梨温高速公路A段台背回填质量控制研究

摘 要：本文通过石灰碎石桩加固梨温高速公路A段桥梁台背回填加固研究，提出了石灰碎石桩台背回填质量控制标准。经加固前后重型动力触探试验（SPT）和现场沉降量检测，桥梁台背回填加固取得了成功。经一年半的行车考验，梨温A段桥头跳车现象得到了有效避免。提高了道路的服务功能和使用品质。 关键词：桥梁工程；石灰碎石桩；台背加固；质量控制标准 0 前 言 梨温高速为双向4车道，设计行车速度100km/h。路线(A段)穿越江西上饶丘陵地区故桥梁及立交桥较多。因桥头跳车属公路路基通病,加之项目建设工期由38个月缩短至24个月，桥梁台背填料自然沉降时间不够，台背回填必须加固。以免桥头沉降太大而引起行车不适。 梨温A段（桩号K1+000—K124）100余座桥梁台背均经加固，本文选取了其中部分桥梁台背加固的数据为例进行台背回填质量控制分析。目前，《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071—98）仅有粉喷桩质量检测评定标准，无石灰碎石桩相关的质量检测评定标准。因而，利用石灰碎石桩加固台背土的施工质量控制没有现成的标准可以借鉴，必须在试验基础上确定桩的石灰与碎石配比、桩的施工质量控制标准，并通过分析现场量测沉降量和加固前后的SPT检测数据来确定石灰碎石桩的加固价值。 1 石灰碎石桩配合比设计 1.1加固机理 一般来说，桥梁台背填土不太适宜使用重型压路机碾压，压实难以充分，压实质量达不到路基的压实度要求（95%），致使路基承载力也难以满足实际的使用要求。桥梁构造物与台背填料之间刚度相差太大，从桥面铺装到路面，沉降和差异沉降较大，刚度突变，使得路面铺筑完成后桥头跳车现象难以避免。利用石灰碎石桩进行台背填料加固，采用振动沉管灌注石灰碎石，通过振动强行将管钻钻入路基土中，钻管体积的土被挤向钻杆四周，管周围的路基土变得更加密实；在振动过程中，整个台背填料受到不同程度的振动，使得填料颗粒重新分布挤密；同时，在钻管成孔后碎石、生石灰受潮消解后体积膨胀，同时灌入钻管，钻管振动上抽，碎石生石灰混合料留存孔内，使得台背填料再次挤密，最终使得台背填料压实度满足要求。 1.2 桩径大小 桩径采用外直径φ38cm。钻管为管壁厚1cm的空心钻管。 1.3 配合比设计 1.3.1原材料质量要求与试验 生石灰质量指标：有效Cao含量80%以上、未消解的生石灰块状粒径小于5cm,以保证与碎石拌和后有良好的匀质性； 碎石：石灰石，2cm—4cm未筛分碎石，级配较好，以减少成桩的空隙率。 1.3.2配合比试验 选用4种不同的配合比例制作试件，测得其密度。综合依据石灰消化过程吸收水量及膨胀率等因素确定实际施工时用配合比。选用较多的是编号4的配比。 表1 石灰碎石桩成桩密度及膨胀率测试结果 试件编号 项目 单位 石灰碎石配合比(质量比) 1 2 3 4 石灰：碎石 % 25：75 30：70 35：65 40：60 桩身密度 kg/m3 2.25 2.16 2.07 1.98 膨胀率 不小于% 5 20 25 40 2 施工工艺及施工技术 2.1施工基本程序 2.1.1桩位布置 根据SPT检测情况密实度较好的一般布设2排桩，桩位在搭板枕梁部位；如密实度较差则在台背1.0m处增加布设1-2排桩位,如图1。 图1 石灰（碎石）桩加固台背平面布置图 2.1.2成孔及成桩 电动振动钻管成孔，钻管桩尖采用铁制活叶桩尖。振动钻管灌注生石灰与碎石混合料，桩径38cm。 2.2施工关键技术 2.2.1生石灰备料 在钻机进场前2天备好并用塑料薄膜覆盖，不得过早备料，以防受潮消解。 2.2.2生石灰灌注 灌注时应将生石灰块打碎成粒径5cm以下，按设计配合比例与碎石拌和均匀。 2.2.3在灌注石灰碎石混合料并提升钻管的同时，应每隔1m高度反插混合料，使其更加密实。 