無砂透水混凝土在改擴建工程橋涵臺背回填中的應(yīng)用

甘金生 保利長大工程有限公司

1.研究背景

柳南高速公路是泉州至南寧高速公路（G72）的重要組成部分，經(jīng)過十幾年的運營，路線交通量急劇增加，部分路段已趨飽和。項目位于廣西中南部的桂中盆地及其邊緣，地勢除中部較高外，總體比較平緩，工程是將原高速公路四車道改擴建為八車道，采用兩側(cè)路基拼寬處理。

原高速公路已運營十幾年，舊路基工后沉降基本趨于穩(wěn)定，拼寬段路基施工多措并舉減少工后沉降，但橋涵臺背短且窄，若采用常規(guī)的級配碎石填筑，壓實設(shè)備難以展開易形成漏壓區(qū)，施工質(zhì)量不易控制，影響建成通車后行車的舒適度，且施工周期長會帶來更大的涉路施工安全隱患，因此，快速優(yōu)質(zhì)地進行橋涵臺背回填是改擴建工程中一個關(guān)鍵控制點。為解決這一難題，確保橋涵臺背回填質(zhì)量，提高施工效率，縮短臺背回填施工時間，擬采用無砂透水混凝土進行橋涵臺背回填，結(jié)合施工工藝研究其密度、強度、透水性、孔隙率等路用指標，并通過現(xiàn)場施工分析驗證其可行性。

2.原材料的選用及配合比試驗

2.1 原材料的選用

①水泥。水泥采用廣西華潤紅水河水泥有限公司紅水河牌P?O42.5型普通硅酸鹽水泥，其檢測指標如表1所示。

表1 水泥的常規(guī)檢測指標

②粗集料。粗集料采用廣西賓陽縣金天地石場生產(chǎn)碎石，碎石滿足質(zhì)地堅硬、耐久、潔凈、密實等要求，由4.75～9.5、9.5～19、19～31.5三級石料按1:2:2比例摻配而成級配碎石，粗集料的指標要求及檢測結(jié)果如表2所示。

表2 粗骨料的指標要求及檢測結(jié)果

2.2 無砂透水混凝土配合比試驗

C 15 無砂透水混凝土配合比的主要技術(shù)指標要求：①透水系統(tǒng)（15℃）≥0.5mm/s；②連續(xù)孔隙率≥10%；③28天抗壓強度≥15MPa；④每立方米透水混凝土中膠凝材料推薦用量為300kg～400kg，水膠比為0.30～0.40。

根據(jù)設(shè)計及標準化管理相關(guān)要求，在保證混凝土和易性的前提下采取最小水泥用量300kg進行混凝土配合比設(shè)計，通過改變水膠比進行室內(nèi)配比試驗，水膠比分別為0.3、0.35、0.4。具體配合比見表3。

根據(jù)表3中的混凝土配合比設(shè)計，針對不同水膠比進行試拌，并根據(jù)現(xiàn)場夯實施工工藝分別采用鋼釬插搗和鐵鍬拍打方式裝入試模成型。采用鋼釬插搗成型方式，入模分兩層，每層分別插搗次數(shù)為20次、25次、30次；采用鐵鍬拍打成型方式，一次性入模分，分別插搗次數(shù)為10次、15次、20次。對混凝土強度、孔隙率和透水性進行了試驗，其檢測結(jié)果如表4、表5、表6所示。

表3 無砂透水混凝土配合比

表4 水膠比為0.3的無砂透水混凝土配合比檢測情況

表5 水膠比為0.35的無砂透水混凝土配合比檢測情況

表6 水膠比為0.4的無砂透水混凝土配合比檢測情況

3.試驗結(jié)果分析

從試件外觀分析，采用鋼釬插搗成型方式，隨著插搗次數(shù)增加，試件逐步密實，再增加插搗次數(shù)，水泥漿逐步流向底部，導(dǎo)致上部水泥凈漿偏少，碎石呈現(xiàn)較為松散狀態(tài)，抗壓強度出現(xiàn)較大減少且透水性也受一定影響。采用鐵鍬拍打成型方式，隨著拍打次數(shù)增加，試件逐步密實，水泥漿有流向底部趨勢但是不明顯，試件整體較均勻。

從試驗結(jié)果可以看出，隨著水膠比的下降，混凝土強度增高，但是透水性及孔隙率和透水性降低。通過試驗數(shù)據(jù)，水膠比為0.35和0.30時，采用鋼釬插搗密實時，插搗次數(shù)控制在25次左右；或采用鐵鍬拍打密實時，拍打次數(shù)控制在20次左右時，混凝土的強度、孔隙率、透水性均滿足設(shè)計要求，考慮混凝土的和易性，施工現(xiàn)場采用0.35水膠比進行施工。

4.施工現(xiàn)場運用及效果驗證

橋涵臺背混凝土強度達到設(shè)計強度的80%以上，且臺背路基已施工完成后方可進行路基反開挖再回填無砂透水混凝土的方式進行臺背回填施工。

無砂透水混凝土由集中拌合站的強制式攪拌機拌和，拌和時，先按確定的水膠比將水泥、水拌成水泥漿，再將粗集料投入拌和機中，與水泥漿一起攪拌，使水泥漿充分包裹集料。攪拌時間應(yīng)比普通混凝土適當延長30～45s。

無砂透水混凝土澆筑高度在1m以內(nèi)時可直接卸料澆筑，澆筑高度超過1m時應(yīng)采用滑槽進行澆筑。澆筑時應(yīng)分層倒入，每層厚度不應(yīng)超過15cm，并人工進行整平，整平后采取鋼釬插搗或鐵鍬拍打的方式進行振搗密實。

水泥初凝前應(yīng)防止雨淋和沖刷，避免水泥漿體流失。達到終凝后，用塑料薄膜進行全覆蓋以防止水份大量損失。

養(yǎng)護滿7天后，分別對采用鋼釬插搗和鐵鍬拍打兩種工藝進行現(xiàn)場鉆芯取樣，并對其強度、透水性、孔隙率進行試驗，其檢測如表7所示。

表7 現(xiàn)場取芯檢測結(jié)果

從施工現(xiàn)場取樣檢測結(jié)果分析，無砂透水混凝土強度較試驗室配比試驗時的強度略有降低，透水性和孔隙率基本一致，施工現(xiàn)場取樣的各項檢測結(jié)果均滿足要求，由此可見，改擴建工程橋涵臺背回填無砂透水混凝土取得良好的效果。

5.結(jié)語

（1）通過室內(nèi)配合比設(shè)計，對無砂透水混凝土的強度、透水性、孔隙率進行檢測，各項指標均滿足要求，同時經(jīng)過施工現(xiàn)場運用，并對實體進行取芯檢測和分析總結(jié)，采取水膠比為0.35的無砂透水混凝土進行改擴建工程橋涵回填既便于施工，又避免了臺背區(qū)不易壓實的缺點。

（2）無砂透水混凝土采用鐵鍬拍打夯實，工序便易，解決了改擴建工程橋涵臺背短且窄，壓實設(shè)備難以開展的回填材料層間壓實問題。

（3）無砂透水混凝土回填工序少、施工便易，提高施工效率，大大縮短了施工時間，減少了涉路施工的安全風險。

（4）無砂透水混凝土解決了改擴建工程橋涵臺背回填中的不少難題，但是目前暫無明確的檢測標準及指標要求，現(xiàn)場施工質(zhì)量不易把控。同時無砂透水混凝土剛度較強，臺背回填后的剛度過度不如級配碎石，