濕陷性黃土地區三背回填施工控制要點及處治方法

朱家明

摘 要：甘肅隴東地區黃土塬上溝壑縱橫，V字型沖溝分布十分廣泛，以甘肅慶陽地區為代表，在這樣的地貌地形條件下，公路工程中“三背”回填工后沉降是不可避免的，橋頭跳車已成為公路工程病害的主要因素之一。但通過合理的填料選擇、有效的機械組合和精心的組織落實，可以最大程度地減少工后沉降量。本文結合“西合二級公路改建工程”施工經驗，總結了以下幾點關于隴東濕陷性黃土地區三背回填控制要點及處治方法。

關鍵詞：濕陷性黃土；臺背；壓實填筑；范圍處治

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）02-0100-01

“三背”是指公路施工中的“臺背、涵背、墻背”。隨著公路運輸業的迅猛發展，對公路建設的質量要求有了進一步的提高，黃土地區路基壓實問題，以及由于黃土濕陷性引起的各種路基病害的防治，越來越受到公路建設者們的高度重視，甘肅省已經準備出臺濕陷性黃土路基施工的相關標準，以進一步提高黃土地區公路工程建設質量。

1 濕陷性黃土特性

黃土有其特殊的顯微結構，它由結構單元（包括單礦物、集粒和凝塊）、膠結物（黏粒、有機質、碳酸鈣等）和孔隙三部分組成。

骨架顆粒的連接形式對黃土的力學性質影響很大，因為黃土的壓縮和濕陷變形都是由于連接點處產生斷裂或錯動所造成的。所以連接點的牢固程度關系到整個結構體系的強度。當水浸入時，部分膠結物質溶解、發生離子交換、水膜楔入微隙等，削弱了連接處的強度，在一定的壓力下顆粒間連接遭到破壞，從而產生濕陷變形。間接點接觸較間接面接觸更容易發生破壞。

總之，黃土遇水膨脹形成崩解，黃土顆粒遇水侵潤后導致內部凝結力減少從而形成滑移，造成一定的下陷或位移——即濕陷。濕陷性黃土透水性差，干燥時堅硬，浸濕后不易干燥，強度急劇下降，過干時具有很高的強度，過濕時易形成彈簧土，還會產生收縮開裂。

黃土的濕陷主要是一個土體結構破壞的過程；是一個失衡---平衡的過程；是一個孔隙率由大變小的過程。

2 “三背”填料的選擇

《公路路基施工技術規范》（JTGF10-2006）中規定，橋涵及結構物的回填填料宜采用透水性材料、輕質材料、無機結合料等，非透水性材料不得直接用于回填。但是通過西長鳳高速、西合二級公路等工程實踐證明，選用透水性材料，如級配砂礫、級配碎石、天然級配礫（碎）石土等，工后沉降與行車舒適性都沒有達到預期的效果。在后續的三背回填過程中我們大膽嘗試使用10%石灰土及6%水泥穩定土，經實踐證明，取得了良好的工程經濟效益。以西合項目三座大橋臺背為例，使用10%石灰土分層填筑，行車6個月時尚未發現任何沉降。

當然，使用10%石灰土或6%水泥穩定土填筑臺背也需注意以下幾方面的問題：（1）當地下水位較高，臺背基地較潮濕時，需首先采用30-50cm厚10%石灰土進行封水處理，待這層灰土板結和強度上升以后，再進行臺背的分層填筑。（2）當臺背地基黃土含水量超過液限以后，需首先對基地進行特殊處理，常見方法有拋石擠淤和換填法，對于個別橋臺臺背基底很難達到強度要求的，可采用樁基處理，從橋臺到路基方向樁基由密到疏布設，從而提高基底地基承載力。（3）“三背”防護措施必須到位，杜絕水滲入填料。臺背填筑完成后，周圍最好砌筑擋水墻，以防地面水滲入臺背；臺背坡面不能使用傳統的拱形骨架、菱形方格等防護措施，建議錐坡臺背一體化防護，使用現澆混凝土或M10漿砌片石護坡。（4）涵洞臺背填至路床頂時可采取鋪設防水土工布的方法防止路面水滲入臺背，有效增強臺背的穩定性。

