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徐明高速公路箱通台背灰土回填处理效果分析

佘凯
摘要:结合徐州到明光高速公路实例，对装配式箱通的设计情况和使用灰土进行箱通台背的回填的具体施工工艺进行了分析，对灰土回填过程中的实际效果和应该注意的问题进行了研究和探讨，对填筑箱通台背路堤的最终效果进行了论述，在实践基础上，证明了灰土回填的有效性。
关键词:桥头跳车，箱通，台背，灰土，处理效果
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一．引言
在徐明高速公路修建时，跟其他的公路一样，必须要进行桥梁和“三孔”结构物的修建，因此在结构物和路基交接的地方形成较高的路堤，此外因为内软土地的承载能力相对较低，而压缩性却很高，所以当高填土路堤与软土地基一起发生作用的时候就很容易造成路堤面的沉降问题，同时在路堤和结构之间很容易错台，最终形成桥头跳车的问题。对于道路运行中的舒适性与安全性都产生了不良的影响，从而导致了严重的经济和社会损失。
石灰回填
石灰土是粉碎性的土壤和较为松散的土壤混合在一起，添加石灰和水，根据相关的质量规范进行搅拌，在含水量最好的情况下进行摊铺和压实，最后进行养生，保证抗压强度符合规定的要求，最终形成的混合型材料。石灰稳定土能够抵抗较高的强度，同时也有相当的抗弯强度，在使用过程中，强度随着使用时间的推迟而逐渐提高。
石灰土作为台背回填的材料，具有很长的发展历史，在施工中这一施工方法十分的简单，因此得到了非常广泛的推广，在工程使用中只需要重视材料配比及后期检测两个方面就可以。对于石灰剂量的控制，国内外的学者们都进行了深入的研究，也得到了很多的科研成果。
根据这些成果各个国家制定了相关的规范和制度：
中国规范中通常会规定在石灰土使用中需要采用无侧限抗压强度指标来对石灰的使用数量进行控制，这样就能够很好的反映土体的轴向抗压强度，但是这些指标也无法准确的对土样剪切破坏的程度进行反映和判定。
在美国，相关问题的规定是使用PH 值来判定的，规定PH=12.4的时候为最合适的剂量，通过这一指标来控制施工也存在不足：这个数值并不能对工程材料的性质进行衡量，而在确定了理论的剂量之后还要根据实际情况进行修正，在已经确定的剂量数值周围再取3个数值进行对比，然后采用相同的指标来加以控制，最终选择最高值作为符合要求的剂量，这一方法在使用的过程中十分的麻烦，所以这一方法并没有得到大规模的推广。
根据路基现场的施工经验，我国建筑研究专家陈爱军等提出CBR即加州承载比，来对石灰土中石灰的含量进行了表达，这个指标可以对局部的抗剪强度进行反映，所以适合用来反映路基真实受力情况，在使用过程中十分的简单方便，得到了大规模的推广。
在台背回填的过程中，对材料的要求不仅要有一定的抗强度能力，还要有较高的稳定性，在通过CBR这一指标对石灰的剂量进行控制时，大多要考虑这一指标的膨胀量，从而提高稳定性。
而对于含水量的界定，当前更多的是通过实验来对含水量的最佳数值进行控制。在之后的含水量检查中，可以通过压实度、弯沉来进行控制，但是因为石灰土的化学性质会因为时间而变化，因此在现场施工中的检测方法是不能较好的对实际的质量加以反应的，因此还应该根据实际的施工现场情况来确定含水量的最佳值。
三．工程概况
徐明高速公路道路沿线的土壤从上往下分别是：硬塑状豁土或亚勃土—流一软塑状淤泥质赫土、亚薪土层—硬塑或可塑状态的亚茹土、豁土以及亚砂土。
1箱通设计具体情形
徐明高速公路采用装配式通道设计，地基承载力容许值应不小于200kpa，地基在承载结构及填土材料中应不引发过度沉降，地基应对整个结构保持均匀的承载力，地基应避免软弱地基和岩石地基交叉状态，否则，应进行强夯或冲击式压路机夯实、优质填充材料置换等方法。
2灰土回填箱通台背
回填箱通台背的灰土是由石灰、水、土在规定比例下进行混合而得到的材料，俗称灰土。
