樊 凜，吳榮峰，李志鵬，薄士威

（1.中國建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施有限公司，北京市 100029；2.中國建筑一局（集團(tuán)）有限公司，北京市 100161；3.甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院股份有限公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引 言

波紋鋼管涵因其具有地基承載力要求低，變形能力強(qiáng)，施工工期短、工藝簡單[1]等幾方面的優(yōu)勢，近年來在甘肅省黃土地區(qū)高速公路建設(shè)中應(yīng)用的越來越廣。6～8 m的大直徑波紋鋼管涵也因其泄洪能力強(qiáng)，可滿足汽車通行的特點(diǎn)，逐步在實(shí)際工程中展開應(yīng)用。在甘肅省G341線白銀至中川至永登公路二期工程（白銀至中川段）項(xiàng)目中，6 m波紋鋼管涵按照設(shè)計文件宜采用凹槽式基礎(chǔ)（見圖1），此基礎(chǔ)在實(shí)際施工過程中存在弧形槽施做后壓實(shí)度無法保證問題，所以調(diào)整為平齊式基礎(chǔ)（見圖2）。但此種方式由于管涵兩側(cè)三角區(qū)域空間狹小，同樣存在常規(guī)大型機(jī)械無法進(jìn)入，小型機(jī)械碾壓無法保證94%壓實(shí)度要求的問題，另外對于并排雙孔波紋管亦然（見圖3）。假如采用混凝土填筑，剛性材料限制了波紋管的變形能力，后期地基不均勻沉降可能引起混凝土變形開裂、應(yīng)力集中，造成波紋管涵破損，故而也不宜采用。經(jīng)研究參考國內(nèi)其他項(xiàng)目工程經(jīng)驗(yàn)，筆者首次提出采用液態(tài)粉煤灰對大直徑波紋鋼管涵涵背三角區(qū)進(jìn)行回填的方法，粉煤灰屬于半剛性材料，既能隨鋼管涵同步變形，也可滿足強(qiáng)度要求，不僅保證了工程質(zhì)量，還可縮短工期，節(jié)約成本，在實(shí)際工程中起到了積極的作用。新方法的應(yīng)用也可今后其他類似工程的提供思路與經(jīng)驗(yàn)借鑒。

圖1 凹槽式基礎(chǔ)

圖2 平齊式基礎(chǔ)

圖3 雙排波紋管示意圖

1 液態(tài)粉煤灰具有的優(yōu)勢

液態(tài)粉煤灰是由粉煤灰、水泥、水、外加劑按不同配合比攪拌而成，具有一定的流動性，經(jīng)一段時間的養(yǎng)護(hù)之后具備一定強(qiáng)度的混合料[2]。具有材質(zhì)輕、密實(shí)度高、壓縮性小等特點(diǎn)，且易施工、對涵側(cè)壓力小、后期強(qiáng)度高，較多應(yīng)用于橋頭涵背回填，目前已在石張高速、石黃高速、貴州遵畢高速等多項(xiàng)工程中成功應(yīng)用，具有很好的借鑒意義。

2 最優(yōu)配合比確定

根據(jù)國內(nèi)其他工程經(jīng)驗(yàn)、參考文獻(xiàn)[3]及查閱河北省地方標(biāo)準(zhǔn)《液態(tài)粉煤灰水泥混合料施工技術(shù)指南》[4]，筆者初步擬定了三組配合比，并通過試驗(yàn)分別測定其7 d、28 d抗壓強(qiáng)度和每10 m裂縫數(shù)量，匯總見表1。

表1 不同配合比7 d、28 d抗壓強(qiáng)度及裂縫數(shù)量對比表

對應(yīng)三種配合比情況下抗壓強(qiáng)度變化曲線見圖4。

圖4 三種配合比抗壓強(qiáng)度變化曲線

由表1和圖4可知，液態(tài)粉煤灰強(qiáng)度與水泥含量密切相關(guān)，水泥含量越多，對應(yīng)液態(tài)粉煤灰強(qiáng)度越高，但其干燥收縮性越強(qiáng)，越容易產(chǎn)生干縮裂縫，水泥含量從4%提高至10%時，液態(tài)粉煤灰的干縮率提高了約6.7%5，裂縫數(shù)量明顯增加。所以在強(qiáng)度滿足工程要求、裂縫數(shù)量較少的情況下，同時考慮到水泥、粉煤灰的品質(zhì)偏差，為保證實(shí)體工程的質(zhì)量可靠性，最終決定在G341項(xiàng)目中采用水泥：粉煤灰∶水=8∶92∶50（每方水泥：粉煤灰∶水=91 kg∶1 044 kg∶567 kg）作為最優(yōu)配合比。

3 施工流程及工藝控制關(guān)鍵點(diǎn)

3.1 施工流程

液態(tài)粉煤灰涵背回填施工流程包括：混合料拌合→運(yùn)輸→澆筑→拆?！B(yǎng)護(hù)五個環(huán)節(jié)。

3.1.1 拌合

拌合前加強(qiáng)對原材料的把控，粉煤灰采用等級應(yīng)不低于Ⅱ級，嚴(yán)格按照配合比控制材料用量，混合料應(yīng)使用機(jī)械攪拌，攪拌時間控制在90～120 s。

