公路工程臺(tái)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(tái)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?yàn)樵谑┕ぶ薪Y(jié)構(gòu)物的臺(tái)背回填工作是一項(xiàng)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(shè)的質(zhì)量通病。

在新疆的公路建設(shè)中，臺(tái)背回填較多地使用天然級(jí)配砂礫材料，一方面因?yàn)樘烊患?jí)配砂礫材料具有特殊的物理力學(xué)性質(zhì)，是作臺(tái)背回填較為理想的材料。另一方面因?yàn)樾陆�的大部分地區(qū)的天然砂礫分布較豐富，取材方便、經(jīng)濟(jì)。用天然級(jí)配砂礫材料進(jìn)行施工的要求和標(biāo)準(zhǔn)，在施工規(guī)范中已有明確闡述，本文重點(diǎn)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(chǎn)實(shí)踐中取得的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和技術(shù)要點(diǎn)，以求用天然級(jí)配砂礫材料進(jìn)行臺(tái)背回填達(dá)到施工優(yōu)質(zhì)高效，消除橋頭跳車的目的。

1、砂礫材料的機(jī)理分析

并不是所有的砂礫材料都適合用于臺(tái)背回填工作，一般要求砂礫材料有一定的良好級(jí)配，處于天然密實(shí)狀態(tài)。新疆地區(qū)尤其是天山兩側(cè)沖積帶上天然級(jí)配砂礫材料很豐富且大部分都具有良好的級(jí)配，適用于臺(tái)背回填工作。通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，凡是密實(shí)的天然級(jí)配砂礫，大于5mm的礫石含量都在77%左右。室內(nèi)試驗(yàn)也證明，這樣級(jí)配的干密度最大，為2.35g/cm3。其機(jī)理為，含石量為77%的天然級(jí)配砂礫，礫石搭成骨架，細(xì)顆粒正好填滿空隙；含石量大于77%，礫石間的空隙細(xì)粒料填不滿，含量小于77%，則形成沙包石，同樣不能達(dá)到密實(shí)的程度。級(jí)配良好的砂礫在用于臺(tái)背回填后，經(jīng)過大噸位壓路機(jī)的振動(dòng)碾壓，粗顆粒形成骨架，細(xì)顆進(jìn)行填充，彼此找到一種最佳的鑲嵌位置，這樣的結(jié)構(gòu)幾乎是不沉陷的。

普通的土質(zhì)、砂質(zhì)材料都存在著強(qiáng)度低，水穩(wěn)定性差的問題，在公路臺(tái)背回填中不宜采用。近期使用較多的水泥穩(wěn)定砂礫材料是在普通的天然砂礫中摻入5%左右的水泥，進(jìn)一步提高天然砂礫的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，但使用這種材料工藝復(fù)雜，工程造價(jià)高昂，目前只在部分高等級(jí)公路上使用來代替明涵的橋頭搭板。因級(jí)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(qiáng)度損失很小，水穩(wěn)定性好，同時(shí)材料的易于開采使用，施工簡(jiǎn)便，造價(jià)低廉，質(zhì)量完全能夠滿足要求，所以目前在暗涵臺(tái)背回填及普通公路上仍被廣泛采用。

2、臺(tái)背回填施工分層厚度

公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范中規(guī)定臺(tái)背回填的松鋪分層厚度不超過20cm，這是具有普遍性的規(guī)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(duì)天然砂礫來說是不合適的，松鋪厚度的確定與壓實(shí)機(jī)具的激振力有關(guān)，也與填筑材料的性質(zhì)有關(guān)，我們?cè)�做過試驗(yàn)，激振力在30t的壓路機(jī)，最佳松鋪厚度在40cm左右。在工程實(shí)踐中也證實(shí)，天然砂礫有一種特性，原來松散體會(huì)因受剪而變?yōu)槊軐?shí)，而原來密實(shí)體會(huì)因受剪而變?yōu)樗缮ⅲ�薄層砂礫石尤其明顯。在反復(fù)的對(duì)比實(shí)踐中，筆者認(rèn)為選擇30cm是適合于壓路機(jī)碾壓的，在壓路機(jī)無法壓到的邊角處，需用平板振動(dòng)夯與氣夯夯實(shí)，分層厚度不超過20cm。這樣即可以充分地滿足質(zhì)量要求，又能在一定程度上加快施工進(jìn)度。

