回填質(zhì)量控制分析

        高小華

        (江西省建設(shè)工程有限公司 江西南昌 330000)

        橋臺(tái)背、涵臺(tái)背的回填質(zhì)量是路基施工中最難控制的部位。為了提高橋臺(tái)背、涵臺(tái)背的回填施工質(zhì)量,對(duì)目前橋臺(tái)背、涵臺(tái)背主要回填材料特性,分別對(duì)材料顆粒級(jí)配、現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度分布特征進(jìn)行了分析總結(jié)。結(jié)果表明,臺(tái)涵背回填料應(yīng)盡量采用級(jí)配連續(xù)、內(nèi)摩擦角較大、透水性好的材料,并結(jié)合規(guī)范要求,提出了臺(tái)涵背回填施工質(zhì)量控制要點(diǎn),明確了施工作業(yè)面、分層填筑厚度、臺(tái)背與路基接壤處、填料壓實(shí)度、截排水措施等施工質(zhì)量控制要求。

        橋臺(tái)背;涵臺(tái)背;填料;填筑質(zhì)量

        0 引言

        橋臺(tái)背、涵臺(tái)背的回填質(zhì)量是路基施工中最難控制的部位,也是公路運(yùn)營后引起跳車最多的部位,這是由于施工單位在填筑路堤時(shí)往往不能同時(shí)完成臺(tái)背填筑,留下的結(jié)合部位。由于施工條件限制,壓路機(jī)碾壓不到位,加上填筑厚度大、填料多樣性等,造成工后不均勻沉降大,影響行車舒適性,并為行車帶來安全隱患[1-2]。

        根據(jù)規(guī)范要求,臺(tái)背回填要求為透水性材料、輕質(zhì)材料等。目前,現(xiàn)場(chǎng)一般填料為砂性土、砂礫石、級(jí)配碎石、隧道洞渣、風(fēng)化石等,有時(shí)可能為上述不同填料的混合料。

        1 臺(tái)涵背回填料顆粒級(jí)配特征

        臺(tái)涵背回填料種類具有多樣性,對(duì)于天然填料,按填料的顆粒級(jí)配特點(diǎn),常見填料類型為砂類土、礫類土和巨粒土3種,其中以砂類土和礫類土為主。當(dāng)施工場(chǎng)地附近沒有砂類土和礫類土可供利用,且場(chǎng)地附近河砂較為豐富,施工中通常會(huì)選擇巨粒含量居多的天然河沙或河卵石摻砂作為臺(tái)涵背回填料。通過對(duì)部分路段選取26處典型臺(tái)涵背,統(tǒng)計(jì)回填料顆粒級(jí)配分布規(guī)律,結(jié)果如表1所示。其中10組砂類土顆粒級(jí)配特征,對(duì)于土體中細(xì)粒土含量較多的情況,小于0.075mm顆粒含量大于10%,由于工程中常規(guī)的級(jí)配分析只針對(duì)大于0.075mm的顆粒進(jìn)行篩分,因此無法計(jì)算不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)。從統(tǒng)計(jì)分析中可以得出,含細(xì)粒土砂、細(xì)粒土質(zhì)砂中粗料含量小于25%;級(jí)配不良砂中,粗料含量為30%左右,顆粒最大粒徑均小于60mm,無間斷級(jí)配,以0.075mm~2mm的砂粒為主。表1種統(tǒng)計(jì)的11組礫類土顆粒級(jí)配特征,對(duì)于含細(xì)粒土礫,粗料含量處在40%~55%之間,2mm~5mm顆粒20%左右;級(jí)配不良礫中,粗料含量可達(dá)到90%以上,甚至接近100%,細(xì)粒含量少,并出現(xiàn)斷擋,小于0.075mm顆粒含量極少;級(jí)配良好礫中,粗粒含量分布范圍廣,處在50%以上,小于0.075mm顆粒含量極少,并出現(xiàn)斷擋。表1中統(tǒng)計(jì)的5組巨粒土顆粒級(jí)配特征,以卵(漂)石質(zhì)土為主,粗料含量多,達(dá)60%以上,最大粒徑大于60mm,2mm~5mm細(xì)顆粒含量少,甚至出現(xiàn)斷擋,小于0.075mm的顆粒極少。

        通過調(diào)查可得出,臺(tái)涵背回填料中粗顆粒含量較多,可歸結(jié)為土石復(fù)合介質(zhì)。進(jìn)行土石復(fù)合介質(zhì)分析時(shí),我國習(xí)慣用固定粒徑5mm作為分界粒徑,即將小于5mm的顆粒稱為細(xì)料、大于5mm的顆粒稱為粗料[3]。

