都汶高速橋臺臺背回填技術研討

胡 誠,龍治軒,黃顯彬

(1.都江堰市交通局;2.四川農業大學城鄉建設學院)

1 橋臺臺背回填質量問題

1.1 臺背填料壓實度達不到標準

部分橋臺臺背填料為施工時的傾填的填料,并沒分層碾壓密實,壓實度達不到要求。由于施工難度較大,部分橋臺臺背邊角壓路機無法進入,又沒有用小型夯機進行夯實,壓實度仍然不能保證。橋臺臺背壓實度達不到標準,也就導致了臺背填料孔隙率大,隨著公路投入運營,在自重及車輛荷載作用下,路基及臺后填土土質密實度增大,道路結構層之間被壓縮,填料的孔隙率漸漸降低,便在一定時期內產生沉降和較大變形,而橋梁構造物的沉降量很小,將產生橋不沉而路沉,形成跳車現象。

1.2 填料級配達不到標準

由于填料較為緊缺,部分臺背和涵背所用填料級配較差,不能達到設計要求,規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,公路經過一段時間的運營后,填料的孔隙漸漸降低,便會產生沉降和較大的變形,造成跳車現象。

1.3 工后沉降期不夠

由于工期緊張,前期施工中填料不足,導致前期施工速度較為緩慢,很多臺背工后沉降期不夠。到通車時,絕大多數臺背的工后沉降期不到 1年,有些甚至僅有數月,均達不到 2～3年的標準。隨著公路運營時間的推移,土質密實度增大,孔隙率減小,道路結構層之間被壓縮,而橋臺由于一般采用樁基礎或擴大基礎,沉降在施工完畢后已完成,這就導致路面與橋臺之間相對沉降,二者之間形成臺階造成跳車。

1.4 施工質量存在隱患

(1)由于部分工點臺背施工時施工作業面狹窄,大型壓實機械不易靠近橋頭路基,僅能采用小型夯實機械,或由于部分工點施工難度較大,還沒有用小型夯實機械對其邊角進行足夠的夯實處理,而造成橋頭路基壓實度達不到設計要不得和規范標準,不能保證壓實質量。

(2)由于工期緊張,部分施工單位在追求施工進度的情況下,對于個別工點沒有嚴格按照施工程序“分層填筑,分層碾壓,分層檢測”進行施工,沒有控制好路基填土質量。按照規范要求,臺背回填應在接近最付佳含水量狀態下分層填筑、分層壓實,每層松鋪厚度不宜超過 20 cm,密實度應達到設計要求。由于工期緊張和部分工點的施工難度較大,部分施工單位沒有完全達到規范和相應標準的要求,部分工點回填壓實時,每層的厚度大于了 20 cm。同時由于填筑速度過快,每一層也沒有達到相應的沉降期就填筑下一層,這就導致橋頭引道及錐坡的填土壓實度達不到標準,造成這部分填土有下沉的可能,引起跳車,成為將來公路運營的隱患。

2 臺背回填

2.1 材料的選用

(1)回填料應本著因地質宜、就近取材、經濟合理的原則,應采用強度高、透水性強、水穩性好、宜于穩定的材料,或采用輕質材料。應該結合橋臺的結構型式,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定碎石土,有條件的地方可以考慮回填碎石或水泥穩定類材料等。

(2)橋臺的回填以砂礫石為主。對回填面積窄小的重要部位、壓路機無法碾壓的死角,可回填或翻挖換填水泥穩定砂礫、水泥穩定碎石或其他穩定材料等,并用小型夯實機夯實至規范標準。

2.2 質量控制

(1)回填應嚴格控制選料含水量,分層壓實度應達到95%以上。

(2)回填應分層填筑、分層壓實,分層壓實厚度控制視碾壓機具而定,采用重型壓路機不宜超過 15 cm,采用小型夯實機不宜超過 12 cm,臺背回填前,應用紅油漆標明分層標記以及回填總層數編號,嚴格按分層厚度填筑。

