胡 诚,龙治轩,黄显彬
(1.都江堰市交通局;2.四川农业大学城乡建设学院)
部分桥台台背填料为施工时的倾填的填料,并没分层碾压密实,压实度达不到要求。由于施工难度较大,部分桥台台背边角压路机无法进入,又没有用小型夯机进行夯实,压实度仍然不能保证。桥台台背压实度达不到标准,也就导致了台背填料孔隙率大,随着公路投入运营,在自重及车辆荷载作用下,路基及台后填土土质密实度增大,道路结构层之间被压缩,填料的孔隙率渐渐降低,便在一定时期内产生沉降和较大变形,而桥梁构造物的沉降量很小,将产生桥不沉而路沉,形成跳车现象。
由于填料较为紧缺,部分台背和涵背所用填料级配较差,不能达到设计要求,规范最大粒径要求见表 1。所用填料为卵石或漂石土,有些漂石粒径大于 60cm,致使填料间孔隙较大,公路经过一段时间的运营后,填料的孔隙渐渐降低,便会产生沉降和较大的变形,造成跳车现象。
由于工期紧张,前期施工中填料不足,导致前期施工速度较为缓慢,很多台背工后沉降期不够。到通车时,绝大多数台背的工后沉降期不到 1年,有些甚至仅有数月,均达不到 2~3年的标准。随着公路运营时间的推移,土质密实度增大,孔隙率减小,道路结构层之间被压缩,而桥台由于一般采用桩基础或扩大基础,沉降在施工完毕后已完成,这就导致路面与桥台之间相对沉降,二者之间形成台阶造成跳车。
(1)由于部分工点台背施工时施工作业面狭窄,大型压实机械不易靠近桥头路基,仅能采用小型夯实机械,或由于部分工点施工难度较大,还没有用小型夯实机械对其边角进行足够的夯实处理,而造成桥头路基压实度达不到设计要不得和规范标准,不能保证压实质量。
(2)由于工期紧张,部分施工单位在追求施工进度的情况下,对于个别工点没有严格按照施工程序“分层填筑,分层碾压,分层检测”进行施工,没有控制好路基填土质量。按照规范要求,台背回填应在接近最付佳含水量状态下分层填筑、分层压实,每层松铺厚度不宜超过 20 cm,密实度应达到设计要求。由于工期紧张和部分工点的施工难度较大,部分施工单位没有完全达到规范和相应标准的要求,部分工点回填压实时,每层的厚度大于了 20 cm。同时由于填筑速度过快,每一层也没有达到相应的沉降期就填筑下一层,这就导致桥头引道及锥坡的填土压实度达不到标准,造成这部分填土有下沉的可能,引起跳车,成为将来公路运营的隐患。
(1)回填料应本着因地质宜、就近取材、经济合理的原则,应采用强度高、透水性强、水稳性好、宜于稳定的材料,或采用轻质材料。应该结合桥台的结构型式,明、暗沟通道和涵洞填土高度,按路基与桥涵的施工顺序,分别选用砂、砂砾、路基挖方处碎石土和水泥稳定碎石土,有条件的地方可以考虑回填碎石或水泥稳定类材料等。
(2)桥台的回填以砂砾石为主。对回填面积窄小的重要部位、压路机无法碾压的死角,可回填或翻挖换填水泥稳定砂砾、水泥稳定碎石或其他稳定材料等,并用小型夯实机夯实至规范标准。
(1)回填应严格控制选料含水量,分层压实度应达到95%以上。
(2)回填应分层填筑、分层压实,分层压实厚度控制视碾压机具而定,采用重型压路机不宜超过 15 cm,采用小型夯实机不宜超过 12 cm,台背回填前,应用红油漆标明分层标记以及回填总层数编号,严格按分层厚度填筑。
(3)台背回填范围总体要求应按技术规范执行。对构造物采取“先填后挖”施工和构造物紧靠山体开挖以及基础底开挖为岩面或密实稳定层,回填范围可小于规定,不需扩宽,在清基除杂后,可按分层要求填筑。
(1)处理好基底
①基底清淤必须彻底,严禁有杂物、浮土、腐殖土等。
