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摘要:臺背回填是公路施工中的質量薄弱環節,做好臺背回填工作,要從材料選擇與施工方法兩方面去保證。...

 

公路工程臺背回填方法的探討

王榮國

陜西華山路橋工程有限公司   710000 西安

在公路的使用病害中,由于臺背回填工作沒做好而引起的局部凹陷(橋頭跳車)較為常見且危害較大。這是因為在施工中結構物的臺背回填工作是一項容易被忽視又不容易做好的工作,因此,橋頭跳車被列為公路建設的質量通病。

在新疆的公路建設中,臺背回填較多地使用天然級配砂礫材料,一方面因為天然級配砂礫材料具有特殊的物理力學性質,是作臺背回填較為理想的材料。另一方面因為新疆的大部分地區的天然砂礫分布較豐富,取材方便、經濟。用天然級配砂礫材料進行施工的要求和標準,在施工規范中已有明確闡述,本文重點介紹筆者在新疆GZ045線哈密——梯子泉段高速公路第二合同段的生產實踐中取得的經驗數據和技術要點,以求用天然級配砂礫材料進行臺背回填達到施工優質高效,消除橋頭跳車的目的。

1、砂礫材料的機理分析

并不是所有的砂礫材料都適合用于臺背回填工作,一般要求砂礫材料有一定的良好級配,處于天然密實狀態。新疆地區尤其是天山兩側沖積帶上天然級配砂礫材料很豐富且大部分都具有良好的級配,適用于臺背回填工作。通過大量的實驗數據證明,凡是密實的天然級配砂礫,大于5mm的礫石含量都在77%左右。室內試驗也證明,這樣級配的干密度最大,為2.35g/cm3。其機理為,含石量為77%的天然級配砂礫,礫石搭成骨架,細顆粒正好填滿空隙;含石量大于77%,礫石間的空隙細粒料填不滿,含量小于77%,則形成沙包石,同樣不能達到密實的程度。級配良好的砂礫在用于臺背回填后,經過大噸位壓路機的振動碾壓,粗顆粒形成骨架,細顆進行填充,彼此找到一種最佳的鑲嵌位置,這樣的結構幾乎是不沉陷的。

普通的土質、砂質材料都存在著強度低,水穩定性差的問題,在公路臺背回填中不宜采用。近期使用較多的水泥穩定砂礫材料是在普通的天然砂礫中摻入5%左右的水泥,進一步提高天然砂礫的強度和穩定性,但使用這種材料工藝復雜,工程造價高昂,目前只在部分高等級公路上使用來代替明涵的橋頭搭板。因級配良好的天然砂礫材料中小于0.075mm粒徑的含量不大,在遇水后體積膨脹不明顯,強度損失很小,水穩定性好,同時材料的易于開采使用,施工簡便,造價低廉,質量完全能夠滿足要求,所以目前在暗涵臺背回填及普通公路上仍被廣泛采用。

2、臺背回填施工分層厚度

公路橋涵施工技術規范中規定臺背回填的松鋪分層厚度不超過20cm,這是具有普遍性的規定,但不同的填筑材料有不同的最佳松鋪厚度,松鋪厚度20cm的限制對天然砂礫來說是不合適的,松鋪厚度的確定與壓實機具的激振力有關,也與填筑材料的性質有關,我們曾做過試驗,激振力在30t的壓路機,最佳松鋪厚度在40cm左右。在工程實踐中也證實,天然砂礫有一種特性,原來松散體會因受剪而變為密實,而原來密實體會因受剪而變為松散,薄層砂礫石尤其明顯。在反復的對比實踐中,筆者認為選擇30cm是適合于壓路機碾壓的,在壓路機無法壓到的邊角處,需用平板振動夯與氣夯夯實,分層厚度不超過20cm。這樣即可以充分地滿足質量要求,又能在一定程度上加快施工進度。

3、材料最大粒徑

材料的最大粒徑過大,就會導致大粒徑材料附近難以壓實,要求的最大粒徑過小,能滿足要求的材料就少,需要人工篩選,成本會增加較多。填筑材料的最大粒徑的選擇是跟分層厚度相關的,一般情況下選擇分層松鋪厚度的2/3以內即可。在實踐中證實,最大粒徑在20cm也能滿足要求,但大粒徑材料不能過于集中,否則會造成局部細料不足,沒有足夠的細料填塞縫隙,密實度無法保證。

4、材料的碾壓

在施工工藝上,首先應當用水沖,使細粒料均勻地充填至粗細骨料之間。充足的水是細粒料受振后便于運動的有利條件,由于砂礫石土的透水性極好,不必擔心水的用量過多而帶來翻漿等其他副作用。

第二步應該用足夠噸位的震動壓路機予以振碾密實,使粗細骨料彼此之間找到一種最佳的鑲嵌位置,一般有這樣的規律,分層的松鋪厚度和壓路機的振動噸位大致成正比,一般碾壓3-4遍即可,

第三步,對于邊角處大型壓路機所達不到的地方,可采用平板式振動夯或手扶式氣夯予以夯實。為保證質量松鋪厚度以15cm為宜,即壓路機壓一層,夯機夯實則分二層,同時注意最大粒徑不要超過8cm,在生產中,用人工把砂礫中較大的礫石撿出即可。值得注意的是,邊角處填筑的關鍵工藝也是水沖和振夯。采用水沖和振夯是天然級配砂礫壓實的必須手段。

5、試驗檢測

一般采取適用于粗粒徑的灌砂法檢測臺背回填天然砂礫的密實度,具體的做法和步驟見交通頒發的施工規范、試驗規程。但在生產中,用檢測壓實度的方法控制碾壓遍數的方法工效較低,壓實度的檢測頻率相對偏高,對施工進度的影響較大。在施工控制中,我們可用一臺水準儀設于路外一堅實穩固處,在填筑區選幾個有代表性的點(如左、中、右各一點),在碾壓前分別用塔尺測其標高,然后壓一遍測一遍。設觀測次數為n,所選點的標高測量值為h,松鋪料找平并初壓后標高為h0,即可得到“n-h曲線,以反映碾壓次數與標高變化的關系。我們可以看到第三層較松鋪厚度壓縮了后,標高趨于穩定。一般在0.5cm的幅度內上下波動,這時的天然砂礫填料已碾壓密實,由此可以進一步簡化。在施工中可以用控制碾壓遍數的方法(3-5遍)可控制密實度。然后以較低頻率的灌砂法試驗來驗證其密實度的可靠性。

 

6、施工填筑次序

在進行臺背回填過程中,要注意臺背填筑高度始終不能高于路基高度,也就是說,要先填1-2層路基,再填1-2層臺背,不能先把臺背一層層填起來,再填筑路基。這種次序是重要的,因為成型路基有利于壓路機對臺背進行碾壓,便于壓路機起振和操作,施工單位在施工安排時要充分考慮,否則就會出現臺背回填料碾壓不密實的現象。在注意了回填次序后,要反復碾壓臺背填料與路基填料結合部位,因為這里常常是薄弱的部位。

7、結論

用天然級配砂礫石土作為結構物臺背回填材料具有價格低廉、便于取材、工藝簡單、功效較高且回彈模量大(一般在110mpa以上)等優點,只要選擇得當,回填方法正確,完全能夠滿足要求。在路橋施工中,要做好臺背回填工作,施工單位首選要先好級配良好的原材料,在施工工藝上嚴格按材料的規律進行,就一定使臺背回填材料密實并有很好的穩定性,從而避免橋頭跳車。

(本文來源:陜西省土木建筑學會     文徑網絡:劉軍 呂琳琳 編輯   劉真 文徑 審核

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