        表1 典型臺(tái)涵背填料顆粒級(jí)配統(tǒng)計(jì)

        由表1可以看出,含細(xì)粒土砂、細(xì)粒土質(zhì)砂中粗粒懸浮;級(jí)配不良砂中粗粒以懸浮為主,少量粗粒起骨架作用;含細(xì)粒土礫中部分粗粒懸浮,部分粗粒起骨架作用;巨粒土、礫中粗粒以骨架作用為主,并形成架空。臺(tái)涵背回填料的選用中應(yīng)考慮顆粒級(jí)配情況,盡量采用連續(xù)級(jí)配,保證粗粒所起的骨架作用和細(xì)粒所起的填充作用得以很好的發(fā)揮。

        《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F10-2006)第4.2.6條中指出:涵洞回填施工填料粒徑宜小于50mm[4]。調(diào)查發(fā)現(xiàn),實(shí)際施工對(duì)顆粒最大粒徑控制不嚴(yán),砂類土、礫類土填料中未充分撿除粒徑大于50mm的顆粒。調(diào)查的26處臺(tái)背中有5處采用漂(卵)石質(zhì)土,占調(diào)查總量的19.2%,其中局部最大粒徑甚至可以達(dá)到150mm。填料粒徑過大,將出現(xiàn)架空結(jié)果,形成較大孔隙,如果填料中細(xì)顆粒少或者級(jí)配差,難以達(dá)到密實(shí)效果。此外,填料粒徑過大,填筑層均勻性差,出現(xiàn)局部壓實(shí)度高,而局部由于巨粒組的架空而存在較大孔隙的現(xiàn)象。采用灌砂法或灌水法進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)時(shí),由于檢測(cè)點(diǎn)有限,很難發(fā)現(xiàn)問題。采用表面沉降觀測(cè)時(shí),雖然檢測(cè)結(jié)果顯示,最后兩遍碾壓沉降差滿足要求,但是在工程投入使用后,由于受顆粒蠕變影響,臺(tái)涵背出現(xiàn)工后不均勻變形,為工程質(zhì)量埋下隱患。

        2 臺(tái)涵背回填密實(shí)度分布分析

        圖1 測(cè)線布置

        針對(duì)某臺(tái)背級(jí)配碎石填料,采用瑞雷波法對(duì)填筑質(zhì)量進(jìn)行探測(cè),分別在離墻0.5m、3.0m、6.0m位置處布置三條測(cè)線,測(cè)線布置如圖1所示,分析3個(gè)填筑剖面密實(shí)情況,如圖2所示。

        分析得出,離墻背6.0m處剖面密實(shí)情況最佳。離墻背3.0m處剖面密實(shí)情況居中。離墻背0.5m處剖面平均波速在120m/s左右,密實(shí)情況最差。實(shí)際施工過程中,靠近墻背50cm范圍內(nèi),由于不可能采用重型壓路機(jī),而施工方未對(duì)該位置按要求松鋪層厚度控制在15cm、采用小型機(jī)具進(jìn)行壓實(shí),因而該范圍通常碾壓質(zhì)量不過關(guān)。此外,第二條測(cè)線中,距離震源1m處,在具地表1m~3m深度處,存在低速孤島,屬于局部不密實(shí)。

        3 臺(tái)涵背回填施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

        橋涵臺(tái)背跳車的主要產(chǎn)生的原因歸結(jié)起來,主要是路基壓縮沉降、側(cè)向變形和地基沉降引起,實(shí)踐證明,臺(tái)涵背處填筑內(nèi)摩擦角較小的材料(如土方),加之壓實(shí)質(zhì)量不過關(guān),路基的壓縮沉降量一般較大。為保證臺(tái)背處路堤的穩(wěn)定性,除設(shè)計(jì)文件另有規(guī)定外,應(yīng)選用內(nèi)摩擦角較大的透水性材料,如宕渣(山渣),碎石、砂礫等就能較好地減少路基的壓縮沉降,另一方面也有利于臺(tái)背縫隙中滲入的雨水沿臺(tái)底盲溝或泄水管順利排出路堤外。大量的施工實(shí)例表明,要在施工中做好橋、涵臺(tái)背的填筑作業(yè),減小工后沉降必須做好以下幾方面的工作。

        (1)涵洞完成后,當(dāng)涵洞砌體砂漿或混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%時(shí),方可進(jìn)行回填。