3、材料最大粒徑

材料的最大粒徑過大，就會(huì)導(dǎo)致大粒徑材料附近難以壓實(shí)，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(huì)增加較多。填筑材料的最大粒徑的選擇是跟分層厚度相關(guān)的，一般情況下選擇分層松鋪厚度的2/3以內(nèi)即可。在實(shí)踐中證實(shí)，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(huì)造成局部細(xì)料不足，沒有足夠的細(xì)料填塞縫隙，密實(shí)度無法保證。

4、材料的碾壓

在施工工藝上，首先應(yīng)當(dāng)用水沖，使細(xì)粒料均勻地充填至粗細(xì)骨料之間。充足的水是細(xì)粒料受振后便于運(yùn)動(dòng)的有利條件，由于砂礫石土的透水性極好，不必?fù)?dān)心水的用量過多而帶來翻漿等其他副作用。

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

第三步，對(duì)于邊角處大型壓路機(jī)所達(dá)不到的地方，可采用平板式振動(dòng)夯或手扶式氣夯予以夯實(shí)。為保證質(zhì)量松鋪厚度以15cm為宜，即壓路機(jī)壓一層，夯機(jī)夯實(shí)則分二層，同時(shí)注意最大粒徑不要超過8cm，在生產(chǎn)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(guān)鍵工藝也是水沖和振夯。采用水沖和振夯是天然級(jí)配砂礫壓實(shí)的必須手段。

5、試驗(yàn)檢測(cè)

一般采取適用于粗粒徑的灌砂法檢測(cè)臺(tái)背回填天然砂礫的密實(shí)度，具體的做法和步驟見交通頒發(fā)的施工規(guī)范、試驗(yàn)規(guī)程。但在生產(chǎn)中，用檢測(cè)壓實(shí)度的方法控制碾壓遍數(shù)的方法工效較低，壓實(shí)度的檢測(cè)頻率相對(duì)偏高，對(duì)施工進(jìn)度的影響較大。在施工控制中，我們可用一臺(tái)水準(zhǔn)儀設(shè)于路外一堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固處，在填筑區(qū)選幾個(gè)有代表性的點(diǎn)（如左、中、右各一點(diǎn)），在碾壓前分別用塔尺測(cè)其標(biāo)高，然后壓一遍測(cè)一遍。設(shè)觀測(cè)次數(shù)為n，所選點(diǎn)的標(biāo)高測(cè)量值為h，松鋪料找平并初壓后標(biāo)高為h0，即可得到“n-h曲線”，以反映碾壓次數(shù)與標(biāo)高變化的關(guān)系。我們可以看到第三層較松鋪厚度壓縮了后，標(biāo)高趨于穩(wěn)定。一般在0.5cm的幅度內(nèi)上下波動(dòng)，這時(shí)的天然砂礫填料已碾壓密實(shí)，由此可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化。在施工中可以用控制碾壓遍數(shù)的方法（3-5遍）可控制密實(shí)度。然后以較低頻率的灌砂法試驗(yàn)來驗(yàn)證其密實(shí)度的可靠性。

6、施工填筑次序

在進(jìn)行臺(tái)背回填過程中，要注意臺(tái)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(tái)背，不能先把臺(tái)背一層層填起來，再填筑路基。這種次序是重要的，因?yàn)槌尚吐坊�有利于壓路機(jī)對(duì)臺(tái)背進(jìn)行碾壓，便于壓路機(jī)起振和操作，施工單位在施工安排時(shí)要充分考慮，否則就會(huì)出現(xiàn)臺(tái)背回填料碾壓不密實(shí)的現(xiàn)象。在注意了回填次序后，要反復(fù)碾壓臺(tái)背填料與路基填料結(jié)合部位，因?yàn)檫@里常常是薄弱的部位。

7、結(jié)論

用天然級(jí)配砂礫石土作為結(jié)構(gòu)物臺(tái)背回填材料具有價(jià)格低廉、便于取材、工藝簡(jiǎn)單、功效較高且回彈模量大（一般在110mpa以上）等優(yōu)點(diǎn)，只要選擇得當(dāng)，回填方法正確，完全能夠滿足要求。在路橋施工中，要做好臺(tái)背回填工作，施工單位首選要先好級(jí)配良好的原材料，在施工工藝上嚴(yán)格按材料的規(guī)律進(jìn)行，就一定使臺(tái)背回填材料密實(shí)并有很好的穩(wěn)定性，從而避免橋頭跳車。

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)     文徑網(wǎng)絡(luò)：劉軍 呂琳琳 編輯   劉真 文徑 審核)