臺背回填施工技術在新建高速公路中的應用

徐昶

摘要：以福安至壽寧（閩浙界）高速公路新建工程作為研究案例，對臺背回填施工技術進行深入的研究分析，內容主要包括前期準備工作、回填范圍確定、施工工藝、施工質量檢測等。臺背回填施工技術具備較強的實用性，有利于降低臺背路基的沉降量，確保行車過程中不會出現橋頭跳車現象，保障行車舒適度。

關鍵詞：級配碎石砂；結構物；臺背回填；施工工藝

0? ?引言

臺背回填施工技術具備較強的實用性，有利于降低臺背路基的沉降量，確保行車過程中不會出現橋頭跳車現象，保障行車舒適度。在高速公路施工過程中，若忽視結構物臺背部位的回填作業，將導致臺背回填的質量不理想。

本文結合福安至壽寧（閩浙界）高速公路新建工程的實踐狀況，對臺背回填施工技術進行研究分析，總結出該技術的施工關鍵點及難點，以期望通過此次研究提高我國的高速公路施工質量，同時消除橋頭跳車現象。

1? ?工程概況

此次研究以福安至壽寧（閩浙界）高速公路新建工程作為研究案例。該項目的建設起點位于壽寧縣南陽鎮官洋村以西（樁號K37+420，壽寧互通終點），與A4標段終點（K37+420）相接。

建設沿線呈南北走勢，途徑羅角山建鎮家嶺隧道、仙峰村建仙峰特大橋、西埔村建西埔隧道、西浦大橋等，終點于壽寧縣犀溪鎮錦山村后山（終點樁號K45+100，犀溪互通起點）與A6標段起點（K45+100）相接，項目的總長度設計為7.68km。

該項目施工內容包括：新建2座隧道，單座隧道的長度為1566.5m；新建2座橋梁，單座橋梁的長度為1830.31m；路基土石方工程166.68萬m3，排水工程7.63萬m3；路面工程16.10萬m3；涵洞、通道13道。

2? ?路基不均勻沉降原因

通常，導致高速公路竣工交付后出現橋頭跳車等原因，主要是臺背部位路基出現不均勻沉降。通過深入的分析以后發現，導致路基出現不均勻沉降的原因如下：

2.1? ?路基本身壓縮沉降

常規情況下，施工單位往往會先對構造物進行施工，待路基成型以后，才會對臺背進行回填。但是因施工空間有限，大型壓路機無法兼顧局部狹窄區域，由此造成路基的壓實度欠佳，進而導致路基出現不均勻沉降[1]。

2.2? ?地基沉降

結合既往項目的施工狀況來看，臺背部位的路基回填高度相對比較大，同時容易在基底產生非常大的應力，由此導致導致臺背段的地基出現較大的沉降。

2.3? ?滲水破壞

路基與臺背部位的連接部位，經常會形成裂縫，路面積留的雨水順著裂縫滲透至路基中，便會導致路基出現沉降現象。

針對以上問題，實際施工過程中，應選用透水性強、內摩擦角大、強度高的回填材料，待原材料確定以后，則應該結合項目的具體情況及施工環境選擇合適的施工技術。

3? ?填料機理分析

采用合理的級配砂礫，不但能有效保證臺背部位的回填質量，同時還能夠在一定程度上降低施工成本。一般要求，砂礫具備良好的透水性、級配良好、砂礫顆粒偏粗。

級配砂礫中的黏性顆粒比例非常小，砂礫透水性比較強，能夠在短時間內固結土體中的水分，可為土體碾壓提供便利。級配良好的砂礫顆粒粒徑搭配合理，能夠形成良好的骨架，小顆粒將大顆粒間的孔隙填充密實，可形成穩定的骨架結構。這有利于提升土體的抗剪強度，提高路基抗變形能力，且不會對土體的密實度造成影響。通過對砂礫采取預壓縮處理，能達到降低地基沉降的目的。通常，預壓縮質量主要受到施工方法及施工持續的時間等因素的影響[2]。

