摘要：天然砂砾是一种无粘聚性且透水性良好的建筑材料，是桥涵结构物台背回填的理想材料，本文通过对天然砂砾室内试验建立起来的轻型动力触探与密实度的相关关系确定现场施工工艺及控制施工质量。
关键词：结构物；天然砂砾；台背回填；轻型动力触探；质量控制
1.前言
公路桥梁及结构物处跳车是公路工程质量的一大通病。在道路工程中，由于桥涵台背处的回填是路基填土与桥涵结构物的衔接部分，其与路基的不均匀沉降会造成路面结构的开裂、破坏，与桥涵结构物间产生的不均匀沉降，会形成高差或凹陷、产生跳车，直接影响行车的舒适感及道路的使用寿命。影响结构物处跳车的因素很多，在这诸多因素中，回填材料及施工工艺的控制是结构物处跳车的关键因素之一。因此，从材料和施工工艺入手，控制好施工质量，对解决结构物处跳车现象，效果是不错的。结合某高速公路实际施工经验，对使用天然砂砾作为结构物处台背回填施工工艺及施工质量控制进行一些探讨。
2．天然砂砾最大干密度的确定
目前工程中材料的最大干密度普遍采用标准击实仪对所用材料通过击实试验来确定。然而对于砂砾这样的无粘聚性自由排水的材料，标准击实仪击实法是不适合测定其最大干密度的，所以对于结构物处台背回填砂砾应使用公路土工试验规程（JTG E40-2007）T 0123-1993 砂的相对密度试验来确定。砂的相对密度试验是求无粘聚性土的最大与最小孔隙比，用于计算砂砾的相对密度，借此了解该土在自然状态或经压实后的松紧情况和土粒的稳定性。试验结果如下：（天然砂砾细度模数Mx=2.33）
表
孔隙比e是判断砂砾密实状态最简便的方法，砂砾密实度的划分标准如下表：
表2
但是根据孔隙比e评定密实度是有缺点的，因为它没有考虑到级配的因素，即同样密实的砂砾，在颗粒均匀时e值较大，而当颗粒大小混杂（级配良好）时，e值就小，为此，引入相对密度，砂砾的相对密度Dr＝（emax-e）/（emax-emin）。Dr一般用小数或百分比表示。当Dr＝0时即e＝emax，表示砂砾处于最疏松状态；当Dr＝1.0时，即e＝emin，表示砂砾处于最紧密状态。《公路桥涵地基与基础设计规范》中规定用相对密实度Dr来确定砂土的紧密程度，见下表：
表3
由表1、表3可知，在结构物台背回填砂砾要达到密实状态必须满足Dr≥0.67，也即回填砂砾的孔隙比必须满足e0≤0.62{[（0.93- e0）/（0.93-0.47）]≥0.67；即e0≤0.62}。由表2砂砾密实度的划分标准可知，实际试验结果同理论是相符的，该回填砂砾为中砂偏细（Mx=2.33）。回填砂砾要达到密实状态，孔隙比应介于0.6～0.7之间。
3．回填砂砾密实度与轻型动力触探相关关系的确定：
用砖块修建一长×宽×高＝150（cm）×150（cm）×100（cm）方池，池内侧面与底面用砂浆摸面，以水不渗漏为准。在方池底面中间留一15×15（cm）眀渠，眀渠一测通向池外用于排水，排水端用PVC管控制排水。眀渠里面用小碎石填充，小碎石顶面与池底面平齐，小碎石上面覆盖具有透水性能的土工合成材料。把所用结构物回填砂砾风干，池内填砂砾以60（cm）深为准，并且以孔隙比e0＝0.62为界限取值如下表：
表4
依表4数据，在方池内壁用油性笔以不同的高度作标记，用磅秤秤取风干砂砾2214kg均匀地填入池中，随后向池中注水，使池内水面略高出砂砾面，达到饱水状态，然后用插入式振动棒击振，在击振过程中密切注意砂砾表面高度，当砂砾表面高度接近所要求标记时，立即停止击振，然后用平板式振动器拖振砂砾表面使其与标记平齐。击振完成后，打开PVC管开口，使砂砾内自由水排出，自由水排出后1～2小时用轻型动力触探仪在池内四角且离池壁不小于30cm位置触探，记录触探深度与触探次数，取其平均值并记录，结果如下表：
表5
由表5可得如下砂砾孔隙比与轻型动力触探关系图：
