管涵水密法回填施工质量控制

管涵水密法回填施工质量控制

陈家吉,田波

中国建筑第四工程局有限公司 广东 广州 510665

【摘要】湛江大道项目K2+940涵洞设计为直径3m的钢波纹管涵，涵背回填材料为透水性材料（砂砾石）；波纹管两端高差较大，大型机械施工较难困；且回填施工中发现管涵下圆弧部分无法碾压，施工质量难以控制；特采用水密法回填施工。施工过程针对振捣时长、分层厚度等进行了现场对比试验；结合施工实践，总结出一套管涵回填水密法施工较为有效的施工技术方法，通过控制振捣时长、分层厚度等施工因素，管涵回填水密法施工质量可达到设计要求；对类似工程有一定的指导意义。

【关键词】水密法；工艺优化；质量控制

0引言

水密法是一种减少孔隙率从而达到压实的效果的方法；适用于透水性材料的回填施工；原理是利用水渗透时的重力来压实无法夯实的土质，并把自然砂中的空气排挤，来减少孔隙率从而达到压实的效果[1]。水密法在基坑回填施工中做法为将透水性填料按照一定的松铺厚度摊铺，加水饱和，用插入式振动棒振捣密实，振捣后，待填料表面达到一定的干燥度再检测每层的压实度。此回填工艺不仅能够解决深度较大、作业空间狭窄的基坑回填施工难题，也可大大提高基坑回填工程施工质量，降低施工安全隐患[2]。

1工程概况

K2+940涵洞为排洪而设，为直径3m的钢波纹管涵，正交于主线，涵长为102.53m。钢波纹管涵位于高填方区，最大填土高度14.126m;波纹管左端底标高30.6，右端底标高22.19，高差8.41m。

基础0.54-6.74mC20片石混凝土，垫层为60cm碎石+20cm中粗砂；涵背回填材料为透水性材料（砂砾或粗砂），实度要求为96%。为水密法回填施工提供了条件。

纵断面图

平面图

横断面图

2施工工艺及流程

2.1施工准备

做好填料取样试验工作，做分析试验、标准击实、CBR等相关土工试验，确定填料特性用以指导施工。

2.2测量放样及台阶开挖

根据设计图纸及施工规范要求，放出涵背回填范围及控制标高，使用白灰洒出台背施工范围。

涵背回填前对已经完成的路堤结合部位必须挖台阶，台阶尺寸为：宽度为1米，高度为1米，做成2%的向内倾斜坡。

台阶开挖

2.3填料摊铺

选用中粗砂为回填材料，分层摊铺，采用机械辅以人工进行摊铺，不平的部位人工进行找平，个别粗粒料集中处要人工加铺细料拌和均匀。整平过程中露出的超粒径石块要及时挖除，大石块挖除后留下的坑洞，要填补至略高于整平层的表面。

2.4灌水渗透

将水喷灌到填料表面，确保填料全部被水覆盖。确保水分能够在填料中得到充分的渗透。直到填料全没入[3]；应避免直接对填料进行冲灌造成填料流失及形成孔洞。

2.4振动棒振捣

施工人员站在本层填料表面，将插入式振动棒插入填料中，边振捣边向下移动，直到振动棒插入到下层填料表面以下约50 mm，使2层填料能很好衔接。振动棒每次移动的距离应为400～500 mm。振捣应遵循“快插慢拔”的原则，每层填料应充分振捣，做到不漏振，保证填料饱和密实[4]。

振捣完成后可再次进行喷灌，对填层进行整平收面。

2.5压实度检测

采用灌砂法检测压实度；每层填料振捣完成后，待水分渗透，填层内不再有明显积水，即可对该层进行压实度检测。

2.6封闭层及反滤层设置

涵背回填回施工完成后应在进水口设置封闭层，防止水进入涵背回填范围；在出水口设置反滤层，防止发生土体渗透破坏。

封闭层及反滤层设置

3回填质量试验与结果分析

在管涵回填施工期间前期施工质量难以控制，施工速度慢，压实度不稳定等问题较明显；施工质量控制未达到预期效果，现场通过控制振捣时长、分层厚度等施工因素，采集施工数据进行了分析。

3.1分层厚度对压实度的影响

为尽可能地提高施工效率，并保证施工质量；在施工过程中保证其他施工因素不变的情况下，选取了不同填层厚度下的压实度数据进行对比。

喷灌直到填料全没入水下， 控制好振动棒移动间距，振捣时长控制在40S，在不同的填层厚度下取得了如下数据：

不同填层厚度下的压实度对比

由上图和现场观察可知，在此施工条件下，填层厚度15-55cm均满足96%的压实度要求；但随着层厚的增加回填压实度是呈现递减的趋势，因此在保证施工质量的前提下，为提高施工速度可选择填层厚度为不大于50cm。

3.2振捣时长对压实度的影响

在施工过程中发现振捣时长对压实度影响极大，水密法施工是通过振捣减少孔隙率从而达到压实的效果，不同振捣时长下压实度差异较大，不控制振捣时长会造成回填质量不均匀。为探索振捣时长对压实度的影响，特选择在填层厚度为50cm时不同振捣时长下的压实度数据进行了收集并对比。数据如下图：

由上图和现场观察可知，当振捣时长＜40s时，未满足96%设计压实度要求；当振捣时长40S≤T≤60s时，满足96%设计压实度要求且随着振捣时长的增加压实度也呈现递增的趋势；当振捣时长60S小于T≤90s时，满足96%设计压实度要求但压实度并未显著增加。由此可得出振捣时长控制在40S-60S可满足要求。

4结语

本工程中的管涵回填施工，对水密法回填施工工艺进行了应用。施工中存在的大型机械施工较难困、作业空间狭窄问题均得到了有效的解决。回填工程的施工质量、施工速度等得到了明显的提高。

在此种加水饱和，用插入式振动棒振捣密实的回填施工工艺中，填层厚度控制在50cm, 振捣时长控制在40S-60S能较好的满足设计及规范要求。

参考文献：

[1]张亚南. 振动水密法综合管廊基坑回填施工技术[J]. 大众标准化, 2021

[2]许啟新, 杨鼎, 戈祥林,等. 振动水密法基坑回填施工技术[J]. 建筑施工, 2013

[3]李峰. 谈中粗砂回填构造物台背施工[J]. 山西建筑, 2012

[4]史茂林. 振动饱和水密法在公路桥涵台背回填中的应用[J]. 铁道建筑, 2004