橋涵臺背回填質量控制的實踐與探索

吳 翔 王俊程 黃鵬睿

(核工業井巷建設集團有限公司 浙江湖州 313000)

0 引言

公路橋涵臺背質量通病，往往被認為是施工過程造成，因而忽視了其他環節的質量控制，從而造成公路橋涵臺背回填質量一直是業內的難點和關鍵點。本文以福建省某核電進廠道路施工過程為例，結合公路施工經驗，從勘察、設計、施工、維保等環節，對公路橋涵臺背處出現跳車等質量通病的原因，進行分析和闡述，并通過人員、材料、機械、方法、環境等方面提出相應的質量控制措施，確保公路橋涵臺背回質量通病得到有效控制。

1 工程概況

福建省某道路工程是國家批準的重大專項配套工程，是國家核安全局針對核電廠應急的重要措施。項目位于福建省寧德市，東沖半島的東北部、福寧灣的西南岸，道路等級III級。采用水泥混凝土路面結構，起于長春鎮武曲村北側，路線總體走向由西往東，經設武曲隧道穿過桔坑崗至牛頭澳，而后路線折向東北沿海邊布線，跨過七尺門水道，接至長表島。全長7.4 km，包含隧洞2條、橋梁9座、涵洞11道。

2 橋涵臺背沉降原因分析

2.1 勘察階段數據不詳實

本工程道路沿海布設，多為海蝕地貌，沿海側海蝕溝、海蝕崖發育，大小不一，形成沖溝、斷崖地形。道路左側靠山，山勢陡峭復雜，山表植被茂盛且多為基干林(生態紅線)，勘察設備無法全數布孔。道路右側臨海，為灘涂養殖地且岸邊多礁石，勘察設備也無法通過海上運輸至道路沿線，只能通過人工踏勘、無人機航拍等方式對道路沿線進行勘察，導致橋涵附近地勘報告與實際地質情況存在偏差。此種勘查方式識別偏差的精度有限，僅能發現大偏差，若偏差較小，施工單位無法識別，使該處存在質量隱患。

2.2 設計階段考慮不太周全

(1)土方路基處鋼筋混凝土蓋板涵，兩側為種植地，設計圖紙僅對涵洞地基承載力要求不低于250 kPa，忽略了洞身兩側回填范圍內的地基承載力要求。

(2)位于挖石方路基段鋼筋混凝土蓋板涵，設計文件同樣要求兩側回填范圍為h2+3000 mm(h2為涵洞臺背回填高度)。一方面，增加了施工中石方爆破方量、工程成本和工期；另一方面，石方爆破后再回填，存在沉降差。

(3)高大涵洞處鋼筋混凝土蓋板涵，兩側回填高度達到8.2 m～8.8 m，采用了統一的涵洞設計圖，未對回填壓實度標準、回填材料做出進一步要求，易導致涵洞在雨水的沖刷、底下水浸泡的和豎向荷載共同作用下產生豎向變形。

(4)橋臺搭板設計一端為剛性橋臺，另一端為柔性填土，搭板未能有效整體簡支，易造成路面錯臺和斷板現象。

2.3 施工技術管理欠缺

(1)回填材料不符合要求。設計文件中規定臺背回填材料為碎石土，在《巖土工程勘察規范》(GB50021-2018)“粒徑大于2 mm的顆粒質量超過總質量50%的土定為碎石土”[1]，施工過程中通常無法準確控制配比，一般就地取用挖方土石。

(2)橋涵與填土接觸部分防水措施不足。這是施工中易被忽略的因素。在橋涵長期滲水影響下，造成路基含水率增高，路基軟化，在荷載和地面震動作用下，產生不均勻沉降。

(3)回填達不到設計要求。本工程設計為回填范圍為h+3000 mm(h為橋臺承臺底面以上填土高度、涵洞臺背回填高度)臺階式回填。實際施工中，為了施工、運輸便利，只在兩側留斜坡或留一個缺口，導致回填時工作面較小，壓實施工效果不佳。

(4)未進行對稱、均衡的分層回填并壓實。由于監管疏忽，存在回填材料整車傾倒，下部未壓實，只對回填區頂部進行碾壓的現象，極易造成沉降。

2.4 后期維護不足

(1)道路維護過程中，對涵洞的維護不足。涵洞的堵塞導致雨水、洪水無法及時排出，積水浸泡路基，使路基松軟，造成不均勻沉降。

(2)路基積水、排水不暢、接縫處滲水，造成路面板底脫空。

(3)車輛超載。車輛超限重量的增加和其對路面的損害是呈幾何倍數增長的，超限10%的貨車對道路的損壞會增加40%。而路基為柔性、橋涵為剛性構筑物，長期超荷載作用下出現彈性變形，造成沉降。

3 質量控制措施

3.1 將地質勘察設計貫穿建設全過程

由于地形地貌的復雜性以及工期、資金等條件的制約，在勘察階段難以面面具備，勘察單位需要合理利用施工單位資源進行補充勘察。一是復核重點部位的地質情況；二是將前期未能勘察到的位置進行勘察。施工中地質情況不符時，設計變更流程、周期長，影響了施工進度；施工單位專業工程巖土人員缺乏，無法有效判定地質條件與勘查不符，成為工程施工中的隱患。應派駐勘察、設計代表駐場，使得勘察、設計工作更為主動的貫穿整個工程建設全過程，避免源頭造成的質量缺陷。

3.2 設計需結合現場與地質情況充分考慮

(1)施工過程中，在檢測K0+586鋼筋混凝土蓋板涵基承載力時，同時檢測洞身兩側回填范圍內的地基承載力，發現不足250 kPa。對此設計單位予以澄清，補充了橋涵兩側回填范圍內地基承載力要求。

