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談如何做好“三背”填筑施工的質(zhì)量控制
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1. 引言
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,道路等級(jí)不斷提高,特別是近年來(lái)高等級(jí)公路投入很大,發(fā)展迅速。但是,從已交付使用的高等級(jí)公路特別是高速公路來(lái)看,存在不少問(wèn)題,其中較為普遍的是:在臺(tái)背或其它構(gòu)造物處產(chǎn)生跳車現(xiàn)象。且這種現(xiàn)象在一些軟基路堤或高路堤中更為嚴(yán)重,這不僅影響行車速度、舒適性,甚至導(dǎo)致交通事故,還容易使“三背”部位的路面結(jié)構(gòu)遭到破壞。因此,如何做好“三背”填筑施工的質(zhì)量控制,已越來(lái)越多受到公路質(zhì)量部門與社會(huì)各界的關(guān)注。
“三背”主要指橋涵臺(tái)背、擋墻背、路基范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)物臺(tái)背。大家肯定注意到公路跳車現(xiàn)象往往多發(fā)生在這幾個(gè)部位,根本原因就是“三背”位置的填筑質(zhì)量控制不好,導(dǎo)致其沉降超過(guò)一定的限度造成。因此,“三背”位置的沉降控制做好了,跳車問(wèn)題也就斬草除根了。而如何解決公路跳車的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工問(wèn)題,已有許多專家學(xué)者在公路方面的雜志上做過(guò)不少精深、權(quán)威的論述,這里不在贅述。本文將重點(diǎn)介紹如何控制“三背”填筑施工質(zhì)量來(lái)解決“三背”沉陷問(wèn)題,供同行參考。
2. “三背”沉降的規(guī)律及危害
2.1 “三背”不均勻沉降產(chǎn)生的范圍主要有以下規(guī)律:
2.1.1 其產(chǎn)生的范圍與涵臺(tái)背填土高度有關(guān),一般在后臺(tái)5米左右范圍內(nèi),對(duì)于大、中橋而言,往往在10米或更大的范圍內(nèi);
2.1.2 時(shí)間方面,一般在通車后2~3年內(nèi)產(chǎn)生;
2.1.3 不均勻沉降的發(fā)展有一定的時(shí)間過(guò)程,受多方面因素影響,很難把握重新加鋪路面的時(shí)間。
2.2 “三背”沉陷的危害主要有:一方面對(duì)橋涵、構(gòu)造物的工作狀況和使用品質(zhì)產(chǎn)生不利的影響,導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)費(fèi)用增加,并降低了公路使用性能;另一方面將增加行車的風(fēng)險(xiǎn),降低通行能力,甚至造成交通事故,影響車速;此外由于車輛頻繁在“三背”位置加速減速,必然增加車輛能耗和廢氣的排放,這一點(diǎn)在城市中尤其應(yīng)予以重視。
3. “三背”不均勻沉降形成原因和構(gòu)成分析
3.1 構(gòu)筑物剛度差異
構(gòu)筑物剛度不同是形成差異沉降的基本原因。路基屬于柔性結(jié)構(gòu),它在施工過(guò)程中和使用后會(huì)不斷發(fā)生變形和產(chǎn)生較大沉陷。橋涵屬整體剛度結(jié)構(gòu),基本上認(rèn)為是不可壓縮的。
3.2 地基、地質(zhì)情況的差異
橋涵設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)地基的地質(zhì)研究比較仔細(xì),往往是將橋涵基礎(chǔ)置于承載力較高的土層上,沉降量比較小,而路基設(shè)計(jì)對(duì)地基、地質(zhì)情況是參考橋涵的地質(zhì)柱狀圖推斷的,往往有差異。加之碰到軟土地基處理更難以徹底。
3.3 臺(tái)背填料壓實(shí)質(zhì)量問(wèn)題引起的不均勻沉降
