科特迪瓦涵洞软基换填施工方法

张威

摘 要：本项目位于科特迪瓦西北部的登盖莱区，由两条主线及三条连接线组成：主线基本沿A7国道、B319省道旧路走向，其中A7国道连接奥迭内市与马里边境，B319省道连接KIMBIRILIA SUD与几内亚边境。项目全长231 km，双向两车道布置，沿线总共涵洞256个涵洞，目前已施工完成45道涵洞，涉及换填的涵洞总共68个，换填深度在0.5 m～3 m之间，公路施工涵洞软基换填是个难点问题，必须引起重视，后续如果出现不均匀沉降将严重影响工程质量，导致出现路面开裂、涵洞主体结构开裂、桥头跳车等现场，根据在科特迪瓦北部公路项目涵洞软基处理的施工方法，本人从换填材料，换填深度，设备，工艺，验收事项等关键事项在本文中进行介绍。

关键词：涵洞;换填;软基;轻型动力触探;科特迪瓦;红土粒料

1 项目介绍，引申出涵洞施工卡脖子的地方-软基换填

本项目雨季是共6、7、8、9、10五个月，本项目大涵洞均在位置较低处，属于雨季长期泡水区域，所有的大涵洞开挖后，基本上都有软基，需要进行处理。拉通路基施工，必须要先施工涵洞，一般有涵洞的地方都是土方回填最集中的区域，所以在项目前期涵洞施工是关键工程，而影响涵洞施工进度的主要是换填。

2 涵洞种类，涵洞软基的判断标注，涵洞软基的处理方案

本项目涵洞形式主要有以下6种：1.5×1.5、2×1.5、2×2、3×2、3×3、4×3、4×4，涵洞孔数最大的可达4孔;软基换填深度一般在0.5 m～3 m。本项目软基换填的标准的确认是个难点，结合科特迪瓦当地的施工经验，我方总结了当地软基换填的四个标准：

（1）只换填土：针对换填深度在1 m以内，换填基底无渗水情况，基底无淤泥，只有局部软土层的情况;

（2）换填沙+土：针对换填深度在1.5 m以内，换题基底有渗水，只有局部软土层的情况;

（3）换填石+沙：针对换填深度大于1.5 m，小于3 m，采用片石回填，水密沙的方法，针对换填基底渗水量大，基底为淤泥，涵洞基底标高在水位线以下;

（4）换填石+沙+土：针对换填深度大于1.5 m，小于3 m，采用片石回填，水密沙的方法，针对换填基底渗水量大，基底为淤泥，涵洞基底标高在水位线以上。

当地换深度主要是以现场咨工目测，配合挖机施工，来决定换填深度，我方建议采用的是轻型动力触探来做实验，决定换填深度，具体判定过程见实例分析。

3 实例分析

以pk14+252涵洞为例，涵洞形式是4孔4×4的涵洞，涵长Xm，垫层c150素混凝土，底板、墙身、顶板采用的是Q350混凝土。此处挖到设计基底时，现场同咨工确认为淤泥，需要继续开挖，

