甘金生 保利長大工程有限公司

1.研究背景

柳南高速公路是泉州至南寧高速公路（G72）的重要組成部分，經(jīng)過十幾年的運營，路線交通量急劇增加，部分路段已趨飽和。項目位于廣西中南部的桂中盆地及其邊緣，地勢除中部較高外，總體比較平緩，工程是將原高速公路四車道改擴(kuò)建為八車道，采用兩側(cè)路基拼寬處理。

原高速公路已運營十幾年，舊路基工后沉降基本趨于穩(wěn)定，拼寬段路基施工多措并舉減少工后沉降，但橋涵臺背短且窄，若采用常規(guī)的級配碎石填筑，壓實設(shè)備難以展開易形成漏壓區(qū)，施工質(zhì)量不易控制，影響建成通車后行車的舒適度，且施工周期長會帶來更大的涉路施工安全隱患，因此，快速優(yōu)質(zhì)地進(jìn)行橋涵臺背回填是改擴(kuò)建工程中一個關(guān)鍵控制點。為解決這一難題，確保橋涵臺背回填質(zhì)量，提高施工效率，縮短臺背回填施工時間，擬采用無砂透水混凝土進(jìn)行橋涵臺背回填，結(jié)合施工工藝研究其密度、強(qiáng)度、透水性、孔隙率等路用指標(biāo)，并通過現(xiàn)場施工分析驗證其可行性。

2.原材料的選用及配合比試驗

2.1 原材料的選用

①水泥。水泥采用廣西華潤紅水河水泥有限公司紅水河牌P?O42.5型普通硅酸鹽水泥，其檢測指標(biāo)如表1所示。

表1 水泥的常規(guī)檢測指標(biāo)

②粗集料。粗集料采用廣西賓陽縣金天地石場生產(chǎn)碎石，碎石滿足質(zhì)地堅硬、耐久、潔凈、密實等要求，由4.75～9.5、9.5～19、19～31.5三級石料按1:2:2比例摻配而成級配碎石，粗集料的指標(biāo)要求及檢測結(jié)果如表2所示。

表2 粗骨料的指標(biāo)要求及檢測結(jié)果

2.2 無砂透水混凝土配合比試驗

C 15 無砂透水混凝土配合比的主要技術(shù)指標(biāo)要求：①透水系統(tǒng)（15℃）≥0.5mm/s；②連續(xù)孔隙率≥10%；③28天抗壓強(qiáng)度≥15MPa；④每立方米透水混凝土中膠凝材料推薦用量為300kg～400kg，水膠比為0.30～0.40。

根據(jù)設(shè)計及標(biāo)準(zhǔn)化管理相關(guān)要求，在保證混凝土和易性的前提下采取最小水泥用量300kg進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計，通過改變水膠比進(jìn)行室內(nèi)配比試驗，水膠比分別為0.3、0.35、0.4。具體配合比見表3。

根據(jù)表3中的混凝土配合比設(shè)計，針對不同水膠比進(jìn)行試拌，并根據(jù)現(xiàn)場夯實施工工藝分別采用鋼釬插搗和鐵鍬拍打方式裝入試模成型。采用鋼釬插搗成型方式，入模分兩層，每層分別插搗次數(shù)為20次、25次、30次；采用鐵鍬拍打成型方式，一次性入模分，分別插搗次數(shù)為10次、15次、20次。對混凝土強(qiáng)度、孔隙率和透水性進(jìn)行了試驗，其檢測結(jié)果如表4、表5、表6所示。

表3 無砂透水混凝土配合比

表4 水膠比為0.3的無砂透水混凝土配合比檢測情況

表5 水膠比為0.35的無砂透水混凝土配合比檢測情況

表6 水膠比為0.4的無砂透水混凝土配合比檢測情況

3.試驗結(jié)果分析

從試件外觀分析，采用鋼釬插搗成型方式，隨著插搗次數(shù)增加，試件逐步密實，再增加插搗次數(shù)，水泥漿逐步流向底部，導(dǎo)致上部水泥凈漿偏少，碎石呈現(xiàn)較為松散狀態(tài)，抗壓強(qiáng)度出現(xiàn)較大減少且透水性也受一定影響。采用鐵鍬拍打成型方式，隨著拍打次數(shù)增加，試件逐步密實，水泥漿有流向底部趨勢但是不明顯，試件整體較均勻。