眾所周知,施工質(zhì)量問(wèn)題在“三背”位置更為嚴(yán)重。主要原因是“三背”填筑一般在構(gòu)筑物完工后進(jìn)行,作業(yè)面小,缺少有效的壓實(shí)施工機(jī)具,施工困難、繁瑣,填方體的材料、長(zhǎng)度、層厚和壓實(shí)度難以達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。
4. “三背”填筑施工的質(zhì)量控制
考慮到“三背”沉陷是多種因素和條件形成的,所以對(duì)它的防治應(yīng)從設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等方面綜合考慮,提出相應(yīng)措施。
4.1 填筑基底的控制
俗話說(shuō):治病須治根,堵水要截源。要避免由于地基情況引起的“三背“不均勻沉降,首先要從地基處理著手。
4.1.1 基底清淤必須徹底,嚴(yán)禁有雜物、浮土、腐殖土等存在。
4.1.2 基底范圍內(nèi)由于地表水或地下水影響其穩(wěn)定時(shí),應(yīng)在基底頂面或其它適當(dāng)位置設(shè)置必要的排水設(shè)施(如橫向排水溝或盲溝),或換填不易風(fēng)化的片石、塊石、砂礫等透水性材料,嚴(yán)禁積水浸泡基底。
4.1.3 基底土必須密實(shí),若基底為耕地或土質(zhì)松散時(shí),應(yīng)在填筑前進(jìn)行壓實(shí),壓實(shí)度一般不得低于90%。
4.1.4 水田、湖塘等地段的基底應(yīng)視具體情況采取排水、清淤、晾曬、換填、摻灰及其它的土加固措施進(jìn)行處理。對(duì)軟土、濕陷性黃土、多年凍土等適用于各自特點(diǎn)的特殊地基處理方法治理,如換土、強(qiáng)夯、固結(jié)、輕質(zhì)路堤和粉噴等方法以改善地基,提高承載力,減少工后沉降。
4.1.5 對(duì)軟土地基,由于現(xiàn)行地基處理方法一般未考慮臺(tái)背的過(guò)渡,往往構(gòu)筑物的處理與路基處理是分開(kāi)的,從而導(dǎo)致沉降的無(wú)法避免。建議:在有基底處理時(shí),適當(dāng)加大涵臺(tái)背基礎(chǔ)處理的范圍,適當(dāng)將處理措施變化的位置往填土路基內(nèi)部放,最好有大于5米的距離。
4.1.6 做好橋頭涵背路基的排水工作,避免路基水流對(duì)基底的浸泡和沖刷。
4.2 “三背”填筑材料的控制
“三背”填筑材料質(zhì)量的優(yōu)劣是沉陷發(fā)生大小的內(nèi)因。在施工中要嚴(yán)格控制:對(duì)于非片石或非砂礫石的回填材料,要求用料粒徑為5~10cm的勻細(xì)材料,填筑過(guò)程按每15~20cm的內(nèi)分層填筑壓實(shí);對(duì)于片石回填材料,選料應(yīng)為堅(jiān)硬不易風(fēng)化的材料,要采用人工手?jǐn)[片石,使片石之間互相嵌補(bǔ),大片石盡量貼近層底并大面向下,片石間縫隙和孔洞應(yīng)用石屑和砂性填料填充,可每隔一米左右采用水力充填砂礫石的方法填充材料,而后碾壓或強(qiáng)夯。手?jǐn)[片石嚴(yán)禁拋填施工;對(duì)于砂礫石填料,一要對(duì)材料的粒徑級(jí)配嚴(yán)格要求,二是要對(duì)材料的質(zhì)量進(jìn)行控制,嚴(yán)禁含泥多的材料進(jìn)場(chǎng),夯實(shí)時(shí)以機(jī)械碾壓配合灌水法綜合實(shí)施。在條件允許情況下,盡可能選擇透水性好、易壓實(shí)、固結(jié)完成快、后期壓縮變形小的砂性土和砂礫土,也可使用改善土、加固土、碎石土和輕質(zhì)填料等。
在高填方的拱涵及涵洞與側(cè)墻相接部位,應(yīng)盡量使用內(nèi)摩擦角大的填料進(jìn)行填筑,而且施工時(shí)應(yīng)注意填料土壓的平衡,
也可使用改善土、加固土、碎石土和輕質(zhì)填料等。
在高填方的拱涵及涵洞與側(cè)墻相接部位,應(yīng)盡量使用內(nèi)摩擦角大的填料進(jìn)行填筑,而且施工時(shí)應(yīng)注意填料土壓的平衡,盡量減少回填土的單向推力,不得發(fā)生偏壓,以免造成工程事故。這對(duì)于管涵、輕型橋臺(tái)
臺(tái)等尤為重要。
總之,不同的填筑材料各自特性是不同的,填筑時(shí)要正確選擇、因地制宜、就地取材,保證填筑質(zhì)量
4.3 “三背”填筑范圍的控制