②基底范围内由于地表水或地下水影响其稳定性时,应在基底顶面或其他适当位置设置必要的排水设施,或换填不易风化的片石、块石、砂砾等透水性材料,严禁积水浸泡基底,必要时采用袋装沙井、塑料排水板、堆载预压、换土、高压喷射注浆、振动碎石桩、强夯施工等方法进行处理。
③基底必须密实,若基底为耕地或松散土质时,应在填筑前进行压实,压实度一般不低于90%。
④水田、湖塘等地段的基底应视具体情况采取排水、清淤、晾晒、换填、掺灰及其它的加固措施进行处理。对软土、湿陷性黄土、多年冻土等适用于各自特点的特殊地基处理方法治理,如换土、强夯,固结、轻质路堤和粉喷桩等方法以改善地基,提高承载力,减少工后沉降。
⑤做好桥头台背地基的排水工作,避免路基水流对基底的浸泡和冲刷。
(2)完善排水设施
①保证施工中的排水坡度,设置必要的排水设施。
②在桥台与填方段结合处及过渡段的路面下设置垫层,防止路面下渗水进入填方体。对中间为砂砾石填料,两侧为土类填料的填方体与加固地基的连接处做 30~50m纵向集水管和每 5~10m的横向排水管,以排泄填方体与加固地基的下渗水。
③在目前的桥台设计中,前墙与侧墙均没设计泄水孔,建议在设计、施工中设计泄水孔,以利排水。
(1)严格控制厚度
构造物回填时必须分层填筑,分层压实,每层压实厚度不得大于 15 cm。为方便检查松铺厚度是否均匀及方便施工,在进行台背回填前,从结构物的基础顶面开始,在台背背墙上做好记号,分层标识,以此作参照进行分层填筑。这样既方便现场施工人员控制,又方便检查施工质量。在回填过程中,顺路线方向形成 3%的的横坡,以防止雨水沿结构的处壁向下渗透,影响回填质量。
(2)选择合理的压实机械
为保证填土压实质量,在比较宽阔部位应尽量使用大型压实机械,只是在临近构造物边缘及涵顶 50 cm内,才用小型夯压机械,分薄层认真夯压密实,夯压遍数应通过试验确实,以达到压实度要求为准。小型压实机械采用自重轻、压实效果好的冲击夯,对于机械夯实碾压不到之外,应及时采用人工补充夯实。避免出现夯实死角。
(3)压实方法
高填方路堤常用的压实方法有:冲击压实、强夯压实、振动压实,另外堆载预压技术在一些施工中也有运用,此方法就是在高填方施工间歇中进行堆载预压,使土体中的孔隙水排出,逐渐固结,地基发生沉降,同时强度逐渐提高的方法,可以保证边坡稳定以及控制工后沉降。
(4)满足压实度要求
采用渗水材料作为填料时,回填压实度要求不小于JT051-93重型压实度标准确定的最大干密度的 95%;采用稳定性的细颗粒材料作为回填材料时,其压实度应与周边填料的压实度相同。当回填高出构造物顶面 30 cm后,构造物回填与路基填筑同步进行,并按设计压实度要求压实、检测、评定,压实度需满足标准要求。
对于有搭板的构造物,必须待回填土体趋于稳定,连续两个月的沉降率小于 3mm/d后,方可进行搭板施工,为的是防止搭板脱空。如工期允许,应尽量推迟搭板施工,并做好防水及沉降观测工作。
(1)注浆孔布置
注浆孔一般沿路线方向成排布置,沿路线方向(或沿台背、涵背的垂直方向)间距一般 2.5~3.0m,排距为 2.165~2.60m,梅花开布置。
(2)钻孔要求
注浆孔放样可采用皮尺或钢卷尺,钻孔应逐排编号,要求实际孔位与设计孔位偏差不大于 5 cm。每个工点钻孔放样应一次放完。放样应特别注意,路面以下的设施,避开横向排水管,并距涵洞、通道、桥台、档墙有一定的安全距离。
