濕陷性黃土地區(qū)公路工程構(gòu)造物臺(tái)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(qiáng)度較高。但遇水浸濕時(shí)，土的強(qiáng)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(gòu)造物臺(tái)背發(fā)生過大沉陷造成的臺(tái)后跳車問題，多年來一直成為困擾公路建設(shè)的一大質(zhì)量通病。為切實(shí)解決這一質(zhì)量通病，本人結(jié)合參與施工的慶陽市西峰至合水二級(jí)公路（全長63.011Km）等項(xiàng)目的施工，總結(jié)出以下臺(tái)背處治施工工藝及控制措施。

【關(guān)鍵詞】濕陷性黃土；臺(tái)后跳車；臺(tái)背處治

慶陽市西峰至合水二級(jí)公路（全長63.011Km）項(xiàng)目屬典型的濕陷性黃土區(qū)。施工中針對(duì)橋涵臺(tái)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(tái)背施工質(zhì)量，開展了《濕陷性黃土公路臺(tái)背沉降控制技術(shù)》研究，通過臺(tái)背基底的處治、臺(tái)背填筑材料的改進(jìn)、壓實(shí)工藝控制等三大方面研究，采取了對(duì)地基的預(yù)壓處理、10%石灰土填筑、凸輪振動(dòng)壓路機(jī)與光輪靜碾壓路機(jī)組合碾壓、臺(tái)背預(yù)壓等工程措施，有效提高了橋涵臺(tái)背施工質(zhì)量，保證了通車運(yùn)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(gòu)造物臺(tái)背沉降控制措施，是利用消石灰的碳酸化學(xué)反應(yīng)、離子交換作用、結(jié)晶作用，提高填筑材料自身的強(qiáng)度，同時(shí)石灰土具備阻礙下部的毛細(xì)水和封閉上部的雨水下滲等工程特性，自身重量輕對(duì)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(qiáng)度高，使得臺(tái)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(yīng)性，為橋梁剛性結(jié)構(gòu)到路基柔性結(jié)構(gòu)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(shí)質(zhì)量、提高填筑材料強(qiáng)度等措施消除填筑層自身殘余變形。合理選擇機(jī)械設(shè)備組合也是確保工程質(zhì)量的重要技術(shù)措施。

施工工藝流程及操作要點(diǎn)

2 操作要點(diǎn)

2.1 施工準(zhǔn)備

開工前嚴(yán)格按照《甘肅路橋建設(shè)集團(tuán)施工技術(shù)交底制度》進(jìn)行三級(jí)技術(shù)交底；對(duì)凸輪、三鋼輪等機(jī)械進(jìn)場驗(yàn)收；對(duì)石灰等原材料進(jìn)行檢驗(yàn)及對(duì)黃土濕陷性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.2 基底處治

濕陷性黃土公路臺(tái)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(tái)背沉降控制技術(shù)主要針對(duì)這兩部分的變形采取相應(yīng)的技術(shù)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(tái)背基底應(yīng)采用以下工程措施進(jìn)行妥善處治：

a.臺(tái)背地形開闊時(shí)，應(yīng)采用沖擊碾進(jìn)行處理，后用大型壓路機(jī)碾壓，待壓實(shí)度符合規(guī)范要求方可進(jìn)行后續(xù)施工；

對(duì)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(jìn)行處理，壓實(shí)度≥93%；

c.受地形限制無法進(jìn)行以上工程措施處理時(shí)，可采用擠密樁或粉噴樁進(jìn)行處理。

2.3 材料準(zhǔn)備及機(jī)械進(jìn)場

為確保填筑層質(zhì)量，填筑前應(yīng)提前進(jìn)行材料準(zhǔn)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(yīng)在施工前7d進(jìn)行消解并進(jìn)行陳伏，質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)不低于III 級(jí)。

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

臺(tái)背填筑施工前，必須提前進(jìn)場、確認(rèn)施工機(jī)械設(shè)備狀態(tài)良好，外租的設(shè)備至少提前3天進(jìn)場，項(xiàng)目上設(shè)備應(yīng)提前1天在施工現(xiàn)場就位。

