公路橋臺背、涵臺背回填質量控制分析

高小華

(江西省建設工程有限公司 江西南昌 330000)

公路橋臺背、涵臺背回填質量控制分析

高小華

(江西省建設工程有限公司 江西南昌 330000)

橋臺背、涵臺背的回填質量是路基施工中最難控制的部位。為了提高橋臺背、涵臺背的回填施工質量，對目前橋臺背、涵臺背主要回填材料特性，分別對材料顆粒級配、現場壓實度分布特征進行了分析總結。結果表明，臺涵背回填料應盡量采用級配連續、內摩擦角較大、透水性好的材料，并結合規范要求，提出了臺涵背回填施工質量控制要點，明確了施工作業面、分層填筑厚度、臺背與路基接壤處、填料壓實度、截排水措施等施工質量控制要求。

橋臺背；涵臺背；填料；填筑質量

0 引言

橋臺背、涵臺背的回填質量是路基施工中最難控制的部位，也是公路運營后引起跳車最多的部位，這是由于施工單位在填筑路堤時往往不能同時完成臺背填筑，留下的結合部位。由于施工條件限制，壓路機碾壓不到位，加上填筑厚度大、填料多樣性等，造成工后不均勻沉降大，影響行車舒適性，并為行車帶來安全隱患[1-2]。

根據規范要求，臺背回填要求為透水性材料、輕質材料等。目前，現場一般填料為砂性土、砂礫石、級配碎石、隧道洞渣、風化石等，有時可能為上述不同填料的混合料。

1 臺涵背回填料顆粒級配特征

臺涵背回填料種類具有多樣性，對于天然填料，按填料的顆粒級配特點，常見填料類型為砂類土、礫類土和巨粒土3種，其中以砂類土和礫類土為主。當施工場地附近沒有砂類土和礫類土可供利用，且場地附近河砂較為豐富，施工中通常會選擇巨粒含量居多的天然河沙或河卵石摻砂作為臺涵背回填料。通過對部分路段選取26處典型臺涵背，統計回填料顆粒級配分布規律，結果如表1所示。其中10組砂類土顆粒級配特征，對于土體中細粒土含量較多的情況，小于0.075mm顆粒含量大于10%，由于工程中常規的級配分析只針對大于0.075mm的顆粒進行篩分，因此無法計算不均勻系數和曲率系數。從統計分析中可以得出，含細粒土砂、細粒土質砂中粗料含量小于25%；級配不良砂中，粗料含量為30%左右，顆粒最大粒徑均小于60mm，無間斷級配，以0.075mm～2mm的砂粒為主。表1種統計的11組礫類土顆粒級配特征，對于含細粒土礫，粗料含量處在40%～55%之間，2mm～5mm顆粒20%左右；級配不良礫中，粗料含量可達到90%以上，甚至接近100%，細粒含量少，并出現斷擋，小于0.075mm顆粒含量極少；級配良好礫中，粗粒含量分布范圍廣，處在50%以上，小于0.075mm顆粒含量極少，并出現斷擋。表1中統計的5組巨粒土顆粒級配特征，以卵(漂)石質土為主，粗料含量多，達60%以上，最大粒徑大于60mm，2mm～5mm細顆粒含量少，甚至出現斷擋，小于0.075mm的顆粒極少。

通過調查可得出，臺涵背回填料中粗顆粒含量較多，可歸結為土石復合介質。進行土石復合介質分析時，我國習慣用固定粒徑5mm作為分界粒徑，即將小于5mm的顆粒稱為細料、大于5mm的顆粒稱為粗料[3]。

表1 典型臺涵背填料顆粒級配統計

由表1可以看出，含細粒土砂、細粒土質砂中粗粒懸浮；級配不良砂中粗粒以懸浮為主，少量粗粒起骨架作用；含細粒土礫中部分粗粒懸浮，部分粗粒起骨架作用；巨粒土、礫中粗粒以骨架作用為主，并形成架空。臺涵背回填料的選用中應考慮顆粒級配情況，盡量采用連續級配，保證粗粒所起的骨架作用和細粒所起的填充作用得以很好的發揮。

《公路路基施工技術規范》(JTG F10-2006)第4.2.6條中指出：涵洞回填施工填料粒徑宜小于50mm[4]。調查發現，實際施工對顆粒最大粒徑控制不嚴，砂類土、礫類土填料中未充分撿除粒徑大于50mm的顆粒。調查的26處臺背中有5處采用漂(卵)石質土，占調查總量的19.2%，其中局部最大粒徑甚至可以達到150mm。填料粒徑過大，將出現架空結果，形成較大孔隙，如果填料中細顆粒少或者級配差，難以達到密實效果。此外，填料粒徑過大，填筑層均勻性差，出現局部壓實度高，而局部由于巨粒組的架空而存在較大孔隙的現象。采用灌砂法或灌水法進行質量檢測時，由于檢測點有限，很難發現問題。采用表面沉降觀測時，雖然檢測結果顯示，最后兩遍碾壓沉降差滿足要求，但是在工程投入使用后，由于受顆粒蠕變影響，臺涵背出現工后不均勻變形，為工程質量埋下隱患。

