轻型路基填料在台背回填中的应用

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摘要：以204国道扩建工程太仓段为例，针对软基情况下桥头高填方回填料的选择进行探讨，对由于台背回填原因而引起的桥头跳车问题进行了分析，并对轻型路基填料施工质量的控制做了阐述。

关键词：轻型填料；台背回填；桥头跳车；质量通病

中图分类号：U213.1文献标识码：A

一、引言

随着我国高等级公路建设迅速发展，公路桥梁的建设也越来越多，桥头跳车现象已成为公路建设中的质量通病。这一问题严重影响了公路的使用质量，对行车安全和舒适度都有不良影响，严重的跳车甚至会引发交通事故。同时跳车产生的水平和垂直冲击力会对路面、路基和桥梁结构物产生进一步的损坏，资料显示台背填筑材料以及回填的施工质量是造成桥头跳车的重要因素。虽然现在还不能完全解决这一难题，但是可以通过合理的施工方案来减小它的影响。

二、背景工程概况

204国国道为扩建工程，在太仓段城区有一段为改线段，有一座新浏河大桥需新建，两侧桥头均有30m长软土地基路段。桥台基础采用直径1.2m钻孔桩，台身为钢筋混凝土U型桥台，桥头最高路堤填筑高度为6.5m，路基上口宽度35.5m。软基段工后沉降设计允许值为Sr≤10cm。软基处理方式设计为10m长粉喷桩加40cm厚人造硬壳层，粉喷桩直径50cm，每米的喷灰量为50kg，间距1.2m，按梅花形布置。软基处理范围是从台前5m开始共30m范围。人造硬壳层采用两层8%石灰土加一层TGSG30×30土工格栅。

三、本工程台背填土专项分析

鉴于台背回填是现今公路工程质量通病多发点，又加上台后为软土地基，台背回填的质量将会更大地影响整个工程项目的整体质量。如果回填用的填料选用不当，填筑时压实度达不到设计要求，必然会使桥头段路基与桥台产生很大的差异沉降，使行车时出现严重的跳车现象。现行规范规定用透水性好的材料作为台背回填材料，虽然其刚度和压缩性比粘性土要好，但由于其透水性，致使天然地基和相邻路基土会受周围渗透水、毛细水、路面渗水、桥台沉降渗水等的浸湿而软化，久而久之，造成台背回填处土基和临近路基强度降低，变形加大，使其不能处于较干燥的状态下工作。

在软基路段路基填筑过程中，通常要有较长时间的预压期来加速软土地基的固结，方能满足工后沉降的要求。但对于本工程来说，是改建工程，工期要求很紧，要早日恢复国道的正常交通，没有足够的时间来进行预压，但如果只为了赶工期而不控制填土的速率，这样对路基工后沉降十分不利。所以，台后路基填筑的方案要进一步进行优化，找出更适合本工程特点的处理方法。

要确定更适合本工程的处理方法，还要从软基段进行台背填筑施工的沉降产生的主要部位进行分析，由于本段路基采用的是粉喷桩处理，因此，沉降主要由两部分组成，一是在加固区下卧层，由于路基底部较宽，路基荷载影响深度较大，加固区以下将产生部分工后沉降，不论加固区以下是否存在软土下卧层，加固区以下均产生工后沉降。二是，路基填筑过程中土体本身的沉降。

四、原设计处理方案

粉喷桩处理作为一种软基加固方法，在我国的应用已具有一定的历史，它能确保路堤施工期，能有效减小被加固部分土层的总沉降量，缩短施工期。现在更是以其高强度、较小的变形特性及良好的稳定性，广泛应用于公路、铁路等工程，本工程桥头软基段采用粉喷桩是一种很好的选择。人造硬壳层也是近年来应用很广泛的地基处理方法，资料显示，水泥搅拌桩与土工织物加筋人工硬壳层结合加固软土路基，加固深度在10m左右，可提高地基承载力1倍以上，加固效果不但提高地基承载力，并且可减少建筑物总沉降量及不均匀沉降，施工简便、质量可靠，只是水泥用量较大。台背填筑为5%及8%灰土分层填筑，压实度标准比正常路段提高一个百分点。

五、方案优化

（一）第二方案选择

本工程桥头填土最高为6.5m，在试验室重型击实标准得到的5%及8%灰土最大干密度分别为1.71g/cm3和1.68 g/cm3。由于本工程项目路基底部较宽，下卧层的沉降也占有很大的比例，因此，我们决定再选择一种较轻的填料作为台背回填材料。通过查阅有关资料，决定选择粉煤灰作为比选材料。采用轻质材料粉煤灰回填可大大降低路基自重(粉煤灰单位重1.2-1.4g/cm3，而宕渣砂砾料为2.4-2.6g/cm3)，它能有效地减轻地基沉降。为了增加它的凝结性能，拟定在粉煤灰中掺入6%的石灰。