        (2)臺(tái)背填筑透水性材料,應(yīng)滿足一定的長(zhǎng)度、寬度和高度要求。在通常情況下,臺(tái)背填料順路線方向長(zhǎng)度頂部為距翼墻尾端不小于臺(tái)高加2.0m,底部距基礎(chǔ)內(nèi)緣控制長(zhǎng)度不小于2.0m。拱橋臺(tái)背填土長(zhǎng)度應(yīng)不小于臺(tái)高的3~4倍,涵洞填土長(zhǎng)度每側(cè)不應(yīng)小于2倍孔徑長(zhǎng)度。

        (a)第一條測(cè)線

        (b)第二條測(cè)線

        (c)第三條測(cè)線圖2 各測(cè)線波速剖面圖

        (3)透水性材料的填筑高度,從路堤頂面起向下計(jì)算:在冰凍地區(qū)一般不小于2.5m,無冰凍地區(qū)應(yīng)填至高水位處。

        (4)臺(tái)背與路基接壤處,為保證連接質(zhì)量,一般路基應(yīng)留成臺(tái)階狀,臺(tái)階形成的斜坡率應(yīng)不大于1∶1。

        (5)臺(tái)背路基填筑前,應(yīng)將原地基再次夯實(shí),其壓實(shí)度應(yīng)達(dá)到93%以上,如是軟基換填深度應(yīng)不小于二層壓實(shí)層厚度約30cm~50cm。以便通過分層換填夯實(shí)使原地基的強(qiáng)度達(dá)到增漲。然后填筑橫坡為3%~4%的夯實(shí)粘土形成雙向橫坡土拱,在土拱上挖一條雙向坡的地溝,地溝截面尺寸為:寬40cm~60cm,深30cm~50cm,以路基中心軸線點(diǎn)為雙面分坡點(diǎn),溝底橫坡坡度控制在不小于2.0%~3.0%地溝完成后,隨即在臺(tái)背后全寬范圍內(nèi)滿鋪一層隔水材料。隔水材料可使用油氈下墊尼龍薄膜,有條件的情況下,可以在油氈下墊設(shè)無紡?fù)凉げ?規(guī)格為250g/m2~300g/m2)效果更佳。油氈施工時(shí)應(yīng)橫向鋪設(shè),幅與幅之間的搭接不宜小于10cm,搭接處使用熱瀝青作粘接材料,以增加隔水效果。隔水層施工完成后在地溝內(nèi)設(shè)置Φ10cm以上PVC塑管,布設(shè)前將PVC管四周鉆出孔徑為0.5cm的小孔,小孔宜布成絹花形,孔距宜控制在10cm以內(nèi)。布設(shè)中應(yīng)緊貼溝底防水材料層,PVC管形成的橫坡應(yīng)與溝底2.0%~3.0%的橫坡相同,PVC管的長(zhǎng)度應(yīng)寬于臺(tái)后路基的底面寬度兩側(cè)各加0.5m~1.0m,(以便通過PVC管泄出的水能順利排出。)PVC硬塑管四周地溝內(nèi)填筑透水性好、級(jí)配良好、粒徑適宜(應(yīng)不大于10cm,不小于2.5cm)的砂礫或碎石,再分層填筑臺(tái)后透水性材料,直至路基頂面其填筑壓實(shí)度應(yīng)符合要求。

        (6)臺(tái)背回填區(qū)因其所處填筑位置的特殊性,對(duì)填料的質(zhì)量控制上應(yīng)比普通路基的填料要求高得多。選擇的填料首先要滿足透水性好的要求,且填料0.075mm以下顆粒含量不宜超過20%,最大料徑不宜大于50mm,CBR值不宜小于8。含水率不宜過大,這樣能有效地控制和減小路基層間壓縮沉降。

        (7)填筑前,應(yīng)在土拱上設(shè)置泄水管或盲溝使地表水快速流暢排出路基外,這是減少裂隙水侵入引起路基填方產(chǎn)生病害,同時(shí)也是減弱各剛度不同結(jié)構(gòu)產(chǎn)生差異沉降的有效辦法。

        (8)填筑時(shí),對(duì)涵洞缺口填土?xí)r應(yīng)在兩側(cè)對(duì)稱均勻地分層回填壓實(shí)。如使用機(jī)械回填,則涵臺(tái)胸腔部分及檢查井周圍應(yīng)先用小型壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)填好后,方可用機(jī)械進(jìn)行大面積回填,涵頂填土壓實(shí)厚度必須大于50cm時(shí),方可進(jìn)行重型機(jī)械和汽車,對(duì)橋梁構(gòu)造物亦應(yīng)做到臺(tái)背兩端對(duì)稱施工,橋臺(tái)背后的填土應(yīng)與錐坡填土同時(shí)進(jìn)行。