“三背”填筑的范圍直接影響“三背”填料剛度和變形的平穩(wěn)過(guò)渡,范圍太長(zhǎng),成本增加;范圍太短,達(dá)不到過(guò)渡要求。因此如何在滿足過(guò)渡區(qū)技術(shù)要求下為縮短“三背”回填范圍、節(jié)約成本,筆者認(rèn)為應(yīng)從三方面進(jìn)行控制;第一要有足夠的長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)過(guò)渡段的技術(shù)要求;第二要從施工作業(yè)的方便、壓路機(jī)的壓實(shí)寬度進(jìn)行控制;第三要控制好“三背”填土與已填路堤的良好結(jié)合所需長(zhǎng)度。筆者根據(jù)多年實(shí)踐摸索,提出可以參考的經(jīng)濟(jì)尺寸如下:填料要求級(jí)配得當(dāng),沿縱向的填筑長(zhǎng)度在基底處不少于2米(便于壓路機(jī)碾壓),以2米為基準(zhǔn),對(duì)于“三背”填土與路基原狀土相接處采用1:1的坡度相接,對(duì)于路基土為回填土部分采用1:1.5坡相接。為確保良好結(jié)合,宜采用挖臺(tái)階形式與路堤相接,每級(jí)臺(tái)階高度宜不大于60 cm為宜。
4.4 “三背”填筑厚度的控制
填筑厚度與壓實(shí)機(jī)具有關(guān),一般采用不同的壓實(shí)厚度,用12~15t三輪壓路機(jī)碾壓時(shí),每層壓實(shí)厚度不宜超過(guò)15cm;用18~20t三輪壓路機(jī)碾壓時(shí),每層壓實(shí)厚度不宜超過(guò)20cm。當(dāng)“三背”路基壓實(shí)作業(yè)面狹小,作業(yè)空間受到限制時(shí),為了保證不損壞構(gòu)筑物,大型機(jī)械不能使用,必須選擇小型振動(dòng)壓路機(jī)和振動(dòng)夯實(shí)機(jī)相結(jié)合進(jìn)行壓實(shí),壓實(shí)厚不宜超過(guò)15cm,層層壓實(shí)。
4.5 “三背”填筑壓實(shí)的控制
“三背”填料的壓實(shí)質(zhì)量是影響“三背”沉陷的一個(gè)重要因素。由于受排洪或通車凈高的影響,“三背”路基填方比較高,工程量相當(dāng)大,但是施工工作面狹窄,大型填筑和壓路機(jī)械難以展開(kāi),因而能否控制好三背填料的壓實(shí)是道路施工中的難點(diǎn)。
施工過(guò)程中盡可能擴(kuò)大施工場(chǎng)地,以便發(fā)揮大型填方壓實(shí)機(jī)械的使用,認(rèn)真施工,給予充分壓實(shí)。受場(chǎng)地限制時(shí),大型壓實(shí)機(jī)械的使用,可采用橫向碾壓法,以能使壓路機(jī)盡量靠近臺(tái)背進(jìn)行碾壓。對(duì)于大型壓路機(jī)不能靠近臺(tái)背時(shí),可采用以小型壓路機(jī)為主,蛙式打夯機(jī)、手扶振動(dòng)壓路機(jī)、沖擊夯為輔進(jìn)行碾壓,確保不留死角區(qū)。
4.6 “三背”路基排水的控制
排水措施對(duì)填方的穩(wěn)定極為重要,特別是靠近構(gòu)筑物背后的填料,在施工中及施工后易積水下陷,因此,三背填筑路基應(yīng)比區(qū)間路基更加注重排水設(shè)計(jì),施工時(shí)應(yīng)保證施工中的排水坡度,設(shè)置必要的地下排水設(shè)施。
一種較成功的做法是對(duì)基底做必要的處理后,填筑橫坡為3%~4%的壓實(shí)粘土土拱,在土拱上挖一條成雙向坡的地溝,地溝尺寸一般可采用(40~60)cm×(30~50)cm,然后在臺(tái)背后全范圍內(nèi)滿鋪一層隔水材料,例如油氈或尼龍薄膜材料,再在地溝四周鋪設(shè)有小孔的硬塑料管,管徑一般不小于10cm,小孔孔徑為5mm,布成梅花形,間距10cm,然后在塑料四周填筑透水性材料,直到路基頂面。若采用盲溝時(shí),則取消其中的塑料管,而用大粒徑的碎石填筑地溝,并用土工布包裹盲溝的出口。
4.7 強(qiáng)化施工質(zhì)量管理,提高“三背”填筑路堤施工質(zhì)量
“三背”回填施工管理是確保“三背”填筑施工質(zhì)量的關(guān)鍵,“三背”填筑施工在管理上必須做到“四專”,即成立專業(yè)施工隊(duì)伍,采用專業(yè)機(jī)械設(shè)備,使用經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)的專門材料,安排專門的質(zhì)量責(zé)任人與試驗(yàn)檢測(cè)人員進(jìn)行施工和質(zhì)量控制。