由砂砾孔隙比与轻型动力触探关系图分析可得如下结果：当砂砾孔隙比e0≤0.62时，轻型动力触探仪贯入量与触探次数随着e0的变化而变化不大，也即砂砾密实度达到了密实状态。当e0>0.62时，相同的触探次数，贯入量明显增加，也即砂砾密实度比较疏松。由图可知：当e0≤0.62时，触探仪贯入50cm时，触探次数接近72次。因此通过轻型动力触探仪触探次数与贯入量就可检测出结构物台背回填砂砾的密实度。二者的相关关系是：贯入量为50（cm）时，触探次数N≥72次，则所回填砂砾的密实度达到密实状态。
4.施工工艺
4.1基底处理
基坑底部扰动土应彻底清除，并用小型振动冲击夯，对基坑底部压实，压实度必须达到96％以上。
4.2台背回填范围
对于墙式台身，为确保路基填土与台背填砂结合界面密实，路基填土应不致引起桥台涵洞过大压力情况下，填土压实范围应距离墙背1.0～1.5米。填筑砂砾前要进行反开挖，反开挖范围应顺路线方向长度，顶部为距离翼墙尾端不小于台高加2米，底部距基础内缘不小于2米；涵洞填筑长度每侧不应小于2倍孔径长度。在两侧翼墙与路基之间用片石、砂浆砌筑，砌筑高度平齐桥台或涵洞顶面，用砂浆摸面防止水渗漏，同时每隔50～60（cm）高度范围内预留泻水孔，可以使振实后的自由水顺利排出。
4.3砂砾分层填筑
结构物台背回填砂砾应分层填筑，每层填筑以室内试验松铺厚度60～70（cm）为宜，振实后达到50（cm）。填筑砂砾时应注意均匀分布，分布完成后用合适的材料堵塞两侧的泻水孔，然后向台背处注水至砂砾呈饱水状态（如果附近没有充足的水源也可以进行局部饱水，局部击振，依次推进振实），用插入式振动棒进行击振，在振实过程中，要注意振动棒击振的有效范围，不能出现漏振部位。击振完毕，再用平板式振动器击振表面，使表面松散部位密实。以此逐层填筑。
4.4回填砂砾密实度检测
击振完成后，打开两侧的泻水孔，使自由水顺利排出，待自由水排泄完毕1～2小时后，用轻型动力触探仪进行检测。依据前述建立起来的相关关系判断所填筑砂砾密实度是否达到密实状态。每层填筑完成后都应进行检测。检测点应选择有代表性的位置，检测2～3点取其平均数为宜。当填筑范围较大时，适当增加检测点。
5.质量控制
有了正确的施工工艺，如果在施工过程中能有效地控制施工质量，那么在结构物处跳车现象是应该可以得到解决的，在施工质量控制中要做到以下几点：
（1）回填材料的选择是关键，不同细度模数、级配的砂砾，其轻型动力触探与相对密实度的关系是不同的，在施工中要避免材料出现太大的变化。
（2）在填筑施工过程中，现场监理必须到位，要监督操作人员不能出现漏振现象。同时要检查填筑厚度是否超出控制范围。
（3）加强检测，每层填筑完成后，必须进行检测，检测合格后再进行下一层的填筑，当检测结果不符合要求时，要查明原因，必要时要返工处理。
6.结语
用天然砂砾作为结构物处台背回填材料，具有便于就地取材，功效较高，施工工艺比较简单，检测方便快捷，施工质量容易控制的优点，只要材料选择得当，施工工艺正确，加强质量控制，完全能够满足质量要求，降低病害程度，避免在结构物处出现跳车现象。
参考文献：
[1]JTG E40-2007，公路土工试验规程
[2]JTJ024-85，公路桥涵地基与基础设计规范
[3]张超 郑南翔 王建设 主编.路基路面试验检测技术：人民交通出版社.2004
作者简介：
匡志忠，1974-6，男，汉，河南新野，职位：中心试验室质量负责人，研究方向：路桥施工、监理。
论文作者:匡志忠
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/23
标签：砂砾论文; 密实论文; 结构论文; 孔隙论文; 材料论文; 桥涵论文; 状态论文; 《基层建设》2018年第18期论文;