濕陷性黃土地區(qū)公路工程構造物臺背處治

陳東山

【摘 要】濕陷性黃土是一種非飽和的欠壓密土，具有大孔和垂直節(jié)理，在天然濕度下，其壓縮性較低，強度較高。但遇水浸濕時，土的強度顯著降低，在附加壓力或在土的自重壓力下引起的濕陷變形，是一種下沉量大、下沉速度快的失穩(wěn)性變形。因此在黃土地區(qū)修筑公路，構造物臺背發(fā)生過大沉陷造成的臺后跳車問題，多年來一直成為困擾公路建設的一大質量通病。為切實解決這一質量通病，本人結合參與施工的慶陽市西峰至合水二級公路（全長63.011Km）等項目的施工，總結出以下臺背處治施工工藝及控制措施。

【關鍵詞】濕陷性黃土；臺后跳車；臺背處治

慶陽市西峰至合水二級公路（全長63.011Km）項目屬典型的濕陷性黃土區(qū)。施工中針對橋涵臺背因濕陷發(fā)生沉降、回填材料的選擇等問題，為了改善橋涵臺背施工質量，開展了《濕陷性黃土公路臺背沉降控制技術》研究，通過臺背基底的處治、臺背填筑材料的改進、壓實工藝控制等三大方面研究，采取了對地基的預壓處理、10%石灰土填筑、凸輪振動壓路機與光輪靜碾壓路機組合碾壓、臺背預壓等工程措施，有效提高了橋涵臺背施工質量，保證了通車運營期間行車的安全性和舒適性。

1 施工工藝

濕陷性黃土公路構造物臺背沉降控制措施，是利用消石灰的碳酸化學反應、離子交換作用、結晶作用，提高填筑材料自身的強度，同時石灰土具備阻礙下部的毛細水和封閉上部的雨水下滲等工程特性，自身重量輕對地基的承載力要求不高，石灰土碾壓成型后壓縮量小但其強度高，使得臺背施工完成后與濕陷性黃土地基及橋頭路基具有較好的兼容性及適應性，為橋梁剛性結構到路基柔性結構最佳的過渡段，行車舒適性提高。

通過封閉雨水下滲、基底處理及減小填筑層的自重荷載，消除了基底的額外沉降；通過控制壓實質量、提高填筑材料強度等措施消除填筑層自身殘余變形。合理選擇機械設備組合也是確保工程質量的重要技術措施。

施工工藝流程及操作要點

2 操作要點

2.1 施工準備

開工前嚴格按照《甘肅路橋建設集團施工技術交底制度》進行三級技術交底；對凸輪、三鋼輪等機械進場驗收；對石灰等原材料進行檢驗及對黃土濕陷性進行評價。

2.2 基底處治

濕陷性黃土公路臺背沉降量由兩部分疊加而成：a基底的沉降變形；b填筑層的自重及附加荷載作用。臺背沉降控制技術主要針對這兩部分的變形采取相應的技術控制措施，從而確保了行車舒適性。

為消除第一部分的沉降量，濕陷性黃土臺背基底應采用以下工程措施進行妥善處治：

a.臺背地形開闊時，應采用沖擊碾進行處理，后用大型壓路機碾壓，待壓實度符合規(guī)范要求方可進行后續(xù)施工；

對于基底土體含水量大于塑限的軟弱地基，采用生石灰處理法、挖除換填法等進行處理，壓實度≥93%；

c.受地形限制無法進行以上工程措施處理時，可采用擠密樁或粉噴樁進行處理。

2.3 材料準備及機械進場

為確保填筑層質量，填筑前應提前進行材料準備，石灰土由消石灰和黃土兩種材料按10%的石灰劑量摻配而成。石灰應在施工前7d進行消解并進行陳伏，質量技術指標不低于III 級。

黃土應采用含水量小于塑限的土，土中不應含有粒徑>100mm以上的土塊、泥塊、雜物等。

臺背填筑施工前，必須提前進場、確認施工機械設備狀態(tài)良好，外租的設備至少提前3天進場，項目上設備應提前1天在施工現(xiàn)場就位。

2.4 石灰土拌合

首先裝載機和平地機將黃土攤鋪整平，并將含水量控制在最佳含水量+0%至+2%之間，松鋪厚度控制在20cm左右。其次，按照10%的用量計算出每層臺背回填改良濕陷性黃土所需石灰用量，人工配合裝載機將石灰攤鋪整平。最后，采用路拌機進行拌合，速度控制在1.5Km/h，拌合后及時在不同的3個部位取樣檢測石灰劑量，滿足10%±1%的要求。則可進行攤鋪等后續(xù)作業(yè)。為便于控制分層填筑厚度，在橋涵臺背兩側按每層壓實厚度15cm畫出層厚控制標線，并標注層位編號。