(2)設計單位對K3+240鋼筋混凝土蓋板涵回填范圍、回填方式作出設計變更，采用預裂爆破減少石方開挖范圍和混凝土回填的方式，如圖1所示，原設計方案如圖2所示。設計變更后方案。該方案減少了石方開挖、碎石回填方量，減少成本、縮減工期，經沉降觀測無明顯沉降，效果良好。

圖1 原設計方案

圖2 設計變更后方案

3.3 加強施工全過程、全方面質量控制

3.3.1 提高人員質量意識

(1)針對橋涵臺背回填成立專項隊伍，配置技術員、施工員；

(2)提高管理人員、施工人員對橋涵臺背回填的重要性認知；

(3)組織對施工方案的深入解讀和質量缺陷的經驗反饋，進行學習；

(4)強化質量教育，施工前進行詳實有效技術交底，在班前會上強調施工關鍵控制點。

3.3.2 嚴把材料關

(1)選擇級配良好的天然砂礫、碎石、透水性砂土為較好的回填材料，最大粒徑不能超過5 cm，塑性指數小于12，CBR值大于8[2]，按設計要求備足回填材料，回填料經過驗收合格后，方可進行回填。

(2)嚴禁使用不同材料進行回填同一橋涵。不得使用濕陷性黃土、粉質土、雜填土、泥質頁巖、腐殖土等強度低、水穩性差的不符合要求的填料。

(3)結合現場實際與設計選定適宜回填材料。例如石灰和粉煤灰具有振動易密實、剛度大、強度高、板體性好、荷載擴散能力強的優點，氣泡混合輕質土適用雨水充沛地區和軟土路段[3]。

3.3.3 合理選用機械

涵洞兩側緊靠涵臺部分的回填，大型機械施工效果不佳，宜采用人工配合小型機械的方法夯填密實。依照現場經驗，結合施工參數，選定平板夯或蛙式打夯機型號。采用高速液壓夯實機補強臺背路基填筑工藝時，則根據影響半徑、有效壓縮深度，合理選用夯錘重量。

3.3.4 控制關鍵工序

(1)防水措施到位。在混凝土圓管涵施工中，特別要注意接縫、沉降縫的施工。各管節順流水坡度安裝，當管壁厚度不一致時，應調整高度，使內壁平順齊平。管節接縫處用1∶3水泥砂漿填充，管內用砂漿抹平。管節必須墊穩坐實，對插口管、接口應平整，環形間隙均勻，對平接管，接縫寬度10 mm～20 mm，禁止用加大接縫寬度來滿足涵洞長度要求。沉降縫施工時，必須將沉降縫內的雜物清理干凈，沉降縫處兩端應對齊、平整，上下不得交錯。沉降縫施工完后，開始施工防水層，施工防水層前必須保證接口表面平整、嵌塞密實，不得有間斷裂縫、空鼓和漏水等現象。在涵洞與填土接觸面均涂熱瀝青兩道，每道厚約1.5 mm，涂刷防水材料的部位應清潔、無蜂窩、麻面、浮渣、浮灰、油污等。

(2)回填壓實要嚴格。不得因為趕進度提前回填，臺背回填需在管節安裝完成、沉降縫、防水層處理完時方可進行施工；砌體涵洞應在砌體砂漿強度達到 5 MPa，且預制蓋板安裝后進行回填；現澆鋼筋混凝土涵洞，其胸腔回填土宜在混凝土強度達到設計強度 70%后進行，頂板以上填土應在達到設計強度后進行[4]。不得私自縮減回填范圍，需按設計要求設置回填區，回填范圍、臺階高度和寬度應經監理驗收確認。應做回填壓實試驗，確認分層厚度、虛鋪厚度、壓實機具、壓實方法、壓實遍數，回填前在臺背墻身上用紅油漆畫出分層厚度控制線，施工員和監理應全程旁站監督，每層需檢測壓實度，并做好記錄。施工中，當涵洞上填土高度不足0.5 m時，嚴禁采用振動或碾壓設備對涵頂和涵洞范圍內的填土進行碾壓；填土高度不足1.0 m時，采用人工或小型機具夯填；填土高度超過1.0 m時，方可采用機械填筑。

(3)合理選用施工方案。施工中，遇到特殊地質地貌，應合理選用施工方案。在該道路一處鋼筋混凝土圓管涵臺背回填深度11 m，右側為衡重式擋土墻，下墻背坡度為0.25，管涵立面圖如圖3所示。采用常規回填壓實工藝較難控制質量，經研究，采取了“回填壓實+注漿”方案，該方案設備簡單、材料便宜，施工方便靈活。在橋臺搭板段同樣采取了該方案，將柔性填土轉換為“剛柔并濟”，使得搭板起到有效整體簡支。經回填壓實后，用鉆機干法成孔，灌注1∶1水泥漿，可以起到滲透填充致密、化學板結周圍土體、成樁傳遞荷載的作用，提高橋涵臺背路堤整體密實度、整體強度和承載力。經沉降觀測，無明顯沉降變形，效果良好。

圖3 管涵立面圖

3.4 運行維護需保障

道路維護時，不應僅僅關注路面清潔，應充分考慮到各部位，將道路邊溝、水溝、涵洞等納入服務范圍；在運行維護階段，要加強對維護單位監督、檢查和考核措施并控制好超限車輛上路。

4 結語

橋涵臺背回填施工的 “質量通病”，往往都認為是施工原因導致，忽略了勘察、設計、運行維護階段的質量控制。經過研究分析，勘察、設計、施工、運行維護階段都存在影響橋涵臺背回填質量因素，要全階段、全過程、全方位共同控制，才能有效保證橋涵臺背回填的質量。