(3)臺背回填范圍總體要求應按技術規范執行。對構造物采取“先填后挖”施工和構造物緊靠山體開挖以及基礎底開挖為巖面或密實穩定層,回填范圍可小于規定,不需擴寬,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,嚴禁有雜物、浮土、腐殖土等。

②基底范圍內由于地表水或地下水影響其穩定性時,應在基底頂面或其他適當位置設置必要的排水設施,或換填不易風化的片石、塊石、砂礫等透水性材料,嚴禁積水浸泡基底,必要時采用袋裝沙井、塑料排水板、堆載預壓、換土、高壓噴射注漿、振動碎石樁、強夯施工等方法進行處理。

③基底必須密實,若基底為耕地或松散土質時,應在填筑前進行壓實,壓實度一般不低于90%。

④水田、湖塘等地段的基底應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行處理。對軟土、濕陷性黃土、多年凍土等適用于各自特點的特殊地基處理方法治理,如換土、強夯,固結、輕質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做好橋頭臺背地基的排水工作,避免路基水流對基底的浸泡和沖刷。

(2)完善排水設施

①保證施工中的排水坡度,設置必要的排水設施。

②在橋臺與填方段結合處及過渡段的路面下設置墊層,防止路面下滲水進入填方體。對中間為砂礫石填料,兩側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在目前的橋臺設計中,前墻與側墻均沒設計泄水孔,建議在設計、施工中設計泄水孔,以利排水。

2.4 壓實

(1)嚴格控制厚度

構造物回填時必須分層填筑,分層壓實,每層壓實厚度不得大于 15 cm。為方便檢查松鋪厚度是否均勻及方便施工,在進行臺背回填前,從結構物的基礎頂面開始,在臺背背墻上做好記號,分層標識,以此作參照進行分層填筑。這樣既方便現場施工人員控制,又方便檢查施工質量。在回填過程中,順路線方向形成 3%的的橫坡,以防止雨水沿結構的處壁向下滲透,影響回填質量。

(2)選擇合理的壓實機械

為保證填土壓實質量,在比較寬闊部位應盡量使用大型壓實機械,只是在臨近構造物邊緣及涵頂 50 cm內,才用小型夯壓機械,分薄層認真夯壓密實,夯壓遍數應通過試驗確實,以達到壓實度要求為準。小型壓實機械采用自重輕、壓實效果好的沖擊夯,對于機械夯實碾壓不到之外,應及時采用人工補充夯實。避免出現夯實死角。

(3)壓實方法

高填方路堤常用的壓實方法有:沖擊壓實、強夯壓實、振動壓實,另外堆載預壓技術在一些施工中也有運用,此方法就是在高填方施工間歇中進行堆載預壓,使土體中的孔隙水排出,逐漸固結,地基發生沉降,同時強度逐漸提高的方法,可以保證邊坡穩定以及控制工后沉降。

(4)滿足壓實度要求

采用滲水材料作為填料時,回填壓實度要求不小于JT051-93重型壓實度標準確定的最大干密度的 95%;采用穩定性的細顆粒材料作為回填材料時,其壓實度應與周邊填料的壓實度相同。當回填高出構造物頂面 30 cm后,構造物回填與路基填筑同步進行,并按設計壓實度要求壓實、檢測、評定,壓實度需滿足標準要求。

對于有搭板的構造物,必須待回填土體趨于穩定,連續兩個月的沉降率小于 3mm/d后,方可進行搭板施工,為的是防止搭板脫空。如工期允許,應盡量推遲搭板施工,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,鉆孔應逐排編號,要求實際孔位與設計孔位偏差不大于 5 cm。每個工點鉆孔放樣應一次放完。放樣應特別注意,路面以下的設施,避開橫向排水管,并距涵洞、通道、橋臺、檔墻有一定的安全距離。

