都汶高速橋臺(tái)臺(tái)背回填技術(shù)研討

胡 誠,龍治軒,黃顯彬

(1.都江堰市交通局;2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院)

1 橋臺(tái)臺(tái)背回填質(zhì)量問題

1.1 臺(tái)背填料壓實(shí)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)

部分橋臺(tái)臺(tái)背填料為施工時(shí)的傾填的填料,并沒分層碾壓密實(shí),壓實(shí)度達(dá)不到要求。由于施工難度較大,部分橋臺(tái)臺(tái)背邊角壓路機(jī)無法進(jìn)入,又沒有用小型夯機(jī)進(jìn)行夯實(shí),壓實(shí)度仍然不能保證。橋臺(tái)臺(tái)背壓實(shí)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn),也就導(dǎo)致了臺(tái)背填料孔隙率大,隨著公路投入運(yùn)營,在自重及車輛荷載作用下,路基及臺(tái)后填土土質(zhì)密實(shí)度增大,道路結(jié)構(gòu)層之間被壓縮,填料的孔隙率漸漸降低,便在一定時(shí)期內(nèi)產(chǎn)生沉降和較大變形,而橋梁構(gòu)造物的沉降量很小,將產(chǎn)生橋不沉而路沉,形成跳車現(xiàn)象。

1.2 填料級(jí)配達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)

由于填料較為緊缺,部分臺(tái)背和涵背所用填料級(jí)配較差,不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求,規(guī)范最大粒徑要求見表 1。所用填料為卵石或漂石土,有些漂石粒徑大于 60cm,致使填料間孔隙較大,公路經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)營后,填料的孔隙漸漸降低,便會(huì)產(chǎn)生沉降和較大的變形,造成跳車現(xiàn)象。

1.3 工后沉降期不夠

由于工期緊張,前期施工中填料不足,導(dǎo)致前期施工速度較為緩慢,很多臺(tái)背工后沉降期不夠。到通車時(shí),絕大多數(shù)臺(tái)背的工后沉降期不到 1年,有些甚至僅有數(shù)月,均達(dá)不到 2～3年的標(biāo)準(zhǔn)。隨著公路運(yùn)營時(shí)間的推移,土質(zhì)密實(shí)度增大,孔隙率減小,道路結(jié)構(gòu)層之間被壓縮,而橋臺(tái)由于一般采用樁基礎(chǔ)或擴(kuò)大基礎(chǔ),沉降在施工完畢后已完成,這就導(dǎo)致路面與橋臺(tái)之間相對(duì)沉降,二者之間形成臺(tái)階造成跳車。

1.4 施工質(zhì)量存在隱患

(1)由于部分工點(diǎn)臺(tái)背施工時(shí)施工作業(yè)面狹窄,大型壓實(shí)機(jī)械不易靠近橋頭路基,僅能采用小型夯實(shí)機(jī)械,或由于部分工點(diǎn)施工難度較大,還沒有用小型夯實(shí)機(jī)械對(duì)其邊角進(jìn)行足夠的夯實(shí)處理,而造成橋頭路基壓實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要不得和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),不能保證壓實(shí)質(zhì)量。

(2)由于工期緊張,部分施工單位在追求施工進(jìn)度的情況下,對(duì)于個(gè)別工點(diǎn)沒有嚴(yán)格按照施工程序“分層填筑,分層碾壓,分層檢測”進(jìn)行施工,沒有控制好路基填土質(zhì)量。按照規(guī)范要求,臺(tái)背回填應(yīng)在接近最付佳含水量狀態(tài)下分層填筑、分層壓實(shí),每層松鋪厚度不宜超過 20 cm,密實(shí)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。由于工期緊張和部分工點(diǎn)的施工難度較大,部分施工單位沒有完全達(dá)到規(guī)范和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求,部分工點(diǎn)回填壓實(shí)時(shí),每層的厚度大于了 20 cm。同時(shí)由于填筑速度過快,每一層也沒有達(dá)到相應(yīng)的沉降期就填筑下一層,這就導(dǎo)致橋頭引道及錐坡的填土壓實(shí)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn),造成這部分填土有下沉的可能,引起跳車,成為將來公路運(yùn)營的隱患。

2 臺(tái)背回填

2.1 材料的選用

(1)回填料應(yīng)本著因地質(zhì)宜、就近取材、經(jīng)濟(jì)合理的原則,應(yīng)采用強(qiáng)度高、透水性強(qiáng)、水穩(wěn)性好、宜于穩(wěn)定的材料,或采用輕質(zhì)材料。應(yīng)該結(jié)合橋臺(tái)的結(jié)構(gòu)型式,明、暗溝通道和涵洞填土高度,按路基與橋涵的施工順序,分別選用砂、砂礫、路基挖方處碎石土和水泥穩(wěn)定碎石土,有條件的地方可以考慮回填碎石或水泥穩(wěn)定類材料等。