3.1.2 運(yùn)輸

混合料采用罐車運(yùn)輸，運(yùn)輸能力應(yīng)滿足混合料澆筑需要，以保證澆筑工作的連續(xù)性。

3.1.3 澆筑

澆筑前應(yīng)對模板進(jìn)行檢查，模板內(nèi)不應(yīng)有雜物積水，模板內(nèi)涂脫模劑。澆筑時應(yīng)合理配置施工機(jī)械及人員，保證工作效率，且澆筑溫度不小于5℃，見圖 5。

圖5 現(xiàn)場立模澆筑實(shí)景圖

3.1.4 拆模

澆筑3～4 d后可以進(jìn)行拆模，拆模時應(yīng)保證液態(tài)粉煤灰達(dá)到0.2 MPa，并防止粘模。

3.1.5 養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)期溫度應(yīng)控制在5℃以上，養(yǎng)護(hù)時間3～4 d，保證強(qiáng)度持續(xù)增長，7 d抗壓強(qiáng)度達(dá)到0.4 MPa后，方可進(jìn)行后續(xù)填筑碾壓作業(yè)。

3.2 施工工藝控制關(guān)鍵點(diǎn)

3.2.1 原材料把控

粉煤灰采用等級不低于Ⅱ級，具體要求滿足《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTG/T F50—2011[6]第F.0.1的規(guī)定，見表2。

3.2.2 出倉溫度及澆筑溫度

通過實(shí)際施工可知，出倉溫度一般在12℃～15℃，澆筑溫度控制在5℃以上，液態(tài)粉煤灰和易性、流動性及后期質(zhì)量均可得到較好保證。

3.2.3 含水量控制

試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，含水量應(yīng)控制在50%左右，具體根據(jù)稠度控制（13～15 s），可保證混合料的流動性、強(qiáng)度，并減少干縮裂縫的產(chǎn)生。

表2 粉煤灰的分級和質(zhì)量指標(biāo)及適用范圍

3.2.4 澆筑范圍控制

單管澆筑范圍為管道圓心兩側(cè)管壁垂直投影至基礎(chǔ)頂面。雙管涵洞之間澆筑高度為基礎(chǔ)頂面至圓心以上，可滿足正常機(jī)械碾壓的寬度，見圖6。

圖6 波紋管填筑范圍示意圖

3.2.5 同批次試件抗壓強(qiáng)度檢測

施工時應(yīng)注意同步制配同標(biāo)準(zhǔn)試件，每天至少做2組試件，并檢測現(xiàn)場強(qiáng)度。其中試驗(yàn)室及現(xiàn)場抽檢抗壓強(qiáng)度均應(yīng)滿足7 d達(dá)到0.7 MPa、28 d達(dá)到1.8 MPa。

4 液態(tài)粉煤灰與常規(guī)砂礫填料性能及經(jīng)濟(jì)效益分析

通過分析對比涵側(cè)三角區(qū)采用液態(tài)粉煤灰與常規(guī)砂礫回填，可得出以下結(jié)論。

4.1 性能方面

砂礫回填壓實(shí)度一般可達(dá)94%～96%，經(jīng)實(shí)際檢測地基承載力大于250 kPa，而液態(tài)粉煤灰7 d抗壓強(qiáng)度一般可達(dá)0.7 MPa，28 d抗壓強(qiáng)度可達(dá)1.8 MPa,抗壓強(qiáng)度性能高于砂礫，同時密實(shí)度也明顯優(yōu)于砂礫，可充分滿足工程質(zhì)量要求。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

參照《公路工程施工定額》JTG 2009[7]對G341線鋼管涵三角區(qū)實(shí)際填筑液態(tài)粉煤灰進(jìn)行造價分析，詳細(xì)情況見表3。

表3 波紋鋼管涵三角區(qū)液態(tài)粉煤灰造價分析表 m3

由表3可知，液態(tài)粉煤灰綜合單價188.64元/m3，對比項(xiàng)目清單中填筑砂礫單價226元/m3，每m3可節(jié)約成本37.36元，以48 m長1～6 m波紋管涵計，每道鋼管涵可節(jié)約成本6 927元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

4.3 工期對比

砂礫回填每天可填筑3層（每層15 cm），回填高度達(dá)到3 m需7 d，粉煤灰回填高度為3 m時支模、澆筑、拆模需3～4 d，工期可縮短3～4 d。

5 結(jié) 論

通過在G341線白銀至中川機(jī)場公路項(xiàng)目中首次采用液態(tài)粉煤灰填筑大直徑波紋鋼管涵涵背三角區(qū)，既保證了施工質(zhì)量，也取得了明顯的經(jīng)濟(jì)成效和施工經(jīng)驗(yàn)，可得出以下結(jié)論：

（1）應(yīng)用液態(tài)粉煤灰對大直徑波紋鋼管涵涵背三角區(qū)進(jìn)行填筑，可隨管涵同步變形，具有強(qiáng)度高、施工周期短、工藝簡單等特點(diǎn)，既有效解決了涵背回填問題，也保證了工程質(zhì)量，可在今后其他類似項(xiàng)目中推廣應(yīng)用。

（2）混合料中水泥含量越多，干燥收縮性越強(qiáng)，越容易產(chǎn)生干縮裂縫，所以在滿足強(qiáng)度需求的情況下，水泥含量不易過高，一般控制在8%左右，其7 d抗壓強(qiáng)度保證0.7 MPa，28 d抗壓強(qiáng)度保證1.8 MPa。

（3）液態(tài)粉煤灰相對于砂礫回填品質(zhì)好，強(qiáng)度高，經(jīng)濟(jì)性好，48 m波紋管鋼涵可節(jié)約成本約6 927元。