        (9)碾壓遍數(shù)應(yīng)通過試驗(yàn)決定,對(duì)于18t以上重型壓路機(jī)經(jīng)驗(yàn)?zāi)雺罕閿?shù)一般在8~10遍。填筑過程中須對(duì)每層填筑質(zhì)量實(shí)施檢測(cè)。當(dāng)采用灌砂法或灌水法進(jìn)行填筑質(zhì)量檢測(cè)時(shí),要求檢查頻率為每50m2檢驗(yàn)1點(diǎn),不足50m2時(shí)至少檢驗(yàn)1點(diǎn),每點(diǎn)都應(yīng)合格。

        (10)如果臺(tái)背必須要填筑非透水性材料時(shí)(如土方等),對(duì)土質(zhì)不好含水率高的填料要進(jìn)行處理,必要時(shí)可以換土或摻小劑量石灰和水泥(摻量一般石灰為1.0%~1.5%,水泥1.0%~2.0%)。同時(shí),盡可能做到橋涵施工與路基開挖的結(jié)合,做到橋涵臺(tái)施工多高,填土就填多高,確保能分層夯實(shí),以保證填土的密實(shí)程度。

        (11)應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)施工規(guī)范施工,控制好回填層分層厚度。臺(tái)涵背回填一般采用不小于18t重型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓,松鋪層厚度控制在20cm。當(dāng)采用小型機(jī)具(小于12t的壓實(shí)機(jī)具時(shí))一級(jí)以上公路松鋪厚度以不超過15cm為宜。對(duì)于壓路機(jī)碾壓不到的部位,如距離墻背50cm范圍內(nèi),需采用打夯機(jī)等小型碾壓設(shè)備進(jìn)行壓實(shí),松鋪層厚度控制在15cm。

        5 結(jié)論

        (1)臺(tái)涵背回填料的選用中應(yīng)考慮顆粒級(jí)配情況,盡量采用連續(xù)級(jí)配,保證粗粒所起的骨架作用和細(xì)粒所起的填充作用得以很好的發(fā)揮。

        (2)臺(tái)涵背回填料選用內(nèi)摩擦角較大的透水性材料,如宕渣(山渣),碎石、砂礫等,可較好地減少路基的壓縮沉降,有利于臺(tái)背縫隙中滲入的雨水沿臺(tái)底盲溝或泄水管順利排出路堤外。

        (3)在臺(tái)涵背施工作業(yè)中,應(yīng)對(duì)施工作業(yè)面、分層填筑厚度、臺(tái)背與路基接壤處、填料壓實(shí)度、截排水措施等進(jìn)行嚴(yán)格控制,確保填筑施工質(zhì)量。

        (4)由于施工條件限制,與墻背距離的越近,填料密實(shí)越差。實(shí)際施工過程中,靠近墻背50cm范圍內(nèi),由于碾壓不到位,壓實(shí)度質(zhì)量常常不滿足規(guī)范要求。

        [1] 段艷武.高等級(jí)公路橋涵臺(tái)背回填施工工藝質(zhì)量控制[J].山東交通科技,2011(2):57-58.

        [2] 邱志雄,李軍.高等級(jí)公路橋涵臺(tái)背回填施工工藝與質(zhì)量控制探討[J].公路,2003,8(8):12-13.

        [3] JTG D30-2015 公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中華人民共和國交通運(yùn)輸部,2015.

        [4] JTG F10-2006 公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:中華人民共和國交通運(yùn)輸部,2006.

        Analysis on the backfill quality control of bridge abutment and culvert abutment in highway

        GAOXiaohua

        (Jiangxi Construction Engineering Co., Ltd,Nanchang 330000)

        The backfill quality control of bridge abutment and culvert abutment was the most difficult in highway.In order to improve the bridge abutment and culvert abutment backfill quality, according to the characteristics of the backfill material of bridge abutment and culvert abutment, the grading test, and the compaction degree distribution characteristics were analyzed.Results show that the backfill material should be graded continuous, large friction angle, permeability, According to the requirements of the standard, the quality control points of the bridge abutment and culvert abutment were obtained.and The quality control requirements of the layered thickness, abutment and subgrade border, filling compaction, drainage measures were more clear.

        Bridge abutment;Culvert abutment;Backfill material;Backfill quality

        高小華(1982.3- ),男,工程師。

        E-mail:83215036@qq.com

        2017-03-30

        U4

        A

        1004-6135(2017)07-0128-04

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