余常俊

(中交集团第二公路工程局东盟营造工程有限公司,陕西西安　710075)

摘要:从粉煤灰及固化剂特性分析着手,介绍了在沪宁高速公路镇江东段扩建工程构 造物拼接中,利用粉煤灰掺加固化剂对旧的搭板下坍空、新拼接的构造物台后处理,效果较 好。该技术有效地解决了地基沉陷、桥头跳车等质量隐患。

关键词:扩建工程;粉煤灰;固化剂;台后处理

1　概述

在南方软土、水网地区从事高速公路改扩建施工, 如何解决台后不均匀沉降问题,有效减少构造物与其 两端接线路堤间的沉降差、减少台后跳车,不留施工隐 患,成为高速公路扩建工程新老构造物拼接施工中质 量控制的一个关键点。本文以沪宁高速公路镇江东段 扩建工程为例,对粉煤灰掺加增强固化剂用于台后处 理的情况进行介绍。

沪宁高速公路主线全长248.216km,为全封闭、 全立交、双向四车道,路线穿越广阔的水网地区,沿线 软土地基长92.29km,占全线总长的37.1%,于1996 年建成通车。为满足日益增长的交通量要求、改善行 车条件、提高道路服务水平,需要对其进行扩建。经过 论证,沪宁高速公路改扩建工程采用“两侧拼接加宽为 主、局部分离加宽”的办法,两侧分别与现有路基相拼 接,每侧的路基桥梁加宽8.25m;分离式路基宽度13. 5m。将主线由原来的四车道对称拓宽为八车道。 HN-E1标有90座构造物位于粉土地段,施工中要对 新老桥梁结构物进行拼接,如果按常规的方法用石灰 土进行台背填筑,不仅较难解决老的构造物下粉土层 的坍空、新拼宽的构造物台后的密实问题,而且会不同 程度地留下地基沉陷、桥头跳车等质量隐患。粉煤灰 掺加固化剂通过机械搅拌、人工振捣实施台背回填,有 效地解决了这一问题,效果明显,值得推广。

2　粉煤灰及固化剂的性质

2.1　粉煤灰的特性

粉煤灰的主要成分是氧化硅、氧化铝和氧化铁,还 有一定量的氧化钙、氧化镁等混合物,重量轻,是用于 “三背”回填的优良填料,尤其是在软土地基路段,能充 分利用粉煤灰质量轻的特点,减轻台背填料自重、减小 软土地基的附加应力,有利于台后路堤的稳定。本工 程所用的粉煤灰粒径范围为0.001~0.3mm,含水量 为30%~40%,其松干密度与所含杂质有关,松干密 度一般为700~900kg/m3,品质指标如表1所示。

2.2　JNS粉煤灰增强固化剂的特点

(1)该增强固化剂是一种粉末状材料,与粉煤灰 充分混合后,能激发粉煤灰的活性,提高混合物的早期 强度,减少粉煤灰表面的裂缝,能明显地增强粉煤灰混 合料固化后成品的抗剪强度,使用方便。

(2)粉煤灰混合物的强度随着固化剂掺加量的增 加而增加,施工时可以根据工程需要适时地增减固化 剂的用量,能有效地解决高速公路扩建工程施工中新 的构造物台背回填以及老构造物台后坍空部位的密实 问题。

JNS粉煤灰固化剂的组成见表2。

由表2可知:该粉煤灰固化剂合格,满足要求。

3　粉煤灰掺加JNS增强固化剂作为填 料的特点

(1)较好的充盈效果

粉煤灰加水后具有一定的流动性,添加JNS粉煤 灰增强固化剂充分搅拌后,在振动作用下,能很好地填 充结构物与土体间的空隙,消除构造物回填中人工夯 实达不到要求、边角夯实不到位等质量隐患。

(2)减轻桥头荷载

粉煤灰混合物与同体积石灰土相比重量轻,在一 定程度上减轻了施加于路堤下软基的附加应力,降低 了沉降量,提高了路堤的稳定性。特别是在桥头高填 方地段,可以有效地减少桥台的侧压力,降低对桥台稳 定性的影响,避免和减少桥头跳车现象,给行车提供一 个舒适的环境。同时粉煤灰掺加固化剂组成的混合物 在潮湿天气、基坑里没有明显渗水的情况下也可施工, 能缩短建设工期,达到理想的效果。