2.2.4封孔技术 灌注混合料完成后必须及时封孔。封孔目的是防止地表水直接渗漏至桩内，避免生石灰迅速消解而使成桩体积迅速膨胀顶冲桩顶填料，从而影响台背加固效果。封孔前先用钻管反插、后人工夯实整平。封孔直径为桩的2倍，封孔厚度为离桩顶50cm，封孔材料为水泥、碎石土或三合土。 2.3成孔成桩出现异常情况时的技术处理 振动钻管灌注石灰碎石，其桩长一般控制在台背填土高度加0.5m，当遇台背较为密实，则适当减少桩长。而当遇软基时则要求孔深加长1m—2m。 3 石灰碎石桩质量检测评定标准 3.1石灰碎石桩质量检测评定标准 梨温高速A段台背回填石灰碎石桩加固的施工质量控制按以下标准执行。 表2 质量控制标准 序号 检查项目 单位 规定值或 允许偏差 检测方法 与频率 1 桩距 mm 150 抽检20% 2 桩径 mm 不小于设计 抽检20% 3 钻杆倾斜度 度 1.5 查施工记录 4 桩长 cm 不小于设计 查施工记录 5 每m碎石用量 kg 不小于设计 查施工记录 6 每m石灰含量 kg 不小于设计 查施工记录 7 封孔质量检查 厚度 mm 不小于设计 查施工记录 直径 cm 不小于设计 抽检20% 密实度 大于 98% 抽检20% 8 成桩SPT 检测锤击数 次 符合设计 强度要求 抽检20% 3.2质量控制 3.2.1桩长检测 3.2.2复合地基承载力检测 依据重型动力触探即标准贯入试验(SPT)的已有研究成果，由标准贯入试验锤击数，可推断台背回填加固前后的承载力2 表3 砂性土承载力 N 10-15 15-30 30-50 [σ0] 0.14-0.18 0.18-0.34 0.34-0.50 表4 一般粘性土和老粘性土的承载力 N 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 [σ0] .12 .16 . .20 .24 .28 .32 .36 .42 .50 .58 .66 4 加固效果分析 4.1土基沉降量分析 钻机在振动钻管过程中，钻管周围土基下沉相当明显，在布置孔位的横断面前后，下沉深度达10 cm—20cm，整个台背土基一般下沉2cm—8cm。表5是A段15桥加固后现场实际量测和沉降量。 表5 加固后土基沉降量 序号 桥梁名称 处理桩类型 搭板长度m 沉降量cm 1 上德路分离立交 石灰碎石桩 8 8 2 石狮村分离立交 双排石灰碎石桩 6 8 3 黄岭村分离立交 双排石灰碎石桩 6 6 4 黄林村分离立交 双排石灰碎石桩 6 6 5 长城集团分离立交 石灰碎石桩 8 4 6 外屋基分离立交 石灰碎石桩 8 4 7 西山头分离立交 石灰碎石桩 8 3 8 高门村分离立交 双排石灰碎石桩 6 2 9 高门大桥 石灰碎石桩 8 2 10 罗桥分离立交 石灰碎石桩 8 5 11 浙赣铁路分离立 石灰碎石桩 8 8 12 320国道分离立交 石灰碎石桩 8 8 13 罗家石分离立交 双排石灰碎石桩 6 5 14 南塘分离立交 双排石灰碎石桩 6 7 15 南塘中桥 双排石灰碎石桩 6 8 4.2标准贯入（SPT）试验锤击分析 经加固的14桥台背回填质量，经重型动力触探即标准贯入试验(SPT)检测，结果如表6。从表中数据可知，加固后锤击数显然增加。表明地基承载力获得增强。 