2.4 石灰土拌合

首先裝載機(jī)和平地機(jī)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(jì)算出每層臺(tái)背回填改良濕陷性黃土所需石灰用量，人工配合裝載機(jī)將石灰攤鋪整平。最后，采用路拌機(jī)進(jìn)行拌合，速度控制在1.5Km/h，拌合后及時(shí)在不同的3個(gè)部位取樣檢測石灰劑量，滿足10%±1%的要求。則可進(jìn)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(tái)背兩側(cè)按每層壓實(shí)厚度15cm畫出層厚控制標(biāo)線，并標(biāo)注層位編號(hào)。

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(jī)或其他機(jī)械完成，機(jī)械攤鋪、人工整平。機(jī)械攤鋪時(shí)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(shí)工藝情況進(jìn)行確定，以確保壓實(shí)厚度不得大于20cm，應(yīng)根據(jù)墻背兩側(cè)層厚控制標(biāo)線，及標(biāo)注層位編號(hào)進(jìn)行嚴(yán)格控制。

碾壓時(shí)確保含水量處于最佳含水量的+0%～+2%以內(nèi)。含水量檢測合格后，采用三鋼輪靜碾壓路機(jī)穩(wěn)壓1遍，速度控制在1.5Km/h，凸塊式振動(dòng)壓路機(jī)低頻高幅振動(dòng)碾壓1遍，輪跡每次重疊9/10，行進(jìn)速度不超過3Km/h。三鋼輪靜碾壓路機(jī)隨后進(jìn)行依次碾壓1遍，輪跡每次重疊9/10，行進(jìn)速度不超過5Km/h。對(duì)于靠近橋涵結(jié)構(gòu)物的邊界部位，采用小型電動(dòng)夯壓實(shí)。最后采用高速液壓振動(dòng)夯整體補(bǔ)強(qiáng)。

碾壓完成后，要及時(shí)檢測壓實(shí)度，根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，壓實(shí)度≥規(guī)范規(guī)定值。為避免檢測結(jié)果出現(xiàn)爭議，應(yīng)使用灌砂法，也便于質(zhì)量控制。對(duì)于橋梁臺(tái)背每臺(tái)每層宜檢測2～3點(diǎn)、對(duì)于涵洞臺(tái)背每側(cè)每層不少于1點(diǎn)，同時(shí)必須滿足《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》每50m2至少一點(diǎn)的規(guī)范要求。

2.6 壓實(shí)度檢測：

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

2.7 分項(xiàng)交工驗(yàn)收，堆載預(yù)壓

為確保后續(xù)工作的順利進(jìn)行，臺(tái)背回填完成后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行分項(xiàng)評(píng)定，合格后進(jìn)行分項(xiàng)工程中間交工驗(yàn)收，便于錐坡、護(hù)坡等后續(xù)工序的正常進(jìn)行。

為了進(jìn)一步提高工程質(zhì)量，預(yù)防臺(tái)背在路面施工后發(fā)生沉降變形，應(yīng)采取堆載預(yù)壓措施。預(yù)壓采用堆土法，堆土高度不小于2.5m～3.0m。

2.8 臺(tái)背回填后錐坡、護(hù)坡及排水工程、橋頭搭板施工endprint

臺(tái)背回填完成后，及時(shí)進(jìn)行護(hù)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(shí)體防護(hù)，沉降縫必須采用瀝青麻絮等進(jìn)行規(guī)范處理。

排水工程應(yīng)與防護(hù)工程同時(shí)進(jìn)行，二者相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一，路基邊溝等排水工程不得在錐坡位置設(shè)置急流槽，避免對(duì)橋梁臺(tái)背造成隱患。

橋頭搭板施工應(yīng)在臺(tái)背預(yù)壓期完成并沉降穩(wěn)定后進(jìn)行。

2.9 臺(tái)背回填注意事項(xiàng)

臺(tái)背回填應(yīng)盡量與路基填筑同時(shí)進(jìn)行，嚴(yán)格分層填筑，采用凸輪壓路機(jī)與光輪壓路機(jī)組合碾壓。

結(jié)構(gòu)物強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)75%以上后方可進(jìn)行填筑，同一臺(tái)背需采用相同的回填材料。