“三背”回填施工管理還要制訂詳細(xì)的操作性強(qiáng)的施工組織計(jì)劃、施工工藝技術(shù)指導(dǎo)書(shū)、施工技術(shù)規(guī)范、施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和程序,建立施工質(zhì)量檔案卡,簽訂施工質(zhì)量責(zé)任狀等。施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人要親自抓。
在大規(guī)?;靥钍┕で埃┕挝粦?yīng)選擇在后期施工中要使用的機(jī)具,在臺(tái)背進(jìn)行回填土壓實(shí)試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn),確定回填施工的填料類型、壓實(shí)厚度、壓實(shí)遍數(shù)等施工參數(shù),根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,編寫總結(jié)報(bào)告報(bào)監(jiān)理單位審批和存查。施工單位在回填土施工中欲改變施工機(jī)具和施工方法時(shí),應(yīng)重新進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。
回填過(guò)程中施工單位要嚴(yán)格堅(jiān)持自檢制度,堅(jiān)持行之有效的分工序檢查驗(yàn)收,對(duì)“三背”回填進(jìn)行分層驗(yàn)收,每道工序、每個(gè)環(huán)節(jié)必須經(jīng)監(jiān)理工程師嚴(yán)格檢查驗(yàn)收后,才能進(jìn)行下道工序施工,并隨時(shí)接受上級(jí)各部門的不定期檢查,時(shí)時(shí)把質(zhì)量放在首位,把質(zhì)量隱患消滅于萌芽狀態(tài)。
4.8 加大監(jiān)管力度,駐地監(jiān)理嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)
作為監(jiān)理單位,“三背”回填施工前應(yīng)制訂施工監(jiān)理實(shí)施細(xì)則,明確技術(shù)規(guī)范和監(jiān)理程序,做到“三背”填筑施工處于全過(guò)程、全方位的受控狀態(tài)。
要不斷強(qiáng)化參加工程建設(shè)各單位的質(zhì)量意識(shí),從施工和監(jiān)理的角度出發(fā),包括在填料選擇、材料檢測(cè)、填筑、碾壓及層厚控制、壓實(shí)機(jī)具選擇、碾壓程序、最佳密實(shí)和最佳含水量控制等方面,建立一整套行之有效的質(zhì)量控制程序和管理辦法,并在填筑碾壓時(shí)要注意橋、涵結(jié)構(gòu)物的安全。監(jiān)理要有強(qiáng)有力的管理手段,決不能心慈手軟,應(yīng)寧左勿右,不合格的填筑堅(jiān)決返工,并不予計(jì)量支付,對(duì)違反操作規(guī)程不按要求施工的,發(fā)現(xiàn)一次嚴(yán)懲一次。
5. 結(jié)束語(yǔ)
提出三背回填施工的技術(shù)要求并不困難,絕大多數(shù)施工單位也明白“三背”回填施工的難點(diǎn)以及解決質(zhì)量問(wèn)題的方法。“三背”回填施工場(chǎng)地小,施工難度相應(yīng)增大,其中,解決這一問(wèn)題的最關(guān)鍵的因素是施工單位加強(qiáng)質(zhì)量意識(shí),強(qiáng)化施工質(zhì)量管理,在施工中嚴(yán)格按規(guī)范、設(shè)計(jì)和有關(guān)文件施工。監(jiān)理單位加大監(jiān)管力度,對(duì)于不合格的回填工程及時(shí)發(fā)現(xiàn)和下令整改。
只要各方共同努力,分頭把關(guān),按照行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合工程實(shí)際,嚴(yán)格履行各自職責(zé),相信這一頑疾一定會(huì)得到很好的根治。
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