施工現場附近擁有豐富的天然砂礫，粒徑超過5mm的砂礫含量大概為70%。經過室內試驗發現，天然砂礫的含石量為70%時，利用礫石形成穩定骨架，小粒徑顆粒剛好可以填滿骨架中的空隙。當天然砂礫中的含石量超過70%時，則無法保證骨架中的孔隙被填充密實。對此使用壓路機進行碾壓，促使粗骨料能夠形成密集骨架，基本不會出現沉陷現象。

4? ?臺背回填施工要點

4.1? ?填筑材料與填筑次序確定

在回填臺背部位時，回填的高度不得超過路基的回填高度，簡單而言就是指，先回填1～2層的路基土，然后再回填1層臺背回填料。臺背回填的施工工序至關重要，施工單位在正式施工過程中，必須要合理的安排生產活動，保證原材料供應及時。

臺背部位的回填料宜選擇使用天然級配的砂礫料。這種材料廣泛的分布在施工現場周圍，取材較為便捷，且采購成本非常低，材料的級配加工工序簡單，材料自身的回彈模量較大，比較適合使用在臺背回填場景中。原材料選定后以后，應該結合具體的情況及施工條件選擇合適的施工方法，確保回填質量達標，避免竣工后出現橋頭跳車等質量缺陷。

4.2? ?確定分層厚度

臺背部位的回填作業，應該分層進行施工，單層回填的厚度應該控制在20cm以內。需要注意的是，不同的材料由于其自身的特性不同，所以最佳虛鋪厚度也存在一定差異性。

經過實踐論證可知，天然級配砂礫具備一定的特殊性，原本的密實體會因受到剪切作用而變成松散狀態。如若回填料的分層厚度比較小，則可能導致其無法保證壓實質量，不但會降低施工效率，還會增大施工成本。若回填料的分層厚度過大，同樣會對壓實質量造成不良影響。天然級配砂礫的壓縮量偏小，經過實踐證明，將天然級配砂礫的虛鋪厚度設置為40cm比較合適。

4.3? ?最大粒徑確定

如若砂礫的粒徑過大，則無法保證大石塊的壓實度達標，進而對整個回填作業的質量造成負面影響。要嚴格的控制骨料的最大粒徑，確保其符合設計及規范要求。最大粒徑可通過分層的厚度進行確定。

正常情況下，回填料的最大粒徑不超過分層虛鋪厚度的1/3為合格標準。例如，當虛鋪厚度設置為38cm時，那么回填料的最大粒徑則不得超過12cm。在實際施工過程中，回填料的粒徑即使達到15cm，其壓實質量也能夠滿足設計及規范要求。需要注意的是，最大粒徑的回填料不得連續回填，以避免細集料無法填充孔隙。

4.4? ?砂礫料最大干密度確定

利用回填料的最大干密度，可計算出回填料的壓實度。對于常規性土料而言，可通過擊實試驗確定出土料的最大干密度。砂礫料屬于松散性材料，如若使用擊實試驗進行確定，則無法保證其精準度，為此應該結合《公路土工試驗規程》6JTJ051-93中的要求，使用振動臺法確定砂礫的最大干密度。

在試驗時，由于粒徑超過5mm的砂礫存在較大的波動性，如若每一種試驗均進行試驗，必然會導致工作量增大，且會在很大程度上增加試驗成本，影響到施工進度。基于此本文認為，可將粒徑5mm以上砂礫密實度視為穩定的，對粒徑5mm以下的砂礫進行振動臺試驗。

結合回填料的級配理論進行分析，如若砂礫的級配狀況比較好，當砂礫料達到最大干密度時，大顆粒物會形成骨架結構，并在振動力的作用下填充大粒徑顆粒之間的孔隙。

對砂礫料進行篩分，使用振動臺法檢測出粒徑小于5mm的顆粒的最大干密度。經試驗后發現，顆粒含量為64%的砂礫料與顆粒含量為72%的砂礫料間的最大干密度偏差僅為0.12%[3]。

4.5? ?基坑成型基底處理

為確保回填砂礫料的路基與未回填路基之間能夠良好銜接，施工人員應該將基底的種植土、建筑垃圾、淤泥清理干凈，將其內的積水排出抽干。將路基整理為1：1的臺階，將臺階的高度設置為80cm，臺階的寬度設置為80cm。