2 臺涵背回填密實度分布分析

圖1 測線布置

針對某臺背級配碎石填料，采用瑞雷波法對填筑質量進行探測，分別在離墻0.5m、3.0m、6.0m位置處布置三條測線，測線布置如圖1所示，分析3個填筑剖面密實情況，如圖2所示。

分析得出，離墻背6.0m處剖面密實情況最佳。離墻背3.0m處剖面密實情況居中。離墻背0.5m處剖面平均波速在120m/s左右，密實情況最差。實際施工過程中，靠近墻背50cm范圍內，由于不可能采用重型壓路機，而施工方未對該位置按要求松鋪層厚度控制在15cm、采用小型機具進行壓實，因而該范圍通常碾壓質量不過關。此外，第二條測線中，距離震源1m處，在具地表1m～3m深度處，存在低速孤島，屬于局部不密實。

3 臺涵背回填施工質量控制要點

橋涵臺背跳車的主要產生的原因歸結起來，主要是路基壓縮沉降、側向變形和地基沉降引起，實踐證明，臺涵背處填筑內摩擦角較小的材料(如土方)，加之壓實質量不過關，路基的壓縮沉降量一般較大。為保證臺背處路堤的穩定性，除設計文件另有規定外，應選用內摩擦角較大的透水性材料，如宕渣(山渣)，碎石、砂礫等就能較好地減少路基的壓縮沉降，另一方面也有利于臺背縫隙中滲入的雨水沿臺底盲溝或泄水管順利排出路堤外。大量的施工實例表明，要在施工中做好橋、涵臺背的填筑作業，減小工后沉降必須做好以下幾方面的工作。

(1)涵洞完成后，當涵洞砌體砂漿或混凝土強度達到設計強度的75%時，方可進行回填。

(2)臺背填筑透水性材料，應滿足一定的長度、寬度和高度要求。在通常情況下，臺背填料順路線方向長度頂部為距翼墻尾端不小于臺高加2.0m，底部距基礎內緣控制長度不小于2.0m。拱橋臺背填土長度應不小于臺高的3～4倍，涵洞填土長度每側不應小于2倍孔徑長度。

(a)第一條測線

(b)第二條測線

(c)第三條測線圖2 各測線波速剖面圖

(3)透水性材料的填筑高度，從路堤頂面起向下計算：在冰凍地區一般不小于2.5m，無冰凍地區應填至高水位處。

(4)臺背與路基接壤處，為保證連接質量，一般路基應留成臺階狀，臺階形成的斜坡率應不大于1∶1。

(5)臺背路基填筑前，應將原地基再次夯實，其壓實度應達到93%以上，如是軟基換填深度應不小于二層壓實層厚度約30cm～50cm。以便通過分層換填夯實使原地基的強度達到增漲。然后填筑橫坡為3%～4%的夯實粘土形成雙向橫坡土拱，在土拱上挖一條雙向坡的地溝，地溝截面尺寸為：寬40cm～60cm，深30cm～50cm，以路基中心軸線點為雙面分坡點，溝底橫坡坡度控制在不小于2.0%～3.0%地溝完成后，隨即在臺背后全寬范圍內滿鋪一層隔水材料。隔水材料可使用油氈下墊尼龍薄膜，有條件的情況下，可以在油氈下墊設無紡土工布(規格為250g/m2～300g/m2)效果更佳。油氈施工時應橫向鋪設，幅與幅之間的搭接不宜小于10cm，搭接處使用熱瀝青作粘接材料，以增加隔水效果。隔水層施工完成后在地溝內設置Φ10cm以上PVC塑管，布設前將PVC管四周鉆出孔徑為0.5cm的小孔，小孔宜布成絹花形，孔距宜控制在10cm以內。布設中應緊貼溝底防水材料層，PVC管形成的橫坡應與溝底2.0%～3.0%的橫坡相同，PVC管的長度應寬于臺后路基的底面寬度兩側各加0.5m～1.0m，(以便通過PVC管泄出的水能順利排出。)PVC硬塑管四周地溝內填筑透水性好、級配良好、粒徑適宜(應不大于10cm，不小于2.5cm)的砂礫或碎石，再分層填筑臺后透水性材料，直至路基頂面其填筑壓實度應符合要求。