(2)橋臺(tái)的回填以砂礫石為主。對(duì)回填面積窄小的重要部位、壓路機(jī)無法碾壓的死角,可回填或翻挖換填水泥穩(wěn)定砂礫、水泥穩(wěn)定碎石或其他穩(wěn)定材料等,并用小型夯實(shí)機(jī)夯實(shí)至規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 質(zhì)量控制

(1)回填應(yīng)嚴(yán)格控制選料含水量,分層壓實(shí)度應(yīng)達(dá)到95%以上。

(2)回填應(yīng)分層填筑、分層壓實(shí),分層壓實(shí)厚度控制視碾壓機(jī)具而定,采用重型壓路機(jī)不宜超過 15 cm,采用小型夯實(shí)機(jī)不宜超過 12 cm,臺(tái)背回填前,應(yīng)用紅油漆標(biāo)明分層標(biāo)記以及回填總層數(shù)編號(hào),嚴(yán)格按分層厚度填筑。

(3)臺(tái)背回填范圍總體要求應(yīng)按技術(shù)規(guī)范執(zhí)行。對(duì)構(gòu)造物采取“先填后挖”施工和構(gòu)造物緊靠山體開挖以及基礎(chǔ)底開挖為巖面或密實(shí)穩(wěn)定層,回填范圍可小于規(guī)定,不需擴(kuò)寬,在清基除雜后,可按分層要求填筑。

2.3 工藝控制

(1)處理好基底

①基底清淤必須徹底,嚴(yán)禁有雜物、浮土、腐殖土等。

②基底范圍內(nèi)由于地表水或地下水影響其穩(wěn)定性時(shí),應(yīng)在基底頂面或其他適當(dāng)位置設(shè)置必要的排水設(shè)施,或換填不易風(fēng)化的片石、塊石、砂礫等透水性材料,嚴(yán)禁積水浸泡基底,必要時(shí)采用袋裝沙井、塑料排水板、堆載預(yù)壓、換土、高壓噴射注漿、振動(dòng)碎石樁、強(qiáng)夯施工等方法進(jìn)行處理。

③基底必須密實(shí),若基底為耕地或松散土質(zhì)時(shí),應(yīng)在填筑前進(jìn)行壓實(shí),壓實(shí)度一般不低于90%。

④水田、湖塘等地段的基底應(yīng)視具體情況采取排水、清淤、晾曬、換填、摻灰及其它的加固措施進(jìn)行處理。對(duì)軟土、濕陷性黃土、多年凍土等適用于各自特點(diǎn)的特殊地基處理方法治理,如換土、強(qiáng)夯,固結(jié)、輕質(zhì)路堤和粉噴樁等方法以改善地基,提高承載力,減少工后沉降。

⑤做好橋頭臺(tái)背地基的排水工作,避免路基水流對(duì)基底的浸泡和沖刷。

(2)完善排水設(shè)施

①保證施工中的排水坡度,設(shè)置必要的排水設(shè)施。

②在橋臺(tái)與填方段結(jié)合處及過渡段的路面下設(shè)置墊層,防止路面下滲水進(jìn)入填方體。對(duì)中間為砂礫石填料,兩側(cè)為土類填料的填方體與加固地基的連接處做 30～50m縱向集水管和每 5～10m的橫向排水管,以排泄填方體與加固地基的下滲水。

③在目前的橋臺(tái)設(shè)計(jì)中,前墻與側(cè)墻均沒設(shè)計(jì)泄水孔,建議在設(shè)計(jì)、施工中設(shè)計(jì)泄水孔,以利排水。

2.4 壓實(shí)

(1)嚴(yán)格控制厚度

構(gòu)造物回填時(shí)必須分層填筑,分層壓實(shí),每層壓實(shí)厚度不得大于 15 cm。為方便檢查松鋪厚度是否均勻及方便施工,在進(jìn)行臺(tái)背回填前,從結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)頂面開始,在臺(tái)背背墻上做好記號(hào),分層標(biāo)識(shí),以此作參照進(jìn)行分層填筑。這樣既方便現(xiàn)場施工人員控制,又方便檢查施工質(zhì)量。在回填過程中,順路線方向形成 3%的的橫坡,以防止雨水沿結(jié)構(gòu)的處壁向下滲透,影響回填質(zhì)量。