（二）石灰粉煤灰填料的优点

石灰粉煤灰填料具有自重轻（通过试验室试验，掺6%石灰的粉煤灰的最大干密度为1.14 g/cm3）、压缩性小、渗透性好、强度高等较好的工程特性。粉煤灰本身有自凝性，再加上石灰的碱性激发下，生产水化物，发生凝硬作用，可提高强度，其自身较轻，能有效降低基底应力，对减小软基高路堤的沉降十分有利。同时，石灰粉煤灰混合料的压缩系数比石灰土小，经实测，其压缩系数为0.13MPa，仅为土的40%左右，路路堤沉降量小，约为灰土路堤沉降量的一半。见下表资料数据。

六、具体施工方案及施工要点

（一）基底粉喷桩施工

影响粉喷桩施工质量的一个很关键的因素就是每米的喷灰量，桩机的粉喷发送器必须配置粉料电脑计量装置，严禁无粉料计量装置的粉喷发送器投入使用，并记录水泥的瞬时喷入量和累计喷入量。储灰罐应不小于一根桩的用灰量，同时输送粉料的管道不宜太长，一般应不大于60米，最长80米。施工中发若发现喷粉量不足，必须实行整桩复打，复打的喷粉量仍应不小于设计用量。同时在施工中要严格控制钻进及喷粉提升时的速度，确保水泥粉与土体充分混合。

（二）人造硬壳层的施工

人造硬壳层的作用机理就是类似与钢筋混凝土，充分发挥土工格栅和灰土的性，提高灰土的整体强度和刚度。用于人造硬壳层的石灰土要采用场拌法，以免路拌机械施工时损坏土工格栅。在铺设土工格栅时，要人工拉平，用U型钉固定牢固。灰土层施工要控制好灰剂量及碾压时的含水量，在最佳含水量时灰土的碾压效果最好。

（三）石灰粉煤灰的填筑

石灰粉煤灰的击实曲线平缓，在施工中含水量的控制范围，一般略大于最佳含水量的3%～10%为宜。为防止粉煤灰扬灰和水分蒸发，石灰粉煤灰填筑时采用粘土包边和封顶，两侧包边土宽100cm，在高度范围内，每填高1.0m在路基边缘包边土范围内设置排水盲沟，纵向宽度1.5m，间距2m，梅花形布置，以排泄施工过程中遇雨而渗人粉煤灰路基中的水分。

在台背填筑位置，由于工作面较小，采用人工挂线摊铺，做好不小于3%的横坡，以利于排水。粉煤灰碾压采用振动压路机碾压，每层压实厚度控制在20cm-25cm,具体松铺系数通过试验确定。有资料显示在桥头填土高度为4.5m时，假设在行车荷载作用下每层压实度均提高一个百分点，则路基填土本身的沉降为4cm。因此在填筑过程中一定要严格按照设计的压实度要求进行施工，为更好的减小台背处工后沉降，台背处压实度比相应路基提高1-2个百分点，(一般为92%-97%)，实践证明可以达到。

粉煤灰压实以确保当天摊铺当天碾压为原则。压实后的粉煤灰表面应经常洒水湿润，防止粉尘污染。同时施工时应做好防雨水冲刷措施，防止粉煤灰流失。

七、施工效果

由于石灰粉煤灰填料的击实曲线较平缓，施工时含水量的控制相对于灰土来说更容易控制，施工质量更稳定，施工周期也较短，在太仓多雨季节施工，受到的影响较小。其它路段灰土的施工，要经过两至三天的翻晒，然后掺灰翻拌，整平碾压，这样下来施工每层灰土要5～7天时间，而石灰粉煤灰路基基台背填筑时正常时每2～3天就能完成一层施工，使桥头高填方段在计划的时间内完成施工，为后续施工赢得了宝贵的时间。通过努力使本标段按计划半幅路面开放交通。

在半幅通车后的沉降观测中表明，粉喷桩与轻型路基填料结合处理软基段台背填筑，沉降量很小，在一年时间内观测到的累计沉降量为18mm，并且已趋于稳定，完全能满足设计要求。从目前使用情况来看，车辆通过桥头没有明显的跳车感觉。

八、结语

桥头跳车是公路工程的质量通病，现阶段不可能完全消除，但可以通过各种方法来减小，通过本工程实践，施工中将几种处理方案有机地结合起来运用，能最大限度地提高工程的质量和施工进度，短期内投入稍大，但从长远看是有利的。

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