(6)臺背回填區因其所處填筑位置的特殊性，對填料的質量控制上應比普通路基的填料要求高得多。選擇的填料首先要滿足透水性好的要求，且填料0.075mm以下顆粒含量不宜超過20%，最大料徑不宜大于50mm，CBR值不宜小于8。含水率不宜過大，這樣能有效地控制和減小路基層間壓縮沉降。

(7)填筑前，應在土拱上設置泄水管或盲溝使地表水快速流暢排出路基外，這是減少裂隙水侵入引起路基填方產生病害，同時也是減弱各剛度不同結構產生差異沉降的有效辦法。

(8)填筑時，對涵洞缺口填土時應在兩側對稱均勻地分層回填壓實。如使用機械回填，則涵臺胸腔部分及檢查井周圍應先用小型壓實機械壓實填好后，方可用機械進行大面積回填，涵頂填土壓實厚度必須大于50cm時，方可進行重型機械和汽車，對橋梁構造物亦應做到臺背兩端對稱施工，橋臺背后的填土應與錐坡填土同時進行。

(9)碾壓遍數應通過試驗決定，對于18t以上重型壓路機經驗碾壓遍數一般在8～10遍。填筑過程中須對每層填筑質量實施檢測。當采用灌砂法或灌水法進行填筑質量檢測時，要求檢查頻率為每50m2檢驗1點，不足50m2時至少檢驗1點，每點都應合格。

(10)如果臺背必須要填筑非透水性材料時(如土方等)，對土質不好含水率高的填料要進行處理，必要時可以換土或摻小劑量石灰和水泥(摻量一般石灰為1.0%～1.5%，水泥1.0%～2.0%)。同時，盡可能做到橋涵施工與路基開挖的結合，做到橋涵臺施工多高，填土就填多高，確保能分層夯實，以保證填土的密實程度。

(11)應嚴格按有關施工規范施工，控制好回填層分層厚度。臺涵背回填一般采用不小于18t重型壓路機進行碾壓，松鋪層厚度控制在20cm。當采用小型機具(小于12t的壓實機具時)一級以上公路松鋪厚度以不超過15cm為宜。對于壓路機碾壓不到的部位，如距離墻背50cm范圍內，需采用打夯機等小型碾壓設備進行壓實，松鋪層厚度控制在15cm。

5 結論

(1)臺涵背回填料的選用中應考慮顆粒級配情況，盡量采用連續級配，保證粗粒所起的骨架作用和細粒所起的填充作用得以很好的發揮。

(2)臺涵背回填料選用內摩擦角較大的透水性材料，如宕渣(山渣)，碎石、砂礫等，可較好地減少路基的壓縮沉降，有利于臺背縫隙中滲入的雨水沿臺底盲溝或泄水管順利排出路堤外。

(3)在臺涵背施工作業中，應對施工作業面、分層填筑厚度、臺背與路基接壤處、填料壓實度、截排水措施等進行嚴格控制，確保填筑施工質量。

(4)由于施工條件限制，與墻背距離的越近，填料密實越差。實際施工過程中，靠近墻背50cm范圍內，由于碾壓不到位，壓實度質量常常不滿足規范要求。

[1] 段艷武.高等級公路橋涵臺背回填施工工藝質量控制[J].山東交通科技，2011(2)：57-58.

[2] 邱志雄，李軍.高等級公路橋涵臺背回填施工工藝與質量控制探討[J].公路，2003，8(8)：12-13.

[3] JTG D30-2015 公路路基設計規范[S].北京：中華人民共和國交通運輸部，2015.

[4] JTG F10-2006 公路路基施工技術規范[S].北京：中華人民共和國交通運輸部，2006.

Analysis on the backfill quality control of bridge abutment and culvert abutment in highway

GAOXiaohua

(Jiangxi Construction Engineering Co., Ltd,Nanchang 330000)

The backfill quality control of bridge abutment and culvert abutment was the most difficult in highway.In order to improve the bridge abutment and culvert abutment backfill quality, according to the characteristics of the backfill material of bridge abutment and culvert abutment, the grading test, and the compaction degree distribution characteristics were analyzed.Results show that the backfill material should be graded continuous, large friction angle, permeability, According to the requirements of the standard, the quality control points of the bridge abutment and culvert abutment were obtained.and The quality control requirements of the layered thickness, abutment and subgrade border, filling compaction, drainage measures were more clear.

Bridge abutment；Culvert abutment；Backfill material；Backfill quality

高小華(1982.3- ),男，工程師。

E-mail:83215036@qq.com

2017-03-30

U4

A

1004-6135(2017)07-0128-04