2.5 石灰土攤鋪、整平及碾壓

石灰土攤鋪整平一般用人工配合裝載機或其他機械完成，機械攤鋪、人工整平。機械攤鋪時松鋪厚度控制在26cm左右，松鋪系數(shù)1.3左右，要根據(jù)攤鋪和壓實工藝情況進行確定，以確保壓實厚度不得大于20cm，應根據(jù)墻背兩側層厚控制標線，及標注層位編號進行嚴格控制。

碾壓時確保含水量處于最佳含水量的+0%～+2%以內。含水量檢測合格后，采用三鋼輪靜碾壓路機穩(wěn)壓1遍，速度控制在1.5Km/h，凸塊式振動壓路機低頻高幅振動碾壓1遍，輪跡每次重疊9/10，行進速度不超過3Km/h。三鋼輪靜碾壓路機隨后進行依次碾壓1遍，輪跡每次重疊9/10，行進速度不超過5Km/h。對于靠近橋涵結構物的邊界部位，采用小型電動夯壓實。最后采用高速液壓振動夯整體補強。

碾壓完成后，要及時檢測壓實度，根據(jù)《公路工程質量檢驗評定標準》的規(guī)定，壓實度≥規(guī)范規(guī)定值。為避免檢測結果出現(xiàn)爭議，應使用灌砂法，也便于質量控制。對于橋梁臺背每臺每層宜檢測2～3點、對于涵洞臺背每側每層不少于1點，同時必須滿足《公路橋涵施工技術規(guī)范》每50m2至少一點的規(guī)范要求。