3.1 判定换填深度

第一步：选择动力触探位置，根据《NF P94-115》规范要求进行现场测试试验，具体位置详见地勘报告中钻孔坐标。

第二步：根据现场测试结果，结合Hollandals公式，求得探头的动阻力Qd：

第三步：根据1988年3月制定的DTU13.12中的注意事项中的以下公式，求得最高应力qu：

Qd与Rd含义一致。

第四步：根据CCTG第62分册第5卷-《土建工程基础设计与计算规范》的以下公式，求得天然地基承载力Qadm：

第五步：将求得的天然地基承载力Qadm与设计图纸中要求的地基承载力进行比对，若Qadm大于设计图纸中要求的地基承载力，则满足要求，无需进行换填，否则进行第六步。

第六步：对不满足第五步计算结果的天然地基进行换填，换填深度采用压力扩散角原理进行计算，本项目涵洞地基承载力的计算按照条形基础来考虑，具体采用公式如下：

本涵洞根据上述地勘报告计算过程，所求得的最小换填深度为2.78 m。并采用1 m片石+0.3 cm砂砾+1.4 m红土粒料的方案进行换填。

3.2 选择换填材料和机械设备

片块石选择20 cm～50 cm不等，砂砾为河沙，要求表观无杂质，红土粒料建议采用cbr≥15，颗粒状较多的红土。

涵洞换填施工主要使用以下设备：挖机、自卸车、压路机、平地机、水泵、洒水车，其中洒水车用于水密法施工，用来密实沙;平地机主要是用于红土粒料回填，需要翻土和整平。

3.3 施工工艺

3.3.1 开挖施工

先开挖施工便道，坡度按照1：1.5坡度放坡，涵洞开挖超宽两边个1 m，保证正常的施工通道和钢支撑的安放长度，先开挖到设计标高，邀请咨工到现场确认是否需要换填。涵洞刚度较大，整体性较好，基底压力较小，设计要求地基承载力满足131 kPa，而一般软基的承载能力在60 kPa～90 kPa，不能满足要求，現场可以采用轻型动力触探来进行承载力实验，pk14+252涵洞动力触探的结果如下，低于131的均不能满足承载力的要求，需要换填。

按照换填方案，开挖到换填底标高，换填开挖的同时，要在四周围上警示带在涵洞两侧安排好旗手指挥交通，保证施工车辆和当地交通车辆安全通行。在涵洞下游挖导流渠，在渠末开挖集水井，保证涵洞基坑的渗透的地下水流入集水井中，并放置抽水泵，不定时抽水，为了方便机械进出，开挖临时道路，坡度按照1：1.5进行开挖，保证施工设备进入换填区域。

3.3.2 回填施工

片块石回填方法从低到高、分层填筑、由大到小，块石来自于爆破后的采石场，通过自卸车运输，挖机摊铺，施工时保证强度大的石块在下方，石块要均匀铺设，大概找平即可;后续回填沙，用沙填缝，每层沙的厚度控制在30 cm，考虑到部分沙回填缝隙，虚铺厚度可按照40 cm来控制，通过水密法将表层沙沉淀到缝隙中，并逐步密实，水密过程中要保证沙子完全被水浸透;最后采用回填红土粒料，每层红土粒料的压实厚度是25 cm，1.4 m的红土粒料就要按照6层来回填，通过打桩标注虚铺厚度，用平地机摊铺，同时安排普工捡树根，并洒水翻拌，在最佳含水率的时候，按照“先轻后重、先静后振、先低后高、先慢后快、轮迹重叠”的压实原则进行碾压，压路机碾压时应匀速行驶，最大速度不宜超过 4 km/h。碾压过程中做到无漏压、无死角，确保碾压均匀一致，碾压不到位的边角处，采用小型夯压机械按设计及规范要求夯压密实。

3.3.3 咨工验收事项

开挖到涵洞设计基底时候进行测量验收→开挖到换填基底时进行测量验收→片块石回填1 m的时候进行测量验收→0.3 cm回填沙标高验收→水密后沙表观验收→每一层红土粒料表观验收和压实度验收（压实度要求90%）→最后一层红土粒料需要进行测量验收、误差要求±1 cm。

4 结束语

涵洞是否需要换填，可以通过地基承载力来决定，在科特迪瓦当地对于不满足承载力要求的，都是通过换填的方式来改善地基承载力，充分利用当地资源沙和cbr较高的红土粒料进行回填，保证回填质量。换填施工是涵洞施工的基础工作，是影响涵洞施工进度的关键因素，前期明确换填标准，换填方案，后续涵洞施工、路基贯通施工才能顺利开展。

参考文献：

[1]中华人民共和国原城乡建设环境保护部.建筑地基基础设计规范[M].中国建筑工业出版社，1991.

[2]交通部第二公路工程局.公路路基施工技术规范[M].人民交通出版社，1987.

[3]李进武.换填片石在软基处理中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2015（19）：5945-5946.

[4]周筱滨.动力触探[M].中国铁道出版社，1986.