(2)選擇合理的壓實(shí)機(jī)械

為保證填土壓實(shí)質(zhì)量,在比較寬闊部位應(yīng)盡量使用大型壓實(shí)機(jī)械,只是在臨近構(gòu)造物邊緣及涵頂 50 cm內(nèi),才用小型夯壓機(jī)械,分薄層認(rèn)真夯壓密實(shí),夯壓遍數(shù)應(yīng)通過試驗(yàn)確實(shí),以達(dá)到壓實(shí)度要求為準(zhǔn)。小型壓實(shí)機(jī)械采用自重輕、壓實(shí)效果好的沖擊夯,對(duì)于機(jī)械夯實(shí)碾壓不到之外,應(yīng)及時(shí)采用人工補(bǔ)充夯實(shí)。避免出現(xiàn)夯實(shí)死角。

(3)壓實(shí)方法

高填方路堤常用的壓實(shí)方法有:沖擊壓實(shí)、強(qiáng)夯壓實(shí)、振動(dòng)壓實(shí),另外堆載預(yù)壓技術(shù)在一些施工中也有運(yùn)用,此方法就是在高填方施工間歇中進(jìn)行堆載預(yù)壓,使土體中的孔隙水排出,逐漸固結(jié),地基發(fā)生沉降,同時(shí)強(qiáng)度逐漸提高的方法,可以保證邊坡穩(wěn)定以及控制工后沉降。

(4)滿足壓實(shí)度要求

采用滲水材料作為填料時(shí),回填壓實(shí)度要求不小于JT051-93重型壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)確定的最大干密度的 95%;采用穩(wěn)定性的細(xì)顆粒材料作為回填材料時(shí),其壓實(shí)度應(yīng)與周邊填料的壓實(shí)度相同。當(dāng)回填高出構(gòu)造物頂面 30 cm后,構(gòu)造物回填與路基填筑同步進(jìn)行,并按設(shè)計(jì)壓實(shí)度要求壓實(shí)、檢測、評(píng)定,壓實(shí)度需滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

對(duì)于有搭板的構(gòu)造物,必須待回填土體趨于穩(wěn)定,連續(xù)兩個(gè)月的沉降率小于 3mm/d后,方可進(jìn)行搭板施工,為的是防止搭板脫空。如工期允許,應(yīng)盡量推遲搭板施工,并做好防水及沉降觀測工作。

3 壓力注漿

(1)注漿孔布置

注漿孔一般沿路線方向成排布置,沿路線方向(或沿臺(tái)背、涵背的垂直方向)間距一般 2.5～3.0m,排距為 2.165～2.60m,梅花開布置。

(2)鉆孔要求

注漿孔放樣可采用皮尺或鋼卷尺,鉆孔應(yīng)逐排編號(hào),要求實(shí)際孔位與設(shè)計(jì)孔位偏差不大于 5 cm。每個(gè)工點(diǎn)鉆孔放樣應(yīng)一次放完。放樣應(yīng)特別注意,路面以下的設(shè)施,避開橫向排水管,并距涵洞、通道、橋臺(tái)、檔墻有一定的安全距離。

素混凝土層、路面結(jié)構(gòu)及填筑體均應(yīng)采用 100型鉆機(jī)回鉆進(jìn)、潛孔錘錘擊鉆進(jìn);鉆孔直徑為 Φ91mm或 Φ75mm(終孔直徑)。并用壓縮空氣洗孔排渣,嚴(yán)禁采用水作為沖洗液。注漿孔鉆孔均為鉛錘直孔,偏差率應(yīng)小于 0.3%,孔深不得小于設(shè)計(jì)孔深。

鉆孔應(yīng)由外向內(nèi)分段分序施工,防止壓力注漿時(shí)大面積竄冒漿。設(shè)計(jì)孔深小于 4.0m時(shí),可進(jìn)行一次鉆孔注漿;不小于 4.0m時(shí),應(yīng)分兩段實(shí)施鉆孔注漿,第一段為路面以下0～2.50m,2.5m以下為第二段。

對(duì)砂卵石填筑體,塌孔較為嚴(yán)重時(shí),必須下護(hù)壁花管,采用花管注漿法施工,以保證灌漿質(zhì)量效果。

(3)壓力注漿施工

壓力注漿采用自下而上式,在封閉孔后分段實(shí)施,同排不同序的注漿孔注漿時(shí)間間隔不應(yīng)小于 4小時(shí),不同排的注漿孔,鉆孔注漿排距應(yīng)不小于 5m。當(dāng)設(shè)計(jì)孔深小于 4.0m可采取一次性注漿;當(dāng)孔深大于4.0m時(shí),每孔分兩段注漿,第一段為填料上部 2.5m范圍內(nèi),第二段為 2.5m以下部分。為確保注漿壓力,必須使用與鉆孔也徑相匹配的止?jié){塞。接著就進(jìn)行變形觀測、止?jié){、封孔、施工記錄等。