2.6 壓實度檢測：

碾壓完成后及時檢測壓實度，壓實度≥規(guī)范規(guī)定值。合格后方可進行下層填筑。

2.7 分項交工驗收，堆載預壓

為確保后續(xù)工作的順利進行，臺背回填完成后應及時進行分項評定，合格后進行分項工程中間交工驗收，便于錐坡、護坡等后續(xù)工序的正常進行。

為了進一步提高工程質量，預防臺背在路面施工后發(fā)生沉降變形，應采取堆載預壓措施。預壓采用堆土法，堆土高度不小于2.5m～3.0m。

2.8 臺背回填后錐坡、護坡及排水工程、橋頭搭板施工endprint

臺背回填完成后，及時進行護坡、錐坡的施工，為避免滲水濕陷，必行采用漿砌片石或混凝土實體防護，沉降縫必須采用瀝青麻絮等進行規(guī)范處理。

排水工程應與防護工程同時進行，二者相互協(xié)調統(tǒng)一，路基邊溝等排水工程不得在錐坡位置設置急流槽，避免對橋梁臺背造成隱患。

橋頭搭板施工應在臺背預壓期完成并沉降穩(wěn)定后進行。

2.9 臺背回填注意事項

臺背回填應盡量與路基填筑同時進行，嚴格分層填筑，采用凸輪壓路機與光輪壓路機組合碾壓。

結構物強度達到設計75%以上后方可進行填筑，同一臺背需采用相同的回填材料。

梁式橋輕型橋臺必須在梁板安裝完成后進行填筑，柱、肋板式橋臺臺背宜在臺帽施工前對稱、平衡地填筑。

涵背回填前，端墻、八字墻或一字墻必須完成，蓋板涵應在支撐梁、蓋板完成安裝或澆筑后，在洞身兩側對稱分層填筑壓實。

為保證臺背的整體穩(wěn)定，橋臺背與錐坡的回填宜采用相同的填料同步進行施工，臺背填筑部分的路床宜與路堤路床同步填筑。

3 材料與設備

3.1 材料

施工所需材料及要求見表1

3.2 設備

所需機具設備見表2

4 質量控制措施

4.1 執(zhí)行的質量標準與技術規(guī)范

《公路路基施工技術規(guī)范》JTG F10-2006；

《公路橋涵施工技術規(guī)范》JTG /T F50-2011；

《公路土工試驗規(guī)程》JTG E40-2007；

《公路工程無機結合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》JTG E51-2009；

《公路工程質量檢驗評定標準》JTG F80/1-2004；

《公路工程施工安全技術規(guī)程》（JTJ 076--1995）。

4.2 質量檢測指標

驗收依據(jù)按照《公路工程質量檢驗評定標準》（JTGF80/1-2004）臺背填土項目來檢驗（表3）。

4.3 關鍵工序質量控制措施

4.3.1 基底處理

（1）一般路段基底宜在構造物施工前進行重錘表層夯實或強夯處理，消除基底黃土的濕陷性，減小基底自身的壓縮沉降量。

（2）對于基底承載力難以達到設計要求的部分橋涵臺背基底，準確判斷持力層后，可根據(jù)工程進度、成本等綜合考慮后采用混凝土預制（灌注）樁處理。

（3）基底處理深度一般為結構物基礎底面高程，或依據(jù)施工圖設計要求進行。

4.3.2 回填材料

（1）對于濕陷性黃土路基，透水性材料不得直接用于回填臺背，避免引起臺背或其地基沉陷。

（2）應考慮構造物所處位置的地質、地形等，宜選擇強度和水穩(wěn)定性好、具有一定封水性的填筑材料，如石灰土（6～10%）、水泥穩(wěn)定土（4～6%）等，嚴禁采用有機土、腐殖土、垃圾、鹽漬土等不合格填料，填料中不得含有樹根、草皮等雜物。

（3）石灰進場前進行取樣試驗，二級及以上公路用石灰應不低于Ⅲ級技術要求；水泥應符合《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）標準規(guī)定。

4.3.3 填筑范圍

（1）三背地基開挖時，要充分考慮回填工作空間的可操作性，避免大型壓實設備無法進場的情況。

（2）橋梁工程：二級及以上公路橋臺頂部填筑范圍距翼墻尾端不小于2倍臺高加6m，底部距基礎內緣6m；涵洞、通道工程：二級及以上公路頂部填筑長度每側不應小于臺高加2.5m。如果回填距離過小，導致大型機械無法正常作業(yè)。

（3）橋涵臺背與路基過渡帶長度不小于3倍路基填土高度，過渡帶應與臺背填土同步施工，過渡帶與路基有效搭接，縱向接縫必須預留臺階，臺階寬度≥2m，高度≤2m，內傾2%～4%，過渡帶壓實度≥96%。

（4）暗涵填土在涵頂0～200cm范圍內宜增設土工格柵，逐層通鋪，以增強涵背的整體穩(wěn)定性、阻止或延緩反射裂縫的產(chǎn)生、減少不均勻沉降。

4.3.4 壓實要求

大型振動壓實設備應與結構物保持50cm的安全距離，以免對結構物造成破壞。凸輪壓路機在碾壓過程中，每次按1個輪齒錯開碾壓，邊角處反復碾壓4～6遍，以確保壓實質量。 "V"字形高填方在無法開挖臺階的情況下，由于邊角處很難壓實，可采用薄層攤土法（攤土厚度≤10cm），再用人工夯實方法進行夯實處理。

5 結語

通過在甘肅省西合二級公路3座大橋，50道鋼筋混凝土蓋板涵臺背處治中的實踐。該項目自交工使用以來，臺背回填未出現(xiàn)過明顯沉降。確保了臺背回填質量，消除了公路橋臺跳車通病，提高了公路運營的整體形象，降低了施工與運營階段的綜合費用，避免了行車荷載對橋梁結構的沖擊荷載，間接延長了伸縮縫的使用壽命，提高了公路運營階段行車安全性和舒適性。

【參考文獻】

[1]《公路路基施工技術規(guī)范》JTG F10-2006.

[2]《公路橋涵施工技術規(guī)范》JTG /T F50-2011.

[3]《公路土工試驗規(guī)程》JTG E40-2007.

[4]《公路工程無機結合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》JTG E51-2009.

[5]《公路工程質量檢驗評定標準》JTG F80/1-2004.

[6]《公路工程施工安全技術規(guī)程》（JTJ 076--1995）.

[責任編輯：張濤]endprint