公路橋涵構(gòu)造物路基的過渡基坑及臺背回填技術(shù)分析

范成偉1， 李 敏2

(1.武昌工學(xué)院 土木工程學(xué)院， 湖北 武漢 430065； 2.武漢銘澤瑞建設(shè)工程有限公司， 湖北 武漢 430056)

[摘 要] 社會經(jīng)濟的發(fā)展，使公路建設(shè)工程也隨之增多，對于路橋過渡段施工中，存在一些施工難點問題，影響施工質(zhì)量。因此在我國路基施工中，為提升路基施工質(zhì)量，特別是針對公路橋涵構(gòu)造物路基過渡段施工問題，更是應(yīng)該優(yōu)化其基坑施工及臺背回填技術(shù)，從而能夠確保提升公路橋涵構(gòu)造物路基過渡段施工質(zhì)量，發(fā)揮積極影響?；谀彻讽椖繉嵗?，分析公路橋涵構(gòu)造物路基的過渡段基坑及臺背回填技術(shù)相關(guān)問題，以確保優(yōu)化制定施工決策，提升施工質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞] 過渡段； 公路橋涵； 臺背回填技術(shù)； 路基； 基坑

0 引言

在本篇研究中，通過對具體公路施工項目實例進行分析，研究公路橋涵構(gòu)造物路基的過渡段施工問題，針對其基坑施工及臺背回填技術(shù)進行研究，從而能夠優(yōu)化制定符合該項目路基過渡段施工需求的施工決策，以確保可以提升高速公路路基與橋涵過渡段的施工技術(shù)水平，從而提高施工質(zhì)量，為交通安全提供保障，發(fā)揮積極影響。以下對此做具體分析。

1 公路項目

在本次研究中，針對某公路橋涵構(gòu)造物路基施工項目進行研究。項目公路位于某高速公路擴建工程的第2合同段，公路橋涵項目路是全封閉的高速公路，有雙向四車道，公路橋涵項目路基寬度為26 m，行車速度需要達到60 km/h。在本次項目中，擴建后路基寬度需要34.5 m，設(shè)計的行車速度60 km/h。項目起始樁號為K1045 +941.277，終止樁號K1055+125.465，項目施工長度為9 184.188 m。該路段地層巖性為沖洪積淤泥，地層淤泥厚度達到8.10 m；在淤泥層的下面則是細砂層，細砂為灰白色，狀態(tài)飽和，細砂層的厚度達到10.15 m，進一步勘探可知細砂在地震時會產(chǎn)生液化。在公路橋涵構(gòu)造物路基施工中，具體施工路段的地下水是孔隙潛水，還存在弱-中等的腐燭性，因此可以證實該路段工程的地質(zhì)條件是較差的，給具體施工帶來較大考驗。施工地質(zhì)如圖1之中所示。

在本次研究中，主要針對公路橋涵構(gòu)造物路基的過渡段基坑施工，及臺背回填施工部分進行研究，并優(yōu)化設(shè)計施工方案。

2 公路橋涵構(gòu)造物路基施工難點分析

2.1 地質(zhì)因素

在本次公路橋涵構(gòu)造物路基的過渡段基坑施工中，施工路段屬于軟土地基，不僅地基的孔隙比大，也存在含水量大、壓縮性高的特點。因此，若是直接在該路段上修建公路橋涵構(gòu)造物路基，那么在路基填土產(chǎn)生的附加應(yīng)力作用下，極易導(dǎo)致公路橋涵構(gòu)造物路基沉降，并且嚴重的還會導(dǎo)致橋臺和路基間產(chǎn)生臺階，降低施工質(zhì)量[1-3]。同時，在實際中，若是發(fā)生路基沉降，極其容易造成橋頭跳車現(xiàn)象，影響公路橋涵臺面行車安全。

