浅谈砂回填法的施工控制与优化

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅谈砂回填法的施工控制与优化 摘要：随着科学技术的发展，充 分了解和利用了砂的特殊性能，对地下 管网和支挡结构物的砂回填法进行了深 入的研究。在这篇文章中结合工作经验 对砂回填材料的选择、施工力法的检测 和技术要求做了论述，并介绍了地下管 网施工中沟槽形式对路面弯沉的影响和 管道埋深对路面弯沉的影响及措施。 中国论文网 /2/view-12798503.htm 关键词：砂回填法；砂回填；密 实性；技术要求；沟槽回弹模量；路面 弯沉；剪应力 中图分类号： U455.45 文献标识 码：A 文章编号： 前言 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 目前在地下管网的建筑施工过程 中经常会出现一些扭曲、错层、断裂 O 现象，桥梁坍塌也越来越多，这些问 题主要都是由于结构物砂回填下沉的作 用力造成的，这种现象不仅有损于工程 的形象，还对设施的使用寿命造成不良 影响。工程在使用过程中的养护费用的 不断增长成为关注的焦点问题。例如： 桥梁在交付使用后不久桥头部分便会出 现轻微错层，车辆通行一年之后情况愈 加严重，变成明显的跳车。下面我就来 简要介绍下这种建筑学方法的一些技术 原理，以及如何改善这种结构物砂回填 法以避免上述灾难的发生。 砂以及砂回填法 砂的特性：天然的主要成分为 S1O2 等，由于风化沉积时间长，其理 化性质稳定。砂具有独特性，砂粒间的 联结是极其微弱的，排列的紧密与否， 对其密实度和稳定性等工程性质有重要 影响。研究表明砂的相对密度 Dr0.67，标准贯人平均数 N63.5 达到 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 30-50 为密实，或者天然孔隙比 e，砾砂、 粗砂、中砂 e0.6，细砂，粉砂 e0.70 为密实。由于砂土的原状土样 难以采取，孔隙比最大值 emex ,最小值 emin。的测定方法无准确而统一的标准， 通常利用标准贯人等原位测试手段来评 定砂土的密实度。 中、粗砂压实过程中，主要靠颗 料粒间的移动填充排列紧密，充分夯实， 砂的变形能很快完成，并且含水量大小 不影响密实，砂通常作为一种透水性材 料，具有良好的水稳性。但是细、粉砂 在振动和压实时，会产生“液化” 和“流 砂”现象。因此，通常在地下水位以下， 避免采用粉、细砂而普遍采取中粗砂作 填料以增加砂层密度，加上周边围封、 顶部盖重等措施，形成砂箱，保证回填 砂整体的稳定。 砂的特性反映出砂是一种透水、 均匀、工后变形小，理化性能稳定、易 密实的填料，适于台背回填，我们称之 为“砂回填法 ”。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 回填砂料的选择 通过试验验证，回填采用细度模 数 Mt 在 2.0-3.7 之间的中、粗砂，其筛 分曲线在如图 1A、C 之间，符合道路 桥涵用砂的规范要求时，密实特性较好， 密度较大，密实时标准贯人平均击数较 大。因此，认真选择合理级配的砂料， 是回填成功关键之一。采用这种级配， 能使粗砂颗粒之间间隙全部为较细砂颗 粒填充，水、荷载作用及振动不改变夯 实砂层的镶嵌结构，具有整体均匀性和 水稳定性。荷载不可能将砂颗粒压碎， 回填体几乎不下沉，是一种近似“气囊” 的结构。 密实方法和分层厚度 用施工水泥硅的振动棒夯实，振 动棒自行钻人砂中，沿振动孔用水龙头 边灌水边振捣，间距以 30-50cm 为宜， 可明显看到下沉坑，当一坑无明显下沉 时，则缓慢拔出；整个过程冲水和振捣 同时进行，只要振动棒工作就不能停水， 否则损坏振动棒。拔棒时不能停水，不 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 能关棒，否则拔不出来。夯实分层松铺 厚度以 50cm 左右为宜。振动棒钻人砂 填料中 1m 为宜，使较细砂颗粒在水和 振动作用下充分钻人下层粗颗粒间，充 分密实。试验证明，分层过薄浪费台班， 过厚不便于密实情况的检测，且适当厚 利于较大范围内细颗粒移动。 密实性情况检测 采用标准贯人法和钎插法对比试 验，从而得到一种快速检验密实情况的 方法，通过采取级配合理的砂样，尽可 能振动密实，振捣孔观察无下沉时，进 行标准贯人法和钎插法对比试验，试验 情况见表 1，砂样 A、B、C 级配曲线 见图。 通过抽样和对比试验取得对应密 标准后，可直接采用的钎插法检验砂土 的密实度，方便快捷。 钎插试验，采用 2m 长、直径 10cm 平头园钢，垂直提高至离砂面 50cm，自由下落，测量圆钢插人砂层中 的深度。注意，试验时，刮去回填顶层 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 10cm，以保证测定砂层密实的真实情况， 避免表面松散层对试验结果的影响。 经验和施工技术要点 立交桥匝道和桥头引道设计采用 路肩挡土墙，在其中回填砂至接近路床 顶标高时，上铺粒径 10-15cm 手摆小片 石，平面朝上，振动压路机碾压，将片 石挤人砂面，形成相对稳定的表面，避 免摊铺路面基层时，扰动密实的回填砂。 