梁式橋輕型橋臺(tái)必須在梁板安裝完成后進(jìn)行填筑，柱、肋板式橋臺(tái)臺(tái)背宜在臺(tái)帽施工前對(duì)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(yīng)在支撐梁、蓋板完成安裝或澆筑后，在洞身兩側(cè)對(duì)稱分層填筑壓實(shí)。

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

3 材料與設(shè)備

3.1 材料

施工所需材料及要求見表1

3.2 設(shè)備

所需機(jī)具設(shè)備見表2

4 質(zhì)量控制措施

4.1 執(zhí)行的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范

《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》JTG F10-2006；

《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTG /T F50-2011；

《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》JTG E40-2007；

《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》JTG E51-2009；

《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》JTG F80/1-2004；

《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)程》（JTJ 076--1995）。

4.2 質(zhì)量檢測指標(biāo)

驗(yàn)收依據(jù)按照《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGF80/1-2004）臺(tái)背填土項(xiàng)目來檢驗(yàn)（表3）。

4.3 關(guān)鍵工序質(zhì)量控制措施

4.3.1 基底處理

（1）一般路段基底宜在構(gòu)造物施工前進(jìn)行重錘表層夯實(shí)或強(qiáng)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(duì)于基底承載力難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的部分橋涵臺(tái)背基底，準(zhǔn)確判斷持力層后，可根據(jù)工程進(jìn)度、成本等綜合考慮后采用混凝土預(yù)制（灌注）樁處理。

（3）基底處理深度一般為結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)底面高程，或依據(jù)施工圖設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

4.3.2 回填材料

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

（2）應(yīng)考慮構(gòu)造物所處位置的地質(zhì)、地形等，宜選擇強(qiáng)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(yán)禁采用有機(jī)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(jìn)場前進(jìn)行取樣試驗(yàn)，二級(jí)及以上公路用石灰應(yīng)不低于Ⅲ級(jí)技術(shù)要求；水泥應(yīng)符合《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

4.3.3 填筑范圍

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

（2）橋梁工程：二級(jí)及以上公路橋臺(tái)頂部填筑范圍距翼墻尾端不小于2倍臺(tái)高加6m，底部距基礎(chǔ)內(nèi)緣6m；涵洞、通道工程：二級(jí)及以上公路頂部填筑長度每側(cè)不應(yīng)小于臺(tái)高加2.5m。如果回填距離過小，導(dǎo)致大型機(jī)械無法正常作業(yè)。

（3）橋涵臺(tái)背與路基過渡帶長度不小于3倍路基填土高度，過渡帶應(yīng)與臺(tái)背填土同步施工，過渡帶與路基有效搭接，縱向接縫必須預(yù)留臺(tái)階，臺(tái)階寬度≥2m，高度≤2m，內(nèi)傾2%～4%，過渡帶壓實(shí)度≥96%。

（4）暗涵填土在涵頂0～200cm范圍內(nèi)宜增設(shè)土工格柵，逐層通鋪，以增強(qiáng)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(shí)要求

大型振動(dòng)壓實(shí)設(shè)備應(yīng)與結(jié)構(gòu)物保持50cm的安全距離，以免對(duì)結(jié)構(gòu)物造成破壞。凸輪壓路機(jī)在碾壓過程中，每次按1個(gè)輪齒錯(cuò)開碾壓，邊角處反復(fù)碾壓4～6遍，以確保壓實(shí)質(zhì)量。 "V"字形高填方在無法開挖臺(tái)階的情況下，由于邊角處很難壓實(shí)，可采用薄層攤土法（攤土厚度≤10cm），再用人工夯實(shí)方法進(jìn)行夯實(shí)處理。

5 結(jié)語

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

【參考文獻(xiàn)】

[1]《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》JTG F10-2006.

[2]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTG /T F50-2011.

[3]《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》JTG E40-2007.

[4]《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》JTG E51-2009.

[5]《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》JTG F80/1-2004.

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

[責(zé)任編輯：張濤]endprint