對基底寬度2m范圍內的區域進行夯實處理，保證該區域的土體壓實度滿足設計要求。基底周邊需要做調拱處理，坡度至少要達到3%，在橫坡偏低的一側設置排水管，排水管的直徑為10cm。

4.6? ?回填料攤鋪

在進行攤鋪作業之前，施工人員應該沿著臺背的兩側使用紅色油漆標記出刻度線，刻度線距離臺背大概20cm，將其作為控制回填料厚度的依據。然后施工人員向坑槽中回填砂礫料，使用小型推土機對回填料進行平整處理。

4.7? ?灑水并碾壓

第一步：施工管理人員提前確定出回填料的最佳含水量，結合回填料的最佳含水量進行灑水，保證細骨料均勻分布在粗骨料之間，以便于細骨料流動。

第二步：選擇合適的壓路機對回填料進行碾壓，碾壓過程中啟動振動模式，然后換用光輪壓路機進行碾壓，保證細顆粒能夠流向最佳鑲嵌部位，提高回填料的壓實度。

第三步：對局部狹窄無法碾壓到位的這部分區域，采用小型夯實設備進行夯實。

分層松鋪厚度與壓路機噸位及碾壓遍數關系見表1。從表1可以看出，當分層的厚度在20～40cm時，壓路機的振動噸位為20～40t，二者之間呈現出正關聯性。當分層厚度增大時，壓路機的噸位也需相應提高。正常情況下，壓路機的碾壓遍數為5～6遍。

以該項目而言，分層的厚度設置為15cm比較合適，回填料的最大粒徑應控制在8cm以內，粒徑超過5cm的顆粒含量不得超過回填料總量的50%。級配料生產過程中，可使用篩網對砂礫料進行篩選，將砂礫料中粒徑偏大的顆粒篩除掉。

4.8? ?壓實度檢測

采用壓路機進行碾壓作業，不僅能有效提高路基土體與路面材料的強度，降低行車荷載造成的變形現象，還有利于提高路基及路面的不透水性。如若壓實度不達標，則會導致路面出現質量缺陷，如車轍、裂縫、沉陷等。為此路基碾壓作業完成后，需及時對路基的壓實度進行檢測，如若檢測不合格則需要進行復壓處理[4]。

可使用灌沙法對砂礫料的密實度進行檢測。相對比其他檢測方法而言，灌沙法更為復雜，所以檢測的頻率應盡量降低。將水準儀布設在堅硬基礎部位，在回填區域內選擇多個具備代表性的點位，測量出各個點位的標高，每次碾壓作業完成后及時對其標高進行測量。將觀測次數設置為n，點位標高測量值設置為h，第一次碾壓后的標高設置為h0，得到觀測次數與點位標高測量值曲線如圖1所示。

從圖1可以發現，每次碾壓作業以后，回填層的厚度減少2～3cm，回填料表面的標高基本穩定，正常情況下，其波動的幅度保持在0.5cm內，基本反應出砂礫料回填已經被碾壓密實。

一般通過對碾壓次數進行控制，以達到間接性控制回填料密實度的目的。而后使用灌沙法對回填料的密實度進行檢測。

5? ?結束語

本文以福安至壽寧（閩浙界）高速公路新建工程作為研究案例，對臺背回填施工技術進行深入的研究分析。將項目竣工交付后，對結構物的臺背進行長時間的沉降觀測。

經過對收集到的觀測數據進行梳理以后發現，所有結構物部位的臺背沉降量均未超過5mm，大部分臺背的沉降量都是保持在2～3mm。由此能夠說明，臺背回填施工技術具備良好的技術可行性。

參考文獻

[1] 萬強.橋臺臺背回填氣泡混合輕質土施工技術要點[J].工程建設與設計，2021（15）：149-151.

[2] 閆棟斌.公路橋涵臺背回填施工技術及管理[J].工程建設與設計，2018（2）：178-179

[3] 黃國雄.剖析注漿綜合技術在公路橋涵臺背施工中的應用特點及方法[J].企業技術開發，2016，35（18）：47+54.

[4] 宋紅衛.探析公路橋涵臺背施工中注漿綜合技術的應用[J].企業技術開發（下半月），2016（5）：167，169.