本圖尺寸均以 m計(jì),灌漿孔按梅花形布置,孔距 2.5m?？讖?75～91mm,孔深按設(shè)計(jì)深度。其橋臺(tái)臺(tái)背均采用砂卵石填筑,鉆灌孔設(shè)計(jì)孔深＜4.0m時(shí),采用一次成孔注漿漿法;設(shè)計(jì)孔深≥4.0m時(shí),采用二次成孔注漿法,第一次成孔2.5m,采用低壓 0.1～0.2MPa形成硬殼層,然后再次重新成孔到設(shè)計(jì)深度,注漿壓力為0.4～0.5 MPa。

(6)安全檢測及特殊情況處理

在壓力注漿施工過程中,應(yīng)派專人對(duì)鄰近涵洞、擋墻、路面結(jié)構(gòu)層、路堤邊坡以及鄰孔等,進(jìn)行巡視、觀察和記錄。一旦發(fā)現(xiàn)竄冒漿或抬動(dòng)變形等異常情況后,應(yīng)及時(shí)采用封堵、減壓、濃漿、間隙法注漿等措施進(jìn)行處理,并作好異常止?jié){和處理措施記錄。對(duì)于鋪筑瀝青砼層的路面,應(yīng)進(jìn)行孔口抬動(dòng)變形觀測,控制抬動(dòng)值不大于 5mm,防止壓力注漿對(duì)路面的破壞。

對(duì)孔底漏漿嚴(yán)重的情況可采用濃漿封底。對(duì)于壓力達(dá)不到設(shè)計(jì)值,仍漏漿者,先增加粉煤灰用量,如果仍然漏漿,可采用 2～3 h的間隙法注漿。如果發(fā)現(xiàn)變形超過允許值,應(yīng)先減壓,減壓后仍不能抑制變形,可三天后進(jìn)行復(fù)灌。

4 設(shè)置搭板

設(shè)置橋頭搭板。搭板基層做后做一層 30 cm厚的搭板16@20,L為 5～8m,根據(jù)填筑厚度而定。設(shè)置搭板可以使在柔性結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的較大沉降通過搭板逐漸過渡到橋涵結(jié)構(gòu)物上。整體式橋頭搭板是國內(nèi)使用較多的一種,橋臺(tái)搭板的寬度應(yīng)與橋面行車道寬度相等。該種方法具有施工方便,就地現(xiàn)澆,整體性好等優(yōu)點(diǎn)。搭板一端擱置于橋臺(tái)上,在臺(tái)背處預(yù)埋插筋將搭板與橋臺(tái)以鉸接式連接,根據(jù)搭板長度、設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場實(shí)際情況確定是否設(shè)置枕梁。在橋臺(tái)搭板下,設(shè)置肓溝,將水引至路基以外,防止路面及中央分隔帶水流滲入臺(tái)背。

5 結(jié) 語

橋臺(tái)臺(tái)背壓實(shí)是一項(xiàng)非常重要的工作,必須引起高度重視。本文在臺(tái)背回填、壓漿、搭板等技術(shù)上進(jìn)行了深入的研討,從多角度保證了臺(tái)背不會(huì)產(chǎn)生過大沉降而引起跳車。通過后期的沉降觀測,都汶高速公路 A、B段大中橋橋臺(tái)都未產(chǎn)生不均勻沉降,行車平順?？偟膩碚f,雖然輔助了壓漿、搭板技術(shù)成本有所增加,但綜合處理效果明顯,橋背密實(shí),沒有不均勻沉降、跳車等現(xiàn)象發(fā)生,值得其它高路堤臺(tái)背填筑參考借鑒。

[1] 公路路基施工技術(shù)規(guī)范(JTGF10-2006).

[2] 汪來富,路道萍 “三背”回填與橋頭跳車的防治技術(shù) .

[3] 徐金香,成華嶺如何做好“三背”填筑施工質(zhì)量控制 .

[4] 王遜夫,王文宏,探討三背填筑.

[5] 粉煤灰質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)(GB1596-91).

[6] 都汶公路高速段“三背”壓漿加固處治設(shè)計(jì),四川省交通廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院.