2.2 臺背填料容易發(fā)生壓縮

對于公路橋涵構(gòu)造物路基過渡段施工中，橋梁的臺背填料具有含水量高、孔隙較大的特點，因此在施工過程中，若是不能消除填料顆粒孔隙[4]，那么在路堤自重以及車輛振動荷載作用下，將容易導(dǎo)致填料被壓縮，產(chǎn)生變形。并且，相關(guān)研究證實，在路基臺背回填施工中，若是填料的孔隙率減小，則其壓實度將會增大，并且隨著長時間推移，將會導(dǎo)致路基發(fā)生沉降[5]。在具體施工過程中，由于橋臺銜接處與實際路面存在剛度差異，因此在跳車振動下，將會進一步降低公路橋涵的整體剛度[6-8]，使橋臺銜接處出現(xiàn)臺階，使施工出現(xiàn)質(zhì)量問題。

3 優(yōu)化設(shè)計公路橋涵構(gòu)造物路基過渡段基 坑施工決策

3.1 制定施工決策

在本次公路橋涵路基過渡段基坑施工中，由于公路橋涵構(gòu)造物路基表面本來就存在著淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，因此，考慮到雨水、地質(zhì)、成本費用等相關(guān)因素的影響，將會采用“CFG樁+加筋砂墊層+搭板”復(fù)合地基施工方案，以確保提升整體施工質(zhì)量。對于本次施工方案的選擇，不僅可以避免因清淤換填土而整個項目造成的資金浪費，也可以縮短工期，降低施工成本，以最優(yōu)的施工方案降低路基沉降變形的發(fā)生情況，發(fā)揮積極影響[9]。

3.2 路基施工要求

a. 對于CFG樁復(fù)合地基施工的技術(shù)要求，有以下幾點。

① 在施工中，需根據(jù)C15混合料配比方式，應(yīng)用石屑(砂)、碎石、粉煤灰以及水泥混合制成樁體，并對樁體試塊進行28天的標準養(yǎng)護，同時確保樁體在實際應(yīng)用中每立方體的抗壓強度不小于15 MPa標準值。

② 需要應(yīng)用采用42.S級的普通硅酸鹽水泥，并選用選用袋裝二、三級的粉煤灰，制成混凝土，最后制成樁體。

③ 在CFG樁施工之中，確保滿足JTGF10-2006《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》要求，具體內(nèi)如表1之中所示。

b. 對于碎石褥墊層，也需滿足以下施工技術(shù)要求。

① 對于原地面以上的樁頂，需要設(shè)置20 cm厚的褥墊層。

② 針對施工中的褥墊層，需碎石作為基本材料，碎石粒徑應(yīng)該在8～20 mm范圍為宜，最大碎石的粒徑也不應(yīng)該大于3 0 mm。

③ 針對夯實褥墊處理中，確保夯實度可以0.9范圍。

c. 施工中針對土工格柵技術(shù)方面，要求滿足以下標準。

① 在路基墊層頂面可以鋪筑單層雙向的土工格柵。

② 確保土工格柵極限抗拉強度可以大于50 kN/m。

3.3 優(yōu)化過渡段基坑施工技術(shù)

在本次公路橋涵構(gòu)造物路基過渡段施工中，可以在橋臺附近設(shè)置過渡段，以此來避免發(fā)生基坑沉降。在本次研究中，橋頭過渡段處理縱斷面見圖2中所示。

在實際施工中，針對過渡段的長度計算中，可以根據(jù)公式(1)[10]計算過渡段Lt長度：

Lt=ΔS/isa

(1)

在公式(1)中：isa為容許工后差異沉降率；ΔS為工后最大差異沉降率；Lt為過渡段的最小長度。

在本次研究中，由于設(shè)計車速為60 km/h，故此isa取值80%，ΔS取值0.1，經(jīng)計算，渡段長度為46 m。

3.4 優(yōu)化過渡段路基填筑施工技術(shù)

