首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 建筑工程论文 > 建筑工程学论文 > 黄土路基“三背”回填施工技术研究

黄土路基“三背”回填施工技术研究

2024-05-21 41 上传者：管理员

摘要：某高速公路处于黄土区，为确保在其“三背”回填施工质量，依托该项目开展了一系列研究。通过试验获取了原状土的密度、含水率等基本指标，再获得了在不同含水率情况下的粘聚力和内摩擦角等数据，为黄土区“三背”回填提供了理论支持。

关键词：
“三背”回填
击实试验
抗剪强度
高速公路
黄土路基
加入收藏

1、项目背景

项目主线全长66.59 km，二级公路连接线4.57km，全线设互通枢纽2处、互通立交3处、服务区1处。主要工程数量有：路基土石方1 830.9万m3，路基防护工程量25.9万m3；隧道工程4座，单洞全长17669 m；主线设特大桥1座，大桥29座，中桥5座，桥梁总长13 929.8 m。全线桥隧占比为34%，区域内地形复杂，桥隧占比高达63%，施工难度相对较大。本项目位于陇东干旱、半干旱气候区，按《公路自然区划标准》JTJ003-86规范划为甘东黄土山地区。

2、取样黄土物理学特征

2.1密度及含水率试验

(1）密度检测。

在施工现场取土，选择直径为61.8 mm，高20 mm的环刀进行取土[1]，环刀容积为59.96 m3，按照式（1）可计算出所取土样的天然密度，试验结果如表1所示，室内土工试验测得原状土样的平均密度为1.46 g/cm3。

表1取土密度试验数据

表2取样黄土含水率试验结果

式中，ρ代表土密度（g/cm3);m1代表装土后环刀质量（g);m2代表装土前环刀的质量（g);V代表环刀的容积（m3）。

(2）含水率检测。

对所取的土样进行烘干[2]，记烘干前的总质量为m1，烘干后的总质量为m2；装土容器质量为m3，则可通过式（2）来计算得出所取土样的含水率，测得其含水率的算术平均值为3.33%，相关测

试数据如表2所示。

(3）击实试验。

利用前期取土的样品，采用击实仪器进行击实试验[3]，测试结果如图1，从测试结果可知，土样室内最大干密度为1.83 g/cm3，达到该密度对应的含水率为16.4%。因此，该区域黄土在施工时，应适当洒水[4]，将填料的含水率提升至16.4%左右后再进行“三背”回填施工。

图1土样含水率与最大干密度关系曲线

2.2土体粘聚力和内摩擦角试验

(1）试验设计。

试验中所采用的土样为经过重塑后的试样，将该试样进行三轴剪切试验[5]，做法如下：(1)将所取的土样进行适当压实，以70%为准，然后支座成直径为70 mm，高度140 mm的试件；(2)分别先后将滤纸、透水石置于仪器底座上，再把制作好的试件置于透水石顶部；(3)采用橡皮套将承载模筒套住，然后再缓慢地将试件也套住，再先后在上面放置透水石、滤纸，套住试件后，再取出承模筒；(4)上述步骤操作完成后，再将仪器固定，并装满水，开始对试件进行加压，在保证试件不发生固结的情况下，分级进行剪切试验，直到试件被破坏。

本次试验共制作了4组试件，其含水率各不相同，均为不饱和试件，第一组试件的含水率未6%，第二组试件的含水率未12%，第三组试件的含水率未18%，第四组试件的含水率未24%。对每一组试件均进行100 k Pa、200 k Pa以及300 k Pa压力剪切试验，均采用既不固结又不排水的方式进行。从最终得出的试验数据可绘制出试件的应力-应变关系曲线，然后可通过各级压力的试验数据，绘制出各组试件的应力圆，进而可以试件的粘聚力以及内摩擦数值。

(2）试验结果。

不同压力下的三轴剪切试验如图2～图5，在不同压力下，试件的应力-应变关系图。

从图中可知，当轴线应变增加后，试件所承受的偏应力也随之增加，但这种增加也不是无限增加的，当增加到一定程度以后便逐渐稳定，若压力不同，则该变化值也随之不同，但总体趋势是一致的，即轴向应变保持不变时，若压力越大，则偏应力也随之更大。根据上图可知，所取土样含水率为6%时，其对应的粘聚力为35.1 k Pa，内摩擦角为28.7°；当含水率增加至12%时，其粘聚力降低至24.8 k Pa，内摩擦角也降至23.9°；当含水率增加至18%时，其粘聚力降至20.2k Pa，内摩擦角也降至16.9°；当含水率增加至24%时，其粘聚力降至13.5 k Pa，内摩擦降至15.1°。该试验进一步证明当所取土样含水率为16%左右时各项指标最优，因此，在施工中应保持现场填料含水率达到最佳含水率附近。