表6 梨温高速公路A段桥梁加固检测数据汇总表 序号 桥梁名称 工程 桩号 加固处理桩 梨台检测数据 温台检测数据 处理桩类型 处理桩 总长 初测数据 复测数据 初测数据 复测数据 平均值（次数） 极植 平均值 极植 平均值 极值 平均值 极值 1 玉山互通立交 K18+849 单排石灰桩 53.6 10.2(510/50) 3 17.6(176/10) 14 路基密实，未进行加固桩处理 2 饭甑山分离立交 K36+415 双排石灰碎石桩 289.8 10.3(393/38) 2 69.4(347/5) 16 13.7(246/18) 7 28.4(284/10) 18 3 沙溪分离立交 K36+904 双排石灰碎石桩 329.6 19(342/18) 4 32.4(277/7) 23 24.4(536/22) 8 30.4(334/11) 23 4 上德路分离立交 K52+809 双排石灰碎石桩 253 11.3(477/42) 4 14.4(603/42) 8 17.4(471/27) 8 18.4(552/30) 9 5 西山头分离立交 K57+608 双排石灰碎石桩 211.3 11.6(93/8) 3 20.4(387/19) 8 12.5(212/17) 6 50(150/3) 30 6 养猪场分离立交 K75+580 双排石灰碎石桩 368.8 9(451/50) 3 13.8(579/42) 9 9.8(489/50) 5 17(680/40) 8 7 西畈分离立交 K85+675 单排石灰桩 362.55 12.1(583/48) 2 26(833/32) 5 14.2(627/44) 3 32.6(684/21) 8 8 下徐分离立交 K87+438 双排石灰碎石桩 396.75 12.4(385/31) 3 23.7(332/14) 13 16.9(678/40) 2 21.1(148/7) 7 9 饶北河大桥 K48+883 双排石灰碎石桩 364.9 16.1(468/29) 3 19.7(570/29) 5 20.6(370/18) 9 23.5(469/20) 12 10 下洋中桥 K49+170 双排石灰碎石桩 429.3 17.4(366/21) 6 22.8(571/25) 12 15.2(442/29) 9 18.1(525/29) 12 11 马家中桥 K49+700 双排石灰桩 453.7 30.4(477/42) 5 46.1(645/14) 12 64.8(259/4) 13 52.5(315/6) 20 12 批山岭中桥 K74+546 双排石灰桩 455.8 12.8(515/40) 2 16.6(679/41) 9 8.4(337/40) 2 14(547/39) 7 13 西畈中桥 K85+571 双排石灰桩 322.25 10.7(537/50) 2 20.2(1011/50) 5 14.9(747/50) 3 27.8(583/21) 10 14 通光中桥 K86+664 双排石灰碎石桩 487.08 13.8(359/26) 2 18.6(521/28) 6 23.9(455/19) 4 47.1(330/7) 28 6 结 语 梨温高速公路A段桥梁台背回填时利用石灰（碎石）桩进行加固，经当时施工时的重型动力触探检测台背土基沉降量较少，加固效果较好，在后继施工期间大型筑路机械、载重货车的通行，土基得到进一步的碾压，在铺筑路面底基础前，路基需找平、压实，然后按规范铺筑沥青砼路面。经一年半后的繁重交通量的行车考验，A段基本消灭桥头跳车，台背加固取得了成功。 参考文献： [1] 汪凡文等.芜宣高速公路粉喷桩施工质量检测与评 定[J].华东公路,2001,1. [2] 孙忠义,王建华编著.公路工程试验工程师手册P825—P827[Z].北京:人民交通出版社,2004,1. [3] 崔伯华等.粉喷桩在京珠高速公路广珠段某桥头软基中的处理效果分析[J].华东公路,2000,2. [4 吴齐正.水泥搅拌桩施工质量的控制[J].华东公路, 2001,3. [5] JTJ041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].