軟弱粉細砂地基公路涵洞施工技術(shù)

許慶松 ，樊 宇 ，謝 龑

(1.北京市公路橋梁建設(shè)集團有限公司，北京100068；2.同濟大學(xué)道路與交通工程教育部重點實驗室，上海，201804)

0 前言

我國海南省屬于熱帶島嶼季風(fēng)性氣候，年均降雨量大、空氣濕度大、年均氣溫高、地下水位普遍較高。另一方面，該地區(qū)的地表層多為粉細砂、下層為粉質(zhì)黏土或細粒土黏土，屬于軟土地基。地基承載力低、現(xiàn)場施工排水難，使得公路路基常會出現(xiàn)沉陷、不均勻沉降等病害，嚴重影響行車安全和舒適性。因此，在該地區(qū)公路涵洞的修筑過程中須采取地基處理、換填、加強排水等方法，從而保證涵洞的施工質(zhì)量。

本文從當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c，以及地質(zhì)條件特征出發(fā)，從施工工藝和施工組織兩個方面提出了具體的施工流程優(yōu)化，以及施工技術(shù)要點，并對涵洞的施工過程進行了詳細的分析與敘述。

1 涵洞形式的選擇

涵洞有多種分類方法，按斷面形式可分為圓管涵、蓋板涵、拱涵和箱涵。圓管涵工程量小、造價低、便于質(zhì)量控制；蓋板涵對于涵頂填土的最小高度沒有限制、構(gòu)造簡單、易維護、施工快速；拱涵工期長、砌筑質(zhì)量不易控制、對地基承載力的要求高；箱涵整體性好，對地基承載力要求低。

某工程為海南省東郊至龍樓濱海公路，主線全長23 km，共設(shè)涵洞50道，均位于軟土地基上，而且涵頂?shù)奶钔粮叨染?.8 m～1.5 m范圍內(nèi)。由此，結(jié)合地形特點及排水要求，選擇采用蓋板涵35道、箱涵15道，其橫斷面如圖1、圖2所示。

圖1 蓋板涵橫斷面圖

圖2 箱涵橫斷面圖

2 施工技術(shù)要點

2.1 地基處理

由涵洞工程地質(zhì)評價報告，各涵洞地基土大體可分為兩類，如表1所列。

表1 涵洞地基土地質(zhì)勘察情況一覽表

由于涵洞地基土的上層均為粉質(zhì)細砂或細粒土細砂，承載力較低，因此必須進行換填，換填材料選用碎石砂，換填深度在0.8 m～1.0 m，個別地質(zhì)狀況差的涵洞可在換填之前進行CFG樁處理，同時增大換填深度。

2.2 現(xiàn)場排水

該地區(qū)地下水位較高，在進行涵洞地基處理時，開挖地基至1m左右會迅速形成積水，如圖3所示。擬采取兩種方法進行現(xiàn)場施工排水：

(1)對于地基處理工程量較大的涵洞，在兩邊洞口處開挖基坑、集水井，將涵洞處積水引入其中。

圖3 涵洞地基開挖處積水實景

(2)對于工程量較小的涵洞可采取分段施工的方法，分段開挖地基，每段約10 m，同時設(shè)置水泵抽水，通過控制水泵的數(shù)量及抽水速率來保證開挖處的施工條件。

2.3 回填壓實

臺背及涵頂區(qū)域是涵洞與路基的連接，其填土的壓實度直接影響到路基的沉降及變形，處理不得當(dāng)將會造成涵洞跳車現(xiàn)象，嚴重影響公路的使用性能，因此回填土的壓實是公路涵洞施工中的關(guān)鍵步驟，必須進行充分的施工準備和有效的施工組織以保證施工質(zhì)量。

2.3.1 準備工作

完成蓋板涵上部構(gòu)造即蓋板的安裝，確保臺墻澆筑的混凝土及箱涵混凝土達到規(guī)定的齡期強度；準備小型的壓實機械設(shè)備，如夯錘或小噸位壓路機。

2.3.2 施工組織

為了防止雨水的侵入，回填應(yīng)在一定時間內(nèi)完成，因此必須加強現(xiàn)場的施工管理，在確保回填壓實質(zhì)量的同時最大程度地提升施工速度。分層填筑控制層厚在15 cm～20 cm，對機械壓實不到的區(qū)域需由人工進行夯實，且應(yīng)與機械同步，每層壓實后立即進行密實度檢測。壓實時盡量做到與路基填筑同步，涵洞兩側(cè)做到對稱填筑。

3 施工工藝(見圖4)

圖4 施工流程圖

3.1 測量放線

先用全站儀進行測放，在施工場地范圍外設(shè)置主要中心線和軸線的固定控制樁，控制樁須采用水泥混凝土加以保護，以確保其準確性和穩(wěn)定性，方便施工時使用。

3.2 基槽開挖

根據(jù)測量所設(shè)邊線，組織挖土機進行開挖，開挖深度以換填深度為準。施工過程中注意控制標高，對于工程量大的涵洞，在基礎(chǔ)邊線外開挖排水溝并引至兩邊基坑或集水井，以防止雨水浸泡，保證水位在基槽底面40cm以下；對于分段施工的涵洞，注意控制水泵的抽水速率。