在本次路基施工中，在基坑填筑中，確保施工材料能夠嚴格按照國家標準進行選擇。并且，在具體填筑施工中，可以根據(jù)施工環(huán)境、土壤以及水文條件，做好施工監(jiān)測工作，以確?？梢约皶r了解施工情況，并合理調(diào)整施工方案。可以根據(jù)施工設(shè)計要求，在填筑施工開始就做好現(xiàn)場的地勘工作，并且還可以嚴格控制施工的進度，填筑施工結(jié)束后還要進行平整處理。還應(yīng)該控制土方填筑原料質(zhì)量，填料碾壓操作員也應(yīng)該嚴格控制行車速度，確保鋪料均勻性，保證填筑中土料碾壓時含水量控制在1%～3%范圍。在進行分段填筑時，還應(yīng)設(shè)立標志牌，嚴格控制施工的進度；在施工質(zhì)量檢測過程中，針對發(fā)現(xiàn)的特殊因素需要加以標注，確保在作業(yè)過程中路基不會出現(xiàn)任何問題質(zhì)量。

3.5 基坑沉降分析

對于本次公路橋涵構(gòu)造物路基過渡段基坑施工過程中，可以應(yīng)用有限元數(shù)值方法，分析計算基坑沉降情況，并聯(lián)合實際施工你數(shù)，運用ADINA生死單元來模擬公路橋涵構(gòu)造物路基過渡段基坑施工填土加載過程，并根據(jù)過渡段路基的表面豎向沉降量變化情況，分析實際施工質(zhì)量是否可以達到設(shè)計需求。仿真結(jié)果如圖3中所示。

從以上圖3中能夠看出：在本次公路橋涵基坑施工中，隨著填土荷載的增加，路基表面的沉降量也在逐漸增大；并且從第十級加載開始，在第十二級加載后，其沉降差越來越小，證實地基表面的沉降量也在不斷降低，表明本次施工方案以達到工程目標需求。

4 優(yōu)化公路橋涵構(gòu)造物路基過渡段基坑施 工中的臺背回填技術(shù)決策

① 優(yōu)化橋臺臺背填筑方案。

在公路橋涵構(gòu)造物路基過渡段施工中，應(yīng)用臺背填筑技術(shù)，優(yōu)化提升施工質(zhì)量。具體施工中優(yōu)化臺背填筑方案，可以應(yīng)用小型的壓實設(shè)備對臺墻碾壓，并聯(lián)合分層的碾壓方式，控制施工材料的壓實情況，以此來提公路橋涵構(gòu)造物路基過渡段橋臺的臺背回填施工壓實度，防止出現(xiàn)橋面“跳車現(xiàn)象”。在回填前，需要嚴格檢查基底，徹底清理基底施工垃圾及積水，確保涵身以及臺身強度達到設(shè)計要求，方可進行臺背回填施工。實際中，對公路橋涵頂50 cm以內(nèi)進行臺背填土中，需要采用輕型的靜載壓路機進行壓實，其壓實度標準如表2中所示。

② 橋臺臺背排水。

在公路橋涵構(gòu)造物路基過渡段施工中，如果不能及時對施工現(xiàn)場實施排水作業(yè)，則公路過渡段路基沉降差將會變大，這樣極其容易導(dǎo)致出現(xiàn)跳車的情況。故此，在對公路橋涵構(gòu)造物路基過渡段進行臺背回填施工中，一定要正確的應(yīng)用排水技術(shù)，需要選擇合理有效的過渡段路基排水方式。同時，在實際進行排水施工過程中，需要實地考察過渡段，仔細的收集、整理相關(guān)施工方面的參考文獻。并且，在具體的施工過程之中，也一定要結(jié)合公路橋涵構(gòu)造物路基過渡段實際情況，及時了解掌握施工地點地質(zhì)、地形等相關(guān)信息，并能夠及時掌握施工場地的水文情況，然后對該施工場地排水施工設(shè)計優(yōu)化方案，制定合理的公路橋涵構(gòu)造物路基過渡段排水措施。

③ 進行路面保護施工。

在對公路橋涵構(gòu)造物路基過渡段臺背回填施工中，對于相應(yīng)的施工單位，一定要加強對施工路面的保護控制，對于部分在施工后還沒有驗收的路面，或是針對還處于保養(yǎng)階段的路面，避免一切車輛在過渡段上通行。同時，在路面保護中，也可以設(shè)立相應(yīng)的標志，或是在施工地點路面上設(shè)置路障，并指定專人進行看管，保證施工后還沒有進行驗收或是處于保養(yǎng)期路面的安全，以確保公路過渡段在實際施工驗收中可以達標。