在涵洞或地下通道两侧回填时，回填至 盖板顶下 30cm，采用 2 层 15cm 厚石灰 土。第一层用振动夯实，第二层松铺略 高于盖板，压路机碾压至与盖板相平， 石灰土起到阻水作用。在开挖段及两侧 外二倍开挖深度范围布置通长土工格栅 两层，加强砂回填与路基的衔接，避免 不均匀沉降。回填时，必须保证涵洞 (通道)两侧路基先填筑，进出口两头采 用砖或石砌墙，保证回填围封。桥台回 填为保证回填砂的围封，锥坡或挡土墙 先于回填施工。一般情况下，砂回填冲 水量较大，水源充足时，采用水泵抽水， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 但为了节约用水或水源不充足时，应在 砂回填体外低处设置集水坑，并清理基 坑集水沟。既利于回填前排水，又使回 填用水重复使用，解决水源问题。无地 下水时，可直接采用河道、湖泊吹填清 淤的天然砂砾回填，一般可满足质量要 求，又可减少吹填物占地，既经济又环 保。 应注意以下技术要求：1、清除 基底流塑状态的淤泥，防止出现泥裹砂 或砂夹泥等，使填料形成整体层状。 2、对结构物沉降缝和泄水孔。3、一般 在砂回填顶部设置石灰、水泥稳定或二 灰碎石作为路面的下基层，该层上下表 面设置土工格栅，加强与路基间的衔接， 防止不均匀沉降。 不同沟槽回弹模量对路面弯沉的 影响 由于一些道路设计不合理或施工 不密实的原因，可采用砂回填的模量来 降低其影响。根据对城市道路的大量现 场调查，选取具有典型代表之一的路面 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 埋深为 1. 0 m、管径为 0. 5 m 的情况 进行分析，结果如图 2 所示。由图 2 ( a) 可知，随着基槽回填的模量逐渐增大， 路表弯沉也随之减小，当砂回填的模量 大致达到 400 MPa 以上时，弯沉值及 曲线斜率变化基本可达到规范的弯沉指 标要求。此外，从弯沉曲线的变化曲率 来说，这几条曲线的斜率最大的区域在 2. 0 3. 5 m 范围，因此这个范围对 路面的影响较大。通过现场路面病害调 查，此种管道埋深与管径下的路面也是 出现病害频率较大的区域。沟槽形式对 路面弯沉的影响针对现有道路施工中， 沟槽放坡形式的不同，选取两种具有代 表性的沟槽，即回填的沟槽是放坡与不 放坡。选取模型的管道埋深为 1 m，管 径为 1 m，砂回填的模量为 300 MPa 进行计算分析。结果见图 2 ( b) ，由此 分析得出，在同等条件下，不放坡沟槽 的弯沉比放坡沟槽要大，靠近轮隙中心 线附近曲线的变化率也较放坡大。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 地下管网施工中沟槽形式和管道 埋深对路面弯沉的影响 沟槽形式对路面弯沉的影响针对 现有道路施工中，沟槽放坡形式的不同， 选取两种具有代表性的沟槽，即砂回填 的沟槽是放坡与不放坡。选取模型的管 道埋深为 1 m，管径为 1 m，砂回填的 模量为 300 MPa 进行计算分析。由此 分析得出，在同等条件下，不放坡沟槽 的弯沉比放坡沟槽要大，靠近轮隙中心 线附近曲线的变化率也较放坡大。 管道埋深对路面弯沉的影响模型 参数中，路基模量仍为 40 MPa，回填 按选取现场路基实测的回填模量 100 MPa 进行计算，便于分析。而管道埋 深分别选取 0. 7，1. 0，2. 0，4. 0，6. 0 m 与无管情况下进行对比，分析可知： 从 0. 7 6. 0 m 的曲线逐渐趋于平缓， 且路边两端的弯沉也逐渐变大，而随着 管道埋深的不断增加，对路表弯沉影响 减小，大致在埋深大于 4. 0 m 左右， 可不用考虑其对路面的影响。在无管的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 情况下，回填与路基的模量一样，也没 有沟槽的存在，所以在轮载作用下的弯 沉影响比较大选取回弹模量 400 MPa 进行计算结果显示，尽管埋深的管道存 在，但最大弯沉与无管已相对降低很多， 均已达到设计规范的要求范围。其中分 别在 0. 7，1. 0 m 时，随着回弹模量的 增加弯沉变化不明显，因此认为，一般 在埋深小于 0. 7 m 的地下构造物的道 路均应采取相应的施工处理措施。 路面结构层剪应力沥青路面的剪 切破坏主要是高温稳定性不足，在荷载 作用下产生永久变形和剪切位移，致使 路面出现车辙和拥包等剪切破坏，而对 于路面的抗剪切能力还有待于进一步深 入研究。本文基于防治道路的差异沉降， 而采取改变道路路基的回弹模量防治措 施，因此对路基的回弹模量进行分析。 基于实际工程中的面层材料已定，通过 道路基层模量改变的曲线关系如图 3， 其他参数不变。当路基的回弹模量增加 时，其最大剪应力也在增加; 当达到 4 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 000 MPa 时，剪应力的变化较小，增加 至 8 000 MPa 时趋于稳定。因此路基回 填的模量不宜过大，太大时其剪应力也 随之增大，当其大于道路的最大容许剪 应力时，对道路的抗破坏极为不利 5，6 。但经模型计算，若对路面层 进行模量改变，其剪应力随模量增加反 而减小。 图 3 不