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天然砂砾回填台背的施工及检测方法

发表日期：2005年5月26日        已经有25位读者读过此文

【摘要】本文通过对天然砂砾物理力学性能的研究，确定了采用天然砂砾作为回填台背材料的最大干密度、实测干密度的试验方法、合理砂、砾比的确定方法及施工方法对施工人员能起到一定的指导作用。
【关键词】砂砾；台背回填；最大干密度试验方法；现场干密度试验方法；施工方法

1、前言
公路桥梁及结构物两头跳车问题是目前国内公路较常见的道路病害，而且随着我国公路的发展这个问题越来越突出，为了防止和解决跳车，保持良好的路况。《公路工程国内招标文件范本》规定，结构物台背回填压实度要求从填方基底的至路床顶面均为95%，规定回填材料应选用透水性材料如砂砾、碎石、矿力学性能，是作为结构物台背回填的理想材料，但采用天然砂砾有几个工程界一直困扰的难题；①最大干密度的试验方法；②合理的砂、砾比确定方法；③实测干密度的试验方法；④施工方法。笔者通过上海至瑞丽过道主干线梨园至温家圳段124km建设实践，经过不断的试验和摸索，取得了大量的试验数据，并通过有效的试验、施工方法，力求用天然级配砂砾进行台背回填达到可靠的密实度，以有效消除桥头跳车这个质量通病。
2、最大干密度试验方法
目前工程上确定材料的最大干密度普遍采用标准密度，但即使采用大试筒也只是适用于粒径不大于38mm的填料，对于最大粒径大于38mm时虽然有校正的方法，也是适用于大于38mm颗粒含量小于30%的情况，而且校正后的最大干密度在实际使用时也偏小，并且根据国内外研究成果表明对于砂、砾这样的无粘聚性自由排水材料而言，普氏击实法不是最合适的测定最大干密度的方法。所以对于台背回填砂砾材料应使用T0132-93粗粒土和巨大粒土最大干密度试验方法确定最大干密度。本工程中采用砂：砾=4：6的比例。分别采用标准击实法与振动台法进行试验，试验结果如下：

砂、
砾比例
含水量
（%）
标准击实法
测干密度
振动台法
测干密度
4：6
3.1
1.96
2.10
4：6
4.2
1.99
2.11
4：6
5.3
2.07
2.15
4：6
6.9
2.03
2.12
4：6
8.0
2.00
2.12

上述数据可以看出相同的材料、相同的含水量，采用振动台法比标准击实普遍高出5.5%，并且在工地现场通过大吨位的振动压实装置，碾压至砂砾材料不再下沉为止，实测的干密度平均值为2.13g/cm3，充分证明了采用振动台法测砂、砾材料的最大干密度是符合实际情况的。
3、机理分析确定最佳砂、砾比例
从级配理论分析，密实的天然级配砂砾大于5mm的砾石含量在77%左右，但实际上因为砾石颗粒粒径偏大（规范规定最大粒径为50mm，但实际上会有部分颗粒粒径达60mm），以及砾石材料的级配较差，采用上述比例在实际施工中存在不少问题，所以适宜的砂、砾比例应通过试验确定，把试验取得的最大干密度达到最大时的砂、砾比例作为施工比例。
根据上述分析，采用振动台法对不同砂、砾比例的材料进行最大干密度试验，数据如下：

砂、砾比例
最佳含水量
（%）
最大干密度g/cm3
4:6
5.50
2.16
3.5:6.5
5.30
2.20
3:7
5.00
2.20
2:8
4.60
2.18
由上述数据可以看出含砂量在30%-35%之间材料的最大干密度最大,而且随着用砂量的减少,材料明显出现空洞现象,但是过多的砾石也易造成施工时的人工摊铺、碾压困难的现象。所以最后核定以砂、砾比例为3.5:6.5作为施工控制比例。
4、施工重点
4.1基底处理
基坑底部扰动土、淤泥土均应彻底清除，并用小型振动冲击夯，对基坑底部进行压实，压实度必须达到95%以上。
4.2回填范围及施工顺序
台背回填施工可与路基填筑同步，台背回填超前路填筑不应超过20cm厚。一般情况下应采用路基施工超前台背回填的方法，即先填筑路基然后将没有碾压击实的部分进行反挖，反挖成台阶模式，底部距基坑内缘不小于2m，台阶尺寸对于原始土宽×高为60×60cm，对于回填土宽×高为100×60cm。如下图台阶开挖时，必须检测底部压实度，若底部压实度不合格，则应远离台背方向顺延开挖，直至台阶压实度合格为止。

4.3碾压方法
对于底部压路机无法施工的狭窄区域应采用小型振动平板夯或大功率的平板振动器夯振压实，振压时应重叠1/2夯底面，回填宽度、高度满足振动压路机施工作业面时，用振动压路机按照初压静碾1遍 复压振动1遍 终压静碾2遍的要求进行碾压，碾压结束后表面应密实无轮迹。如果附近有充足的水源，也可同时采用水冲密实。
4.4压实度检测
采用砂砾回填后，压实度如采用灌砂法检测相当困难，采用规范中的灌水法也很复杂困难，为此，可采用简化了的水袋法。
4.4.1按规定的试坑直径划出坑口轮廓线。将测点处的表面整平，表面的泥土、杂物应清除，并用水平尺检查表面是否水平。
4.4.2在整平后表面放上基板（为中部开有圆孔，外沿呈方形或圆形的铁板，与灌砂法基板作用相同），向下挖试坑至要求深度，为确保坑壁与塑料薄膜紧贴，对坑壁要加以整修。将坑内的试样装入盛土容器内，并确定含水量w，湿土质量m1。
4.4.3将塑料薄膜贴坑底，与坑壁紧密相贴地铺好，在往薄膜形成的袋内注水时，牵住薄膜的某一部位一边拉松，一边注水，以使薄膜与坑壁间的空气得以非出，从而提高薄膜与坑壁的密贴程度。当水面高度与基板底相齐时，停止注水，将塑料薄膜连同水一起提起，并称重，减去塑料薄膜重量即为水质量mw。
4.4.4按下式计算试样的干密度

M1

mw（1+w%）

ρ d =

4.5建立构造物台背回填责任状制度
台背回填责任到人，施工各方逐级签定责任状，并建立领导责任制，明确每道构造物台背回填监理施工责任人，建立终身质量责任。
5、结语
采用上述方法施工的桥梁及结构物台背进行了长期的沉降观测，经检测所有台背的下沉量都小于5mm，一般都在2-3mm左右。由此证明了采用上述试验施工方法进行施工的台背回填质量上是有相当保证的。