素混凝土层、路面结构及填筑体均应采用 100型钻机回钻进、潜孔锤锤击钻进;钻孔直径为 Φ91mm或 Φ75mm(终孔直径)。并用压缩空气洗孔排渣,严禁采用水作为冲洗液。注浆孔钻孔均为铅锤直孔,偏差率应小于 0.3%,孔深不得小于设计孔深。
钻孔应由外向内分段分序施工,防止压力注浆时大面积窜冒浆。设计孔深小于 4.0m时,可进行一次钻孔注浆;不小于 4.0m时,应分两段实施钻孔注浆,第一段为路面以下0~2.50m,2.5m以下为第二段。
对砂卵石填筑体,塌孔较为严重时,必须下护壁花管,采用花管注浆法施工,以保证灌浆质量效果。
(3)压力注浆施工
压力注浆采用自下而上式,在封闭孔后分段实施,同排不同序的注浆孔注浆时间间隔不应小于 4小时,不同排的注浆孔,钻孔注浆排距应不小于 5m。当设计孔深小于 4.0m可采取一次性注浆;当孔深大于4.0m时,每孔分两段注浆,第一段为填料上部 2.5m范围内,第二段为 2.5m以下部分。为确保注浆压力,必须使用与钻孔也径相匹配的止浆塞。接着就进行变形观测、止浆、封孔、施工记录等。
本图尺寸均以 m计,灌浆孔按梅花形布置,孔距 2.5m。孔径 75~91mm,孔深按设计深度。其桥台台背均采用砂卵石填筑,钻灌孔设计孔深<4.0m时,采用一次成孔注浆浆法;设计孔深≥4.0m时,采用二次成孔注浆法,第一次成孔2.5m,采用低压 0.1~0.2MPa形成硬壳层,然后再次重新成孔到设计深度,注浆压力为0.4~0.5 MPa。
(6)安全检测及特殊情况处理
在压力注浆施工过程中,应派专人对邻近涵洞、挡墙、路面结构层、路堤边坡以及邻孔等,进行巡视、观察和记录。一旦发现窜冒浆或抬动变形等异常情况后,应及时采用封堵、减压、浓浆、间隙法注浆等措施进行处理,并作好异常止浆和处理措施记录。对于铺筑沥青砼层的路面,应进行孔口抬动变形观测,控制抬动值不大于 5mm,防止压力注浆对路面的破坏。
对孔底漏浆严重的情况可采用浓浆封底。对于压力达不到设计值,仍漏浆者,先增加粉煤灰用量,如果仍然漏浆,可采用 2~3 h的间隙法注浆。如果发现变形超过允许值,应先减压,减压后仍不能抑制变形,可三天后进行复灌。
设置桥头搭板。搭板基层做后做一层 30 cm厚的搭板16@20,L为 5~8m,根据填筑厚度而定。设置搭板可以使在柔性结构产生的较大沉降通过搭板逐渐过渡到桥涵结构物上。整体式桥头搭板是国内使用较多的一种,桥台搭板的宽度应与桥面行车道宽度相等。该种方法具有施工方便,就地现浇,整体性好等优点。搭板一端搁置于桥台上,在台背处预埋插筋将搭板与桥台以铰接式连接,根据搭板长度、设计要求和现场实际情况确定是否设置枕梁。在桥台搭板下,设置肓沟,将水引至路基以外,防止路面及中央分隔带水流渗入台背。
桥台台背压实是一项非常重要的工作,必须引起高度重视。本文在台背回填、压浆、搭板等技术上进行了深入的研讨,从多角度保证了台背不会产生过大沉降而引起跳车。通过后期的沉降观测,都汶高速公路 A、B段大中桥桥台都未产生不均匀沉降,行车平顺。总的来说,虽然辅助了压浆、搭板技术成本有所增加,但综合处理效果明显,桥背密实,没有不均匀沉降、跳车等现象发生,值得其它高路堤台背填筑参考借鉴。
[1] 公路路基施工技术规范(JTGF10-2006).
[2] 汪来富,路道萍 “三背”回填与桥头跳车的防治技术 .
[3] 徐金香,成华岭如何做好“三背”填筑施工质量控制 .
[4] 王逊夫,王文宏,探讨三背填筑.
[5] 粉煤灰质量检测标准(GB1596-91).
[6] 都汶公路高速段“三背”压浆加固处治设计,四川省交通厅公路规划勘察设计研究院.