3 填筑范圍

為增強三背的穩定性及與路基良好的過渡性，黃土地區三背回填長度可根據規范要求與圖紙設計值稍加延長，一般要求如下：

（1）三背地基開挖時，要充分考慮回填工作空間的可操作性，杜絕大型壓實設備無法進場的情況。（2）橋臺頂部填筑范圍距翼墻尾端不小于臺高加2m，底部距基礎內緣不小于重型壓路機寬度。（3）涵洞、通道頂部填筑長度每側不應小于2倍孔徑長度。（4）橋涵臺背與路基過渡帶長度不小于3倍路基填土高度，過渡帶應與臺背填土同步施工，過渡帶與路基有效搭接，縱向接縫必須設臺階，且壓實度≥96%。（5）填方路段臺背回填必須開挖臺階，臺階寬度不小于2m，每級臺階高度宜為1m，并做成2%～4%的內傾斜坡，保證臺階頂壓實平整。

4 壓實要求

（1）臺背回填應盡量與路基填筑同時進行，回填材料應分層攤鋪，每層壓實厚度不得大于15cm。（2）壓實度要求從基底至結構物頂部或路床頂面均為96%，每50平方米檢測1點，不足50平方米按50平方米檢測。壓實度指標合格率要求為100%。（3）墻背回填路床部分壓實度應≥96%，路床以下部分壓實度比路基壓實度提高1個百分點。（4）除靠近結構物50cm用蛙式打夯機或手扶式震動打夯機夯實外，其余大面積的回填材料均應使用18T及以上大型振動壓路機壓實，并確定最佳壓實方案。（5）完善排水系統，“早接遠送”，避免地表徑流對路基的破壞（截水溝、平臺排水溝、邊溝、排水溝、急流槽等）。

5 “三背預拱度”的設置

濕陷性黃土地區三背回填施工過程可參考橋梁工程預拱度的設置，在路面施工之前以提前預計工后沉降量的形式事先提高三背填筑高程，待其沉降穩定以后高程與設計高程一致，“預拱度”設置的位置和大小根據施工現場實際和實測當地黃土沉降量靈活掌握，預拱度計算可參考二次拋物線，該辦法可有效降低三背的工后沉降。

（1）墻背回填預拱度的設置，一般以“橫向預拱度+縱向預拱度”的形式布設，即橫向預拱度至高點位于靠近擋墻一側行車道上，縱向預拱度至高點位于擋墻中心樁號處。（2）橋涵臺基地平整的，只需設置縱向預拱度，預拱度至高點位于橋涵背處，以半拋物線形式延路基布設。若橋涵臺基地高低不平，則應遵循地勢較低處預拱度大于地勢較高處。

6 結語

隨著公路建設中新技術、新材料、新工藝、新設備的不斷推陳出新，濕陷性黃土地區的路基施工仍然延用傳統辦法和理念已經不能滿足日益增長的運輸量要求，這就促使我們年輕技術人員在施工環節中更加重視“四新”的應用及推廣。

（1）在濕陷性黃土地區的公路設計前期，為確保公路路基及其構造物的安全和正常使用，對地基容許承載力不足、潛在濕陷變形不能滿足設計要求的地基，均需采取措施進行處治，以達到消除濕陷性和提高承載能力的目的。（2）在今后濕陷性黃土地區三背回填施工中，進一步論證使用非透水性材料石灰土和水泥穩定土填筑臺背的優缺點，切實有效地解決黃土地區三背回填的穩定性和工后沉降問題。（3）合理設置完善的“三背”防、排水系統，降低“三背”填料受水浸濕的可能性是防止“三背”沉降破壞的首選措施，也是最經濟的技術措施。（4）為適應西部濕陷性黃土地區的公路建設要求，建議盡快制定濕陷性黃土地區路基施工技術細則或地方標準。