无砂透水混凝土在改扩建工程桥涵台背回填中的应用

甘金生 保利长大工程有限公司

1.研究背景

柳南高速公路是泉州至南宁高速公路（G72）的重要组成部分，经过十几年的运营，路线交通量急剧增加，部分路段已趋饱和。项目位于广西中南部的桂中盆地及其边缘，地势除中部较高外，总体比较平缓，工程是将原高速公路四车道改扩建为八车道，采用两侧路基拼宽处理。

原高速公路已运营十几年，旧路基工后沉降基本趋于稳定，拼宽段路基施工多措并举减少工后沉降，但桥涵台背短且窄，若采用常规的级配碎石填筑，压实设备难以展开易形成漏压区，施工质量不易控制，影响建成通车后行车的舒适度，且施工周期长会带来更大的涉路施工安全隐患，因此，快速优质地进行桥涵台背回填是改扩建工程中一个关键控制点。为解决这一难题，确保桥涵台背回填质量，提高施工效率，缩短台背回填施工时间，拟采用无砂透水混凝土进行桥涵台背回填，结合施工工艺研究其密度、强度、透水性、孔隙率等路用指标，并通过现场施工分析验证其可行性。

2.原材料的选用及配合比试验

2.1 原材料的选用

①水泥。水泥采用广西华润红水河水泥有限公司红水河牌P▪O42.5型普通硅酸盐水泥，其检测指标如表1所示。

表1 水泥的常规检测指标

②粗集料。粗集料采用广西宾阳县金天地石场生产碎石，碎石满足质地坚硬、耐久、洁净、密实等要求，由4.75～9.5、9.5～19、19～31.5三级石料按1:2:2比例掺配而成级配碎石，粗集料的指标要求及检测结果如表2所示。

表2 粗骨料的指标要求及检测结果

2.2 无砂透水混凝土配合比试验

C 15 无砂透水混凝土配合比的主要技术指标要求：①透水系统（15℃）≥0.5mm/s；②连续孔隙率≥10%；③28天抗压强度≥15MPa；④每立方米透水混凝土中胶凝材料推荐用量为300kg～400kg，水胶比为0.30～0.40。

根据设计及标准化管理相关要求，在保证混凝土和易性的前提下采取最小水泥用量300kg进行混凝土配合比设计，通过改变水胶比进行室内配比试验，水胶比分别为0.3、0.35、0.4。具体配合比见表3。

根据表3中的混凝土配合比设计，针对不同水胶比进行试拌，并根据现场夯实施工工艺分别采用钢钎插捣和铁锹拍打方式装入试模成型。采用钢钎插捣成型方式，入模分两层，每层分别插捣次数为20次、25次、30次；采用铁锹拍打成型方式，一次性入模分，分别插捣次数为10次、15次、20次。对混凝土强度、孔隙率和透水性进行了试验，其检测结果如表4、表5、表6所示。

表3 无砂透水混凝土配合比

表4 水胶比为0.3的无砂透水混凝土配合比检测情况

表5 水胶比为0.35的无砂透水混凝土配合比检测情况

表6 水胶比为0.4的无砂透水混凝土配合比检测情况

3.试验结果分析

从试件外观分析，采用钢钎插捣成型方式，随着插捣次数增加，试件逐步密实，再增加插捣次数，水泥浆逐步流向底部，导致上部水泥净浆偏少，碎石呈现较为松散状态，抗压强度出现较大减少且透水性也受一定影响。采用铁锹拍打成型方式，随着拍打次数增加，试件逐步密实，水泥浆有流向底部趋势但是不明显，试件整体较均匀。

从试验结果可以看出，随着水胶比的下降，混凝土强度增高，但是透水性及孔隙率和透水性降低。通过试验数据，水胶比为0.35和0.30时，采用钢钎插捣密实时，插捣次数控制在25次左右；或采用铁锹拍打密实时，拍打次数控制在20次左右时，混凝土的强度、孔隙率、透水性均满足设计要求，考虑混凝土的和易性，施工现场采用0.35水胶比进行施工。

4.施工现场运用及效果验证

桥涵台背混凝土强度达到设计强度的80%以上，且台背路基已施工完成后方可进行路基反开挖再回填无砂透水混凝土的方式进行台背回填施工。

无砂透水混凝土由集中拌合站的强制式搅拌机拌和，拌和时，先按确定的水胶比将水泥、水拌成水泥浆，再将粗集料投入拌和机中，与水泥浆一起搅拌，使水泥浆充分包裹集料。搅拌时间应比普通混凝土适当延长30～45s。

无砂透水混凝土浇筑高度在1m以内时可直接卸料浇筑，浇筑高度超过1m时应采用滑槽进行浇筑。浇筑时应分层倒入，每层厚度不应超过15cm，并人工进行整平，整平后采取钢钎插捣或铁锹拍打的方式进行振捣密实。

水泥初凝前应防止雨淋和冲刷，避免水泥浆体流失。达到终凝后，用塑料薄膜进行全覆盖以防止水份大量损失。

养护满7天后，分别对采用钢钎插捣和铁锹拍打两种工艺进行现场钻芯取样，并对其强度、透水性、孔隙率进行试验，其检测如表7所示。

表7 现场取芯检测结果

从施工现场取样检测结果分析，无砂透水混凝土强度较试验室配比试验时的强度略有降低，透水性和孔隙率基本一致，施工现场取样的各项检测结果均满足要求，由此可见，改扩建工程桥涵台背回填无砂透水混凝土取得良好的效果。

5.结语

（1）通过室内配合比设计，对无砂透水混凝土的强度、透水性、孔隙率进行检测，各项指标均满足要求，同时经过施工现场运用，并对实体进行取芯检测和分析总结，采取水胶比为0.35的无砂透水混凝土进行改扩建工程桥涵回填既便于施工，又避免了台背区不易压实的缺点。

（2）无砂透水混凝土采用铁锹拍打夯实，工序便易，解决了改扩建工程桥涵台背短且窄，压实设备难以开展的回填材料层间压实问题。

（3）无砂透水混凝土回填工序少、施工便易，提高施工效率，大大缩短了施工时间，减少了涉路施工的安全风险。

（4）无砂透水混凝土解决了改扩建工程桥涵台背回填中的不少难题，但是目前暂无明确的检测标准及指标要求，现场施工质量不易把控。同时无砂透水混凝土刚度较强，台背回填后的刚度过度不如级配碎石，