④ 優(yōu)化控制臺背后回填處理方法。

首先，在公路橋涵構(gòu)造物路基過渡段臺背回填施工中，應(yīng)該優(yōu)化選擇填料，最好能夠選擇一些滲透性好且便于壓實的填料，就如可以應(yīng)用砂爍以及宕澄等摩擦角大的填料進行回填施工。其次，在回填施工中，還可以在路基的頂部半米位置上設(shè)置一個“水泥穩(wěn)定粒料改善層”，以確?？梢赃M一步提高路基過渡段臺背回填的剛度。最后，在臺背回填施工中，對填料進行壓實，并對每層填筑施工的質(zhì)量進行檢測，確保壓實度能夠達到96%，有助于減少工后沉降，提升公路橋涵構(gòu)造物路基過渡段臺背回填施工質(zhì)量，發(fā)揮積極應(yīng)。

⑤ 可以設(shè)置橋臺的搭板。

在臺背回填施工中，也可以在公路橋涵構(gòu)造物路基過渡段設(shè)置搭板，并且針對橋臺銜接位置，特別是容易發(fā)生沉降的橋梁路面，根據(jù)路基工后沉降允許值，優(yōu)化設(shè)計計算出橋臺搭板的長度，從而在橋面設(shè)置搭板，能夠減輕公路橋涵構(gòu)造物路基過渡段行車時的顛簸。同樣，在施工中，若過渡段引道的路面是瀝青混凝土，則可以將遠離臺背一端的搭板放在路面面層和地基土層間，形成一種斜置式的搭板施工模式，然后在鋪設(shè)好搭板后，可以在搭板上再設(shè)一道瀝青混凝土面，預(yù)防搭板下沉，提升公路橋涵構(gòu)造物路基過渡段施工質(zhì)量。

5 結(jié)論

綜上所述，公路橋涵構(gòu)造物路基的過渡段施工中，針對其施工難點問題，可以結(jié)合實際，優(yōu)化應(yīng)用臺背回填技術(shù)，緩解橋臺結(jié)構(gòu)與臺背回填土的剛?cè)嵬蛔儯苊獬霈F(xiàn)路基沉陷，減少橋頭跳車，加強過渡段的施工技術(shù)應(yīng)用，保證過渡段的施工質(zhì)量，確保公路橋涵車輛行駛安全，發(fā)揮積極影響。

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Analysis of Highway Bridge and Culvert Transition Section Roadbed Excavation Backfilling Technology

FAN Chengwei1， LI Min2

(1.Civil Engineering Collge， Wuchang Institute of Technology， Wuhan， Hubei 430065， China； 2.Wuhan Mingzerui Construction Engineering Co.， LTD， Wuhan， Hubei 430056， China)

Abstract：In our country in recent years，the rapid development of economy，the highway construction project will be increased，for the construction of the transition section of Luqiao，there are some construction difficulties，the impact of the quality of construction.So in subgrade construction in our country，in order to improve the quality of roadbed construction，especially for highway bridge and culvert subgrade transition section construction，also should optimize its excavation and backfilling technology，so as to ensure the improvement of highway bridge and culvert structure subgrade transition section construction quality，exert positive influence.Following the example of a highway project based on the analysis of highway，bridge and culvert subgrade transition section excavation and backfilling technology related issues，to ensure optimal decision making construction，improve construction quality.

[Key words] transition section； highway bridge； backfilling technology； subgrade； foundation pit

[收稿日期] 2016 — 11 — 29

[基金項目] 湖北省教育廳支助項目(2015442)

[作者簡介] 范成偉(1982 — )，女，湖北黃岡人，碩士，講師，主要從事工程管理、土木工程方面的教學(xué)及科研。

[中圖分類號] U 443.82

[文獻標識碼]A

[文章編號]1674 — 0610(2017)01 — 0212 — 04