(3)减少临时用地,保护环境

在新建、改扩建高速公路施工中,不可避免地带来 占用土地、破坏自然植被等一系列问题,用粉煤灰作为 替代品用于台背回填,能够减少对山地的开挖量,减少 粉煤灰占用土地面积,减少公害,保护生态环境。

(4)工艺简单、可操作性强

粉煤灰与JNS粉煤灰增强固化剂可在施工现场 采用中小型强制式搅拌机拌制,粉煤灰混合物的流动 性好,浇筑方式与素混凝土基本相同,操作简单,回填 速度快,同时能达到早日将路基中有结构物的区段连 成大段落、加快施工总体进度的目的。

(5)强度增长快,工期短

增强固化剂加入粉煤灰中,能较早地充分激发粉 煤灰的潜在活性,比单纯使用粉煤灰的地基早期强度 提高50%,施工周期缩短1/3,中后期强度提高30%。 扩建工程的施工中,可根据左右半幅施工进度,适时进 行旧的桥头搭板下坍空处理及新的构造物台背回填, 就半幅构造物而言,占用路基及回填作业时间短,一般 4~7d即可在其上填筑路堤材料,能有效缩短工期。

4　工艺流程

粉煤灰用于台背回填的工艺流程见图1。

5　施工方法

5.1　配合比设计

回填用料为镇江谏壁电厂出产、丹阳市公路粉煤 灰开发有限公司灰库储存的湿排粉煤灰,根据设计要 求及地质报告提供的各种参数,由镇江市质量检测中 心提供的配合比为:固化剂∶粉煤灰=65∶1320,由 于粉煤灰本身是比较松散的材料,为了保证混合物的 稳定性,施工时要严格控制含水量,用符合国家标准的 饮用水或未受到污染的河水拌制。

5.2　粉煤灰的运输、保管

粉煤灰中的有害成分是未燃尽的炭粒,其吸水性 大,强度低,宜在潮湿状态下由机械化装车、15t以上 的大吨位自卸车运输,根据运距配备足够的车辆,对过 于干燥的粉煤灰,可在装车时适当浇水湿润,装车后用 帆布覆盖严实,以防止抛洒或水分散失过快,造成污 染。为了配合路基填筑,粉煤灰运到施工场地后,宜放 在路基上覆盖保存,随用随运,合理组织运输,尽可能 减少中间环节,以降低运输成本,施工时剩余的粉煤灰 要及时转运到新的工点,以免造成污染。

5.3　基坑修整、验收

构造物混凝土强度达到设计强度的100%时,方 可在两侧对称回填。施工前,要清理回填区的淤泥、松 软土层及杂物,防止周围地面水流入或地下水渗入基 坑。对一般地基来说,当基坑底面低于地下水位时,挖 集水坑集中排水可产生一定的效果;但对粉土地段的 基坑而言,过深的集水坑抽水易诱导流砂的产生,造成 老构造物下坍空、路堤沉陷,边坡开挖后在雨季会引起 路堤边缘滑坡,严重的会直接造成老路面开裂。因此, 粉土地段较深的基坑可采取井点排水法将地下水位降 低至基坑底面,无明水即可。基坑修整时,尽量修整成较规则的形状,回填前应请监理工程师对回填断面进 行测量、验收,由业主的测量工程师审核回填工程量, 签认后,施工单位方可进行基坑回填工作。

5.4　浇筑

(1)立模

施工前,在结构物基坑一侧的开口处立好钢模或 木模。

(2)材料投放与振捣

施工前先初步测定粉煤灰的含水量,根据配合比 换算好拌和用水量,作为施工配合比。投料顺序依次 为:粉煤灰、JNS粉煤灰增强固化剂、粉煤灰。用中小 型强制式搅拌机搅拌,搅拌时间不得少于45s。待粉 煤灰搅拌到具有一定的流动性时,可利用溜槽使混合 料滑进基坑中,人工摊铺平整,以水平分层法填筑,每 层厚度不超过40cm。

