軟弱粉細砂地基公路涵洞施工技術

許慶松 ，樊 宇 ，謝 龑

(1.北京市公路橋梁建設集團有限公司，北京100068；2.同濟大學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，該地區的地表層多為粉細砂、下層為粉質黏土或細粒土黏土，屬于軟土地基。地基承載力低、現場施工排水難，使得公路路基常會出現沉陷、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量。

本文從當地的氣候特點，以及地質條件特征出發，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化，以及施工技術要點，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、便于質量控制；蓋板涵對于涵頂填土的最小高度沒有限制、構造簡單、易維護、施工快速；拱涵工期長、砌筑質量不易控制、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，共設涵洞50道，均位于軟土地基上，而且涵頂的填土高度均在0.8 m～1.5 m范圍內。由此，結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 施工技術要點

2.1 地基處理

由涵洞工程地質評價報告，各涵洞地基土大體可分為兩類，如表1所列。

表1 涵洞地基土地質勘察情況一覽表

由于涵洞地基土的上層均為粉質細砂或細粒土細砂，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 現場排水

該地區地下水位較高，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，同時設置水泵抽水，通過控制水泵的數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，處理不得當將會造成涵洞跳車現象，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量。

2.3.1 準備工作

完成蓋板涵上部構造即蓋板的安裝，確保臺墻澆筑的混凝土及箱涵混凝土達到規定的齡期強度；準備小型的壓實機械設備，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，回填應在一定時間內完成，因此必須加強現場的施工管理，在確保回填壓實質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域需由人工進行夯實，且應與機械同步，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定性，方便施工時使用。

3.2 基槽開挖

根據測量所設邊線，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

按照設計放出基礎的邊線，在這里需要注意八字墻基礎與洞身基礎的標高是否一致。在基礎澆筑前設置基礎及底板鋼筋，鋼筋下保護層墊高標號砂漿墊塊。模板支撐應確保接縫嚴密、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，鋼筋在預制場集中加工，運制現場后按圖紙要求綁扎。鋼筋綁扎時應注意預埋件的位置和數量的正確。水泥混凝土采用集中攪拌，用專用運輸車運至現場。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，搗振時應根據涵洞高度選擇適當長度振動棒進行振搗密實。臺身混凝土在達到設計強度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設置一道沉降縫，縫內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側墻，第二層澆筑剩余部分。兩次澆筑的接縫處應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，在安裝時應注意順流水坡度平順安裝，并保證內壁齊平，同時蓋板必須墊穩坐定，與臺身接觸處不得有泥土等雜物，故應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，當砌體砂漿或混凝土強度達到設計強度85%后方可進行回填；對于箱涵，則應在洞身混凝土強度達到100%設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，邊部適當寬度設包邊土，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及頂部設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達到壓實度的要求。

4 施工質量檢測

按照公路工程質量檢測評定標準，施工結束后對全線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定值或允許偏差值以內，則各項工程的施工質量均達到要求。以中心樁號K7+585、K15+890、K24+175三處涵洞實測結果為例，列于表2。

表2 涵洞總體實測結果表(單位：mm)

5 總結

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

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

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