從試驗結(jié)果可以看出，隨著水膠比的下降，混凝土強(qiáng)度增高，但是透水性及孔隙率和透水性降低。通過試驗數(shù)據(jù)，水膠比為0.35和0.30時，采用鋼釬插搗密實時，插搗次數(shù)控制在25次左右；或采用鐵鍬拍打密實時，拍打次數(shù)控制在20次左右時，混凝土的強(qiáng)度、孔隙率、透水性均滿足設(shè)計要求，考慮混凝土的和易性，施工現(xiàn)場采用0.35水膠比進(jìn)行施工。

4.施工現(xiàn)場運用及效果驗證

橋涵臺背混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的80%以上，且臺背路基已施工完成后方可進(jìn)行路基反開挖再回填無砂透水混凝土的方式進(jìn)行臺背回填施工。

無砂透水混凝土由集中拌合站的強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌和，拌和時，先按確定的水膠比將水泥、水拌成水泥漿，再將粗集料投入拌和機(jī)中，與水泥漿一起攪拌，使水泥漿充分包裹集料。攪拌時間應(yīng)比普通混凝土適當(dāng)延長30～45s。

無砂透水混凝土澆筑高度在1m以內(nèi)時可直接卸料澆筑，澆筑高度超過1m時應(yīng)采用滑槽進(jìn)行澆筑。澆筑時應(yīng)分層倒入，每層厚度不應(yīng)超過15cm，并人工進(jìn)行整平，整平后采取鋼釬插搗或鐵鍬拍打的方式進(jìn)行振搗密實。

水泥初凝前應(yīng)防止雨淋和沖刷，避免水泥漿體流失。達(dá)到終凝后，用塑料薄膜進(jìn)行全覆蓋以防止水份大量損失。

養(yǎng)護(hù)滿7天后，分別對采用鋼釬插搗和鐵鍬拍打兩種工藝進(jìn)行現(xiàn)場鉆芯取樣，并對其強(qiáng)度、透水性、孔隙率進(jìn)行試驗，其檢測如表7所示。

表7 現(xiàn)場取芯檢測結(jié)果

從施工現(xiàn)場取樣檢測結(jié)果分析，無砂透水混凝土強(qiáng)度較試驗室配比試驗時的強(qiáng)度略有降低，透水性和孔隙率基本一致，施工現(xiàn)場取樣的各項檢測結(jié)果均滿足要求，由此可見，改擴(kuò)建工程橋涵臺背回填無砂透水混凝土取得良好的效果。

5.結(jié)語

（1）通過室內(nèi)配合比設(shè)計，對無砂透水混凝土的強(qiáng)度、透水性、孔隙率進(jìn)行檢測，各項指標(biāo)均滿足要求，同時經(jīng)過施工現(xiàn)場運用，并對實體進(jìn)行取芯檢測和分析總結(jié)，采取水膠比為0.35的無砂透水混凝土進(jìn)行改擴(kuò)建工程橋涵回填既便于施工，又避免了臺背區(qū)不易壓實的缺點。

（2）無砂透水混凝土采用鐵鍬拍打夯實，工序便易，解決了改擴(kuò)建工程橋涵臺背短且窄，壓實設(shè)備難以開展的回填材料層間壓實問題。

（3）無砂透水混凝土回填工序少、施工便易，提高施工效率，大大縮短了施工時間，減少了涉路施工的安全風(fēng)險。

（4）無砂透水混凝土解決了改擴(kuò)建工程橋涵臺背回填中的不少難題，但是目前暫無明確的檢測標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)要求，現(xiàn)場施工質(zhì)量不易把控。同時無砂透水混凝土剛度較強(qiáng)，臺背回填后的剛度過度不如級配碎石，