素混凝土層、路面結構及填筑體均應采用 100型鉆機回鉆進、潛孔錘錘擊鉆進;鉆孔直徑為 Φ91mm或 Φ75mm(終孔直徑)。并用壓縮空氣洗孔排渣,嚴禁采用水作為沖洗液。注漿孔鉆孔均為鉛錘直孔,偏差率應小于 0.3%,孔深不得小于設計孔深。

鉆孔應由外向內分段分序施工,防止壓力注漿時大面積竄冒漿。設計孔深小于 4.0m時,可進行一次鉆孔注漿;不小于 4.0m時,應分兩段實施鉆孔注漿,第一段為路面以下0～2.50m,2.5m以下為第二段。

對砂卵石填筑體,塌孔較為嚴重時,必須下護壁花管,采用花管注漿法施工,以保證灌漿質量效果。

(3)壓力注漿施工

壓力注漿采用自下而上式,在封閉孔后分段實施,同排不同序的注漿孔注漿時間間隔不應小于 4小時,不同排的注漿孔,鉆孔注漿排距應不小于 5m。當設計孔深小于 4.0m可采取一次性注漿;當孔深大于4.0m時,每孔分兩段注漿,第一段為填料上部 2.5m范圍內,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漿塞。接著就進行變形觀測、止漿、封孔、施工記錄等。

本圖尺寸均以 m計,灌漿孔按梅花形布置,孔距 2.5m。孔徑 75～91mm,孔深按設計深度。其橋臺臺背均采用砂卵石填筑,鉆灌孔設計孔深＜4.0m時,采用一次成孔注漿漿法;設計孔深≥4.0m時,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計深度,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,應派專人對鄰近涵洞、擋墻、路面結構層、路堤邊坡以及鄰孔等,進行巡視、觀察和記錄。一旦發現竄冒漿或抬動變形等異常情況后,應及時采用封堵、減壓、濃漿、間隙法注漿等措施進行處理,并作好異常止漿和處理措施記錄。對于鋪筑瀝青砼層的路面,應進行孔口抬動變形觀測,控制抬動值不大于 5mm,防止壓力注漿對路面的破壞。

對孔底漏漿嚴重的情況可采用濃漿封底。對于壓力達不到設計值,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。如果發現變形超過允許值,應先減壓,減壓后仍不能抑制變形,可三天后進行復灌。

4 設置搭板

設置橋頭搭板。搭板基層做后做一層 30 cm厚的搭板16@20,L為 5～8m,根據填筑厚度而定。設置搭板可以使在柔性結構產生的較大沉降通過搭板逐漸過渡到橋涵結構物上。整體式橋頭搭板是國內使用較多的一種,橋臺搭板的寬度應與橋面行車道寬度相等。該種方法具有施工方便,就地現澆,整體性好等優點。搭板一端擱置于橋臺上,在臺背處預埋插筋將搭板與橋臺以鉸接式連接,根據搭板長度、設計要求和現場實際情況確定是否設置枕梁。在橋臺搭板下,設置肓溝,將水引至路基以外,防止路面及中央分隔帶水流滲入臺背。

5 結 語

橋臺臺背壓實是一項非常重要的工作,必須引起高度重視。本文在臺背回填、壓漿、搭板等技術上進行了深入的研討,從多角度保證了臺背不會產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段大中橋橋臺都未產生不均勻沉降,行車平順。總的來說,雖然輔助了壓漿、搭板技術成本有所增加,但綜合處理效果明顯,橋背密實,沒有不均勻沉降、跳車等現象發生,值得其它高路堤臺背填筑參考借鑒。

[1] 公路路基施工技術規范(JTGF10-2006).

[2] 汪來富,路道萍 “三背”回填與橋頭跳車的防治技術 .

[3] 徐金香,成華嶺如何做好“三背”填筑施工質量控制 .

[4] 王遜夫,王文宏,探討三背填筑.

[5] 粉煤灰質量檢測標準(GB1596-91).

[6] 都汶公路高速段“三背”壓漿加固處治設計,四川省交通廳公路規劃勘察設計研究院.