在施工中要很好的解决台背处路基的下沉问题，必须通过科学有效的施工方法，保证台背的压实度达到合格，在徐明高速公路的路基施工中，台背回填采用5%石灰土，场拌，土质为膨胀土发育区，土的自由膨胀率为40～49%，液限39.5～50%。通过多次施工实验，对于灰土拌和及台背碾压总结出来一套相对完整有效的施工工艺。
2.1灰土场拌
2.1.1进行灰土场拌的材料以及检测技术工艺如下：
首先要针对白灰的等级进行检验，在应用过程中，要求白灰达到三级以上的标准；在素土中的杂物必须要进行清理。
2.1.2掺料
5%灰土可以转化成为1:12石灰与素土组合，在这个比例的基础上开始掺料。
2.1.3拌和
要确保灰土在搅拌的过程中保持均匀，那么水和石灰的剂量就要符合相关的规定，在进行拌合的过程中，要使用灰土拌合机将摊铺好的白灰、素土拌和3遍后，进行详细的含水量检测，如果含水量不足要加水，此时含水量的最佳指标是实际的含水量大于最佳含水量2%--3%(拌和过程中水分会蒸发)。如果石灰的量太少，就要添加白灰进行拌合，要确保石灰剂量大于5%，所有的材料比例符合要求之后要进行6-8次的搅拌，对拌合好的材料要尽快使用。
2.2台背回填施工
2. 2. 1回填准备
针对已经压实的路基，在交接地方挖成台阶状，宽度保证在1.0m，而施工中要方便分层回填密度的控制还要在台背侧面每隔20cm进行标记，从而控制虚铺问题。
2.2.2摊铺
1)当每一层的放样完成之后，要对台背的宽度进行测量，然后予以标志，这样可以控制灰土的使用剂量。
2)施工中要使用灰土同时在台背两面进行填筑，填筑施工需要保持对称，通过机械工具将表面推平之后，再进行压实。
3)在施工中质量检查人员需要及时的进行检测，确保灰土铺设都达标。
2.2.3碾压工艺
1)机械配备。要确保下层灰土不会因为震动结构造成破坏，需要使用25t静压进行碾压。
2)碾压方法。台背需要碾压6-8遍，确保实际紧实度达到96%以上。
2. 3现场质量检测
在现场施工中，每一道程序都有相应的监理人员进行监督，保证上下工序的衔接，对于紧实度的检测要保证压实度在96%以上，否则就需要二次施工。
3对回填效果进行分析
通过选择2个有代表性的箱通断面K66+000和K69+218进行分析。
3.1对基底附加应力的相关检测
表1断面基底承载力
里程 结构物形式 填高/m 基底承载力/kpa 回填材料
K66+000 装配式通道 3.5 300 5%灰土
K69+218 装配式拱涵 6.7 350 5%灰土
3.2沉降分析
表2分析断面的沉降量
里程 填高/m 通车时沉降/mm 2013年底沉降 预测总沉降 回填材料
K66+000 3.5 382.1 400.00 403.00 5%灰土
K69+218 6.7 1600.00 1650.00 1680.00 5%灰土
3 3处理效果分析
通过对附加应力和沉降的对比检测可以发现:
通过灰土回填形成的断面，附加应力较小，总的沉降程度也较好，作为台背回填料，灰土自身的压缩模量高和应力的扩散能力能够降低垂直应力，改善沉降变形问题，同时可以有效的避免跳车问题。
4通车验证
徐明高速公路路基施工结束一年多，全线车辆运行十分平稳舒适，运行中没有跳车情况，回填效果良好。
四．结束语
通过对灰土进行台背回填处理的效果进行分析，可以知道：
1)灰土具有较好的稳定性和强度，压缩模量较高。所以，使用灰土进行台背路的回填可以在增强自身重力和荷载力的同时，控制堤身的变形问题。
2)因为灰土路堤的具有扩散效应，这就让路堤和浅层软土侧向位移得到有效的控制，极大的改善了路堤的稳定性。因此在结构物和路基交接的地方进行回填，这样就能够有效的增强高路堤的稳定性。
3)工程实践表明，用5%灰土技术填筑台背路堤能够降低路面沉降，有效控制跳车。
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