湿陷性黄土地区三背回填施工控制要点及处治方法

朱家明

摘 要：甘肃陇东地区黄土塬上沟壑纵横，V字型冲沟分布十分广泛，以甘肃庆阳地区为代表，在这样的地貌地形条件下，公路工程中“三背”回填工后沉降是不可避免的，桥头跳车已成为公路工程病害的主要因素之一。但通过合理的填料选择、有效的机械组合和精心的组织落实，可以最大程度地减少工后沉降量。本文结合“西合二级公路改建工程”施工经验，总结了以下几点关于陇东湿陷性黄土地区三背回填控制要点及处治方法。

关键词：湿陷性黄土；台背；压实填筑；范围处治

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）02-0100-01

“三背”是指公路施工中的“台背、涵背、墙背”。随着公路运输业的迅猛发展，对公路建设的质量要求有了进一步的提高，黄土地区路基压实问题，以及由于黄土湿陷性引起的各种路基病害的防治，越来越受到公路建设者们的高度重视，甘肃省已经准备出台湿陷性黄土路基施工的相关标准，以进一步提高黄土地区公路工程建设质量。

1 湿陷性黄土特性

黄土有其特殊的显微结构，它由结构单元（包括单矿物、集粒和凝块）、胶结物（黏粒、有机质、碳酸钙等）和孔隙三部分组成。

骨架颗粒的连接形式对黄土的力学性质影响很大，因为黄土的压缩和湿陷变形都是由于连接点处产生断裂或错动所造成的。所以连接点的牢固程度关系到整个结构体系的强度。当水浸入时，部分胶结物质溶解、发生离子交换、水膜楔入微隙等，削弱了连接处的强度，在一定的压力下颗粒间连接遭到破坏，从而产生湿陷变形。间接点接触较间接面接触更容易发生破坏。

总之，黄土遇水膨胀形成崩解，黄土颗粒遇水侵润后导致内部凝结力减少从而形成滑移，造成一定的下陷或位移——即湿陷。湿陷性黄土透水性差，干燥时坚硬，浸湿后不易干燥，强度急剧下降，过干时具有很高的强度，过湿时易形成弹簧土，还会产生收缩开裂。

黄土的湿陷主要是一个土体结构破坏的过程；是一个失衡---平衡的过程；是一个孔隙率由大变小的过程。

2 “三背”填料的选择

《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006）中规定，桥涵及结构物的回填填料宜采用透水性材料、轻质材料、无机结合料等，非透水性材料不得直接用于回填。但是通过西长凤高速、西合二级公路等工程实践证明，选用透水性材料，如级配砂砾、级配碎石、天然级配砾（碎）石土等，工后沉降与行车舒适性都没有达到预期的效果。在后续的三背回填过程中我们大胆尝试使用10%石灰土及6%水泥稳定土，经实践证明，取得了良好的工程经济效益。以西合项目三座大桥台背为例，使用10%石灰土分层填筑，行车6个月时尚未发现任何沉降。

當然，使用10%石灰土或6%水泥稳定土填筑台背也需注意以下几方面的问题：（1）当地下水位较高，台背基地较潮湿时，需首先采用30-50cm厚10%石灰土进行封水处理，待这层灰土板结和强度上升以后，再进行台背的分层填筑。（2）当台背地基黄土含水量超过液限以后，需首先对基地进行特殊处理，常见方法有抛石挤淤和换填法，对于个别桥台台背基底很难达到强度要求的，可采用桩基处理，从桥台到路基方向桩基由密到疏布设，从而提高基底地基承载力。（3）“三背”防护措施必须到位，杜绝水渗入填料。台背填筑完成后，周围最好砌筑挡水墙，以防地面水渗入台背；台背坡面不能使用传统的拱形骨架、菱形方格等防护措施，建议锥坡台背一体化防护，使用现浇混凝土或M10浆砌片石护坡。（4）涵洞台背填至路床顶时可采取铺设防水土工布的方法防止路面水渗入台背，有效增强台背的稳定性。

3 填筑范围

为增强三背的稳定性及与路基良好的过渡性，黄土地区三背回填长度可根据规范要求与图纸设计值稍加延长，一般要求如下：

（1）三背地基开挖时，要充分考虑回填工作空间的可操作性，杜绝大型压实设备无法进场的情况。（2）桥台顶部填筑范围距翼墙尾端不小于台高加2m，底部距基础内缘不小于重型压路机宽度。（3）涵洞、通道顶部填筑长度每侧不应小于2倍孔径长度。（4）桥涵台背与路基过渡带长度不小于3倍路基填土高度，过渡带应与台背填土同步施工，过渡带与路基有效搭接，纵向接缝必须设台阶，且压实度≥96%。（5）填方路段台背回填必须开挖台阶，台阶宽度不小于2m，每级台阶高度宜为1m，并做成2%～4%的内倾斜坡，保证台阶顶压实平整。

4 压实要求

（1）台背回填应尽量与路基填筑同时进行，回填材料应分层摊铺，每层压实厚度不得大于15cm。（2）压实度要求从基底至结构物顶部或路床顶面均为96%，每50平方米检测1点，不足50平方米按50平方米检测。压实度指标合格率要求为100%。（3）墙背回填路床部分压实度应≥96%，路床以下部分压实度比路基压实度提高1个百分点。（4）除靠近结构物50cm用蛙式打夯机或手扶式震动打夯机夯实外，其余大面积的回填材料均应使用18T及以上大型振动压路机压实，并确定最佳压实方案。（5）完善排水系统，“早接远送”，避免地表径流对路基的破坏（截水沟、平台排水沟、边沟、排水沟、急流槽等）。

5 “三背预拱度”的设置

湿陷性黄土地区三背回填施工过程可参考桥梁工程预拱度的设置，在路面施工之前以提前预计工后沉降量的形式事先提高三背填筑高程，待其沉降稳定以后高程与设计高程一致，“预拱度”设置的位置和大小根据施工现场实际和实测当地黄土沉降量灵活掌握，预拱度计算可参考二次抛物线，该办法可有效降低三背的工后沉降。

（1）墙背回填预拱度的设置，一般以“横向预拱度+纵向预拱度”的形式布设，即横向预拱度至高点位于靠近挡墙一侧行车道上，纵向预拱度至高点位于挡墙中心桩号处。（2）桥涵台基地平整的，只需设置纵向预拱度，预拱度至高点位于桥涵背处，以半抛物线形式延路基布设。若桥涵台基地高低不平，则应遵循地势较低处预拱度大于地势较高处。

6 结语

随着公路建设中新技术、新材料、新工艺、新设备的不断推陈出新，湿陷性黄土地区的路基施工仍然延用传统办法和理念已经不能满足日益增长的运输量要求，这就促使我们年轻技术人员在施工环节中更加重视“四新”的应用及推广。

（1）在湿陷性黄土地区的公路设计前期，为确保公路路基及其构造物的安全和正常使用，对地基容许承载力不足、潜在湿陷变形不能满足设计要求的地基，均需采取措施进行处治，以达到消除湿陷性和提高承载能力的目的。（2）在今后湿陷性黄土地区三背回填施工中，进一步论证使用非透水性材料石灰土和水泥稳定土填筑台背的优缺点，切实有效地解决黄土地区三背回填的稳定性和工后沉降问题。（3）合理设置完善的“三背”防、排水系统，降低“三背”填料受水浸湿的可能性是防止“三背”沉降破坏的首选措施，也是最经济的技术措施。（4）为适应西部湿陷性黄土地区的公路建设要求，建议尽快制定湿陷性黄土地区路基施工技术细则或地方标准。