3.3 地基處理

涵洞基底范圍內(nèi)采用碎石砂(碎石含量為60%)進行換填，夯實時一夯套半夯，分層夯實，最終保證壓實度達到95%以上。由于軟土地基承載力低，均應(yīng)采用反開槽施工，個別軟土地基較厚的涵洞，在換填前先打CFG樁，然后再用碎石砂換填，且換填深度可增大，基底處理后其承載力不得低于0.2 MPa。

3.4 混凝土基礎(chǔ)

按照設(shè)計放出基礎(chǔ)的邊線，在這里需要注意八字墻基礎(chǔ)與洞身基礎(chǔ)的標高是否一致。在基礎(chǔ)澆筑前設(shè)置基礎(chǔ)及底板鋼筋，鋼筋下保護層墊高標號砂漿墊塊。模板支撐應(yīng)確保接縫嚴密、不漏漿、不跑模。混凝土采用拌和站集中拌和的混凝土，采用振動搗實。振搗應(yīng)達到表面泌漿，混凝土面不再下陷、無氣泡冒出為止。

3.5 墻身施工

蓋板涵：綁扎架立筋和箍筋，鋼筋在預(yù)制場集中加工，運制現(xiàn)場后按圖紙要求綁扎。鋼筋綁扎時應(yīng)注意預(yù)埋件的位置和數(shù)量的正確。水泥混凝土采用集中攪拌，用專用運輸車運至現(xiàn)場。墻身用人工配合下料槽澆注。該工程中涵洞凈高均不小于1.3 m，搗振時應(yīng)根據(jù)涵洞高度選擇適當(dāng)長度振動棒進行振搗密實。臺身混凝土在達到設(shè)計強度80%后，鑿毛并沖洗干凈，而后支模澆筑臺帽混凝土。洞身每隔4～6 m設(shè)置一道沉降縫，縫內(nèi)填以瀝青麻絮或不透水材料。

箱涵：采用就地澆筑，全箱可分為兩層澆筑，第一層澆筑底板與其上30cm側(cè)墻，第二層澆筑剩余部分。兩次澆筑的接縫處應(yīng)保證有良好的銜接面。混凝土強度達到85%時方可拆除支架，拆除模板時要避免產(chǎn)生大的震動。

3.6 蓋板安裝

箱涵為整體澆筑，而蓋板涵需進行蓋板的安裝，在安裝時應(yīng)注意順流水坡度平順安裝，并保證內(nèi)壁齊平，同時蓋板必須墊穩(wěn)坐定，與臺身接觸處不得有泥土等雜物，故應(yīng)將板面鑿毛并沖洗干凈，然后用C20小石子混凝土填充臺背與蓋板間的空隙。

3.7 臺背回填

3.7.1 回填條件

對于蓋板涵，當(dāng)砌體砂漿或混凝土強度達到設(shè)計強度85%后方可進行回填；對于箱涵，則應(yīng)在洞身混凝土強度達到100%設(shè)計強度時才能進行臺背填土。

3.7.2 填料

與涵洞位置路基填料一致，該工程基本為細砂，邊部適當(dāng)寬度設(shè)包邊土，包邊土主要為黏土。

3.7.3 施工工藝

嚴格控制分層壓實，從基礎(chǔ)底面起做分層標注，保證每層填土不超過20 cm，對于直接與涵洞接觸的部分，采用人工夯實，填筑時要在涵洞兩側(cè)及頂部設(shè)20～30 cm厚的黏土層加以保護，能下壓路機的部分必須進行靜壓或沖擊碾壓，涵洞兩側(cè)必須同時對稱填筑，涵洞臺背的回填須與相接路基同步壓實，嚴格控制填料的含水率在10%～15%。

3.8 涵頂填土

涵頂與路基直接相接部分應(yīng)采用人工填筑，厚度大于80 cm后可用機械，工藝與臺背回填類似。必須保證其與路基同步分層填筑，填土嚴格控制含水率以保證在同時段內(nèi)達到壓實度的要求。

4 施工質(zhì)量檢測

按照公路工程質(zhì)量檢測評定標準，施工結(jié)束后對全線50道涵洞進行了涵洞總體方面6個項目的實測。實測的實際偏差均在規(guī)定值或允許偏差值以內(nèi)，則各項工程的施工質(zhì)量均達到要求。以中心樁號K7+585、K15+890、K24+175三處涵洞實測結(jié)果為例，列于表2。

表2 涵洞總體實測結(jié)果表(單位：mm)

5 總結(jié)

(1)結(jié)合海南地區(qū)的氣候特征和地基特點提出了公路涵洞的施工技術(shù)要點：地基處理、現(xiàn)場排水，以及回填壓實。

(2)現(xiàn)場檢測結(jié)果表明，本文采用的施工方法能夠達到預(yù)期效果，對涵洞工程的施工具有參考價值與借鑒意義。

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