图2 100 k Pa试验结果

图3 200 k Pa试验结果

图4 300 k Pa试验结果

图5含水率与粘聚力和内摩擦角的关系

图6桥台开挖填筑立面图

图7桥台开挖填筑横断面

3、“三背”回填施工技术要点

3.1过渡段路填筑

为减轻桥台处路基不均匀沉降导致的桥头跳车现象，可采取对桥台台背以及涵背两侧的路基过渡段填料掺加5%的灰土，其处理长度可按桥台台背高度的2～3倍确定。以桥台台背回填为例，回填示意图如图6～图7所示。

3.2过渡段路基压实

桥台台背、涵背路基填筑应严格按照分层填筑、分层压实的要求来进行。层厚可采取在台背处画刻度线来控制。每层填筑的松铺厚度不应大于300 mm，压实度不低于96%，每填高2 m后，应采用大吨位液压夯进行补强夯实。桥头路基处理范围内，下路床顶面铺设土工格室。桥头涵侧路基填筑5%灰土采用集中场拌。

液压夯击补强压实操作要点：(1)夯点位置应错开，一般可布置成梅花形，每个夯点的中心点间距不应超过1.5倍夯板直径，一般可选用1 000mm的夯板。(2)补强压实施工前，首先应确保场地平整，并按照前述要求放出夯点中心，并做好标记。补强夯实期间，以试验段确定的夯击击数控制为主，以最后3击的沉降量控制为辅，且沉降量不应超过15 mm。(3)补强夯实期间，夯点不宜与台背距离过近，宜控制在500 mm左右。(4)完成第一遍补夯后，应在每3个点的连线的中心补夯，补夯要求和其他夯点一致。(5)补夯完成后，应及时对该层进行整平，准备下一层填筑。为保证夯实效果，且便于其他设备作业，台背回填、锥坡填筑及路基填筑应同步施工。对于肋板式桥台填筑台背回填，桥台的肋板应在两侧同时、对称进行补夯，其台帽应在台背回填完成后施工。对于柱式桥台，可先填筑路基，然后再进行钻孔施做桥台部分，其台帽也应在路基填筑完成后施工。

若由于工艺原因，导致必须先填筑路基，其压实设备以及压实度要求和一般路基相同；若可先施工桥台，后填筑路基，对于大型机械碾压不到的部位，可采用小型压实机具进行压实；若为涵背回填施工，则涵洞顶部500 mm范围内不得采用大型振动压路机压实，可采用静压的方式压实。

3.3过渡段基底处理

台背路基施工前，应先进行原地基碾压及特殊地基处理，根据黄土湿陷性等级、台背填土高度，采用灰土挤密桩处理，处理后地基承载力应不小于200 k Pa，压实度不小于94%。桥头路基填料若采用碎石土类渗水性路基填料，基底应设5%灰土垫层。

4、结论

公路工程中，“三背”回填质量直接关系到路基使用寿命及行车舒适性。处理不好时，容易造成桥头跳车、路基沉陷等病害。在施工中，应高度重视回填施工质量。地基处理至回填底标高后，台背回填前地基承载力及压实度应满足设计及规范要求，“三背”回填时，严格控制压实层厚度，每填筑至2 m后应进行补强压实，对于大型机械碾压不到的部位，可采用小型压实机具进行压实。

参考文献:

[1]周明.复杂条件下湿陷性黄土路基不均匀沉降控制关键技术研究[J].工程建设与设计,2023(21):48-50.

[2]陈想明.西北地区黄土路基沉降变形分析及治理[J].路基工程,2023(4):188-193.

[3]韩毓.高速公路湿陷性黄土路基沉陷处治技术探讨[J].科学技术创新,2023(16):109-112.

[4]任志远.公路项目湿陷性黄土路基冲击碾压施工技术分析[J].交通科技与管理,2023,4(11):155-157.

[5]孟鑫.黄土路基冲击压实施工技术要点[J].交通世界,2023(13):75-77.

文章来源:李桂梅.黄土路基“三背”回填施工技术研究[J].科学技术创新,2024(10):126-129.