粉煤灰入基坑后,边摊铺边通过插入式振捣器振 捣,多用拖式振捣法,拖振时每棒的间距应不大于30 cm,振捣至粉煤灰表面无松散、出现泛浆为宜。例如, 圆管涵外侧的“三角区”、老结构物台背的不规则坍空 区,通常是回填时不易密实的部位,通过插入与拖振相 结合能促使其密实。如在浇筑过程中,遇到下雨或地 下存在较大的渗水量时,要及时采取可靠的排水措施, 来不及振捣或受到雨水浸泡软化的粉煤灰混合料应及 时清除,重拌粉煤灰混合料浇筑。浇筑完毕,粉煤灰混 合物的顶面要抹平,收汗,顶面高差不应大于20mm。 施工过程中监理工程师应进行全过程旁站。为了保证 台背回填的质量,当气温低于-5℃时,禁止从事粉煤 灰回填施工。由于用粉煤灰掺加固化剂回填的成本高 于石灰土填筑的成本,因此,施工时要求回填到以利于 机械碾压作业的平面为宜。暗埋式通道可回填到顶 部,且在其顶部至少保留50cm的石灰土层;圆管涵可 回填至涵顶以上40cm,明通道、桥台可回填至牛腿顶 面平齐。

(3)施工缝的设置

用粉煤灰作为高速公路扩建工程中的回填材料, 不宜设置施工缝。如遇特殊情况,如工作量较大时,可 采取分段施工,上下相邻两层的施工缝应错位设置,其 间距不小于60cm,新旧粉煤灰混合料连接时,将旧的 粉煤灰面的松散部分清除干净,对新的粉煤灰混合物 要加强振捣。

5.5　养护、拆模

粉煤灰施工完毕,要及时洒水养护,在其强度达到 设计强度之前,不得在其上进行路基填筑或行车。为防止粉煤灰混合料层受雨淋、曝晒或风干,浇筑完毕应 立即采用塑料布覆盖,第二天即可拆除模板,养护完毕 应及时用石灰土包边封顶,进行路基及护坡道的填筑 工作。

5.6　质量控制

(1)结构物处回填施工时,必须配备专职质检人 员,根据施工进度按每半幅结构物为1个单元进行抽 检,按每日、每班次或50m3制作3组7.07cm×7.07 cm×7.07cm立方体试压块,每组3块,注明该结构物 的桩号、方位、施工日期。要求7d强度大于0.3 MPa,并结合电子普氏贯入仪进行现场触探检测。施 工中,监理工程师应全过程旁站,浇筑完毕应及时覆盖 养护,如不能一次性完成浇筑,则应采用地膜覆盖,洒 水养护,以确保填筑质量。

(2)雨季施工时,回填作业不宜全面展开,应根据 一个作业面的机械数量和性能以及材料的供应情况, 按照半幅一个工点集中组织施工,粉煤灰混合物浇筑 完毕要及时覆盖、养护。为了保证填筑质量,下雨时不 宜从事粉煤灰的回填,更不能在明水中或泥水层中进 行粉煤灰的回填施工。

6　结语

(1)高速公路扩建工程一般是在左右半幅同时进 行,其特点是工作点多,场地分散,单个结构物的回填 工作量不是很大。应在掌握好天气情况并不影响路基 施工的情况下及时组织进料、回填、清场,以防雨水冲 刷造成粉煤灰流失。

(2)根据实施情况看,粉煤灰加JNS增强固化剂 回填施工,其造价是灰土填筑的2倍,但对于老的桥头 搭板下坍空的处理来说是最适合的。

(3)将粉煤灰掺加固化剂后用于台背回填,可以 有效地避免或减少桥头跳车现象,减轻路堤对软土地 基的压力,减少新老路基拼接后的沉降差,使路桥衔接 顺适,产生回填密实、强度均匀、缩短工期的良好效果。

参考文献:

[1]　中交第二公路勘察设计研究院.沪宁高速公路(江苏段) 扩建工程施工图设计[Z],2004.

[2]　沪宁高速公路镇江市扩建工程指挥部.粉煤灰加固化剂 回填施工指导意见[Z],2004.

[3]　镇江市建筑科学研究所.粉煤灰增强固化技术说明[Z], 2001.