高速公路三背回填施工及质量控制分析

高速公路三背回填施工及质量控制分析

吕荣兵

云南交投集团云岭建设有限公司  云南昆明  650000 

摘要：高速公路是重要的基础设施，它联系着人们的生产、生活和交通。而路基作为公路工程中最基本也是最重要的部分，其质量直接影响公路的使用寿命和安全性。在路基施工过程中，三背回填技术因其施工简单、经济实用、效果显著等特点而被广泛应用。通过将多种材料按照一定比例进行混合配合，再利用机械进行回填，使得路基具有较好的稳定性和承载能力，从而达到减少沉降、裂缝和变形等问题的目的。在实际施工过程中存在赶工期、现场质量管理不到位等原因，三背回填的施工质量达不到设计要求，在通车后出现沉降开裂等病害，给行车安全带来安全隐患，施工单位处治增加成本等影响。本文将探讨路基三背回填施工技术的原理和方法，并分析其在公路工程中所起的重要作用，旨在为路基施工提供一些参考和借鉴。

关键词：“三背”回填；施工技术；质量控制

引言

三背回填技术是指在路基填筑过程中，将土方料层按照一定规律分层回填，并保证每层有相应的压实度和含水量，以形成一个具有较高强度和稳定性的路基。三背回填技术能够增加路基的承载力和稳定性。通过严格按照设计要求进行分层回填，土方料层之间得到有效的连接，从而增加了整个路基的支撑能力，减小了地基变形和收缩，提高了道路的使用寿命和安全性。同时有助于节约土方料、减少建设成本。如今，土地资源日益紧缺，成本也越来越高，而三背回填技术能够有效地提高土方料利用率和减少排土量，从而大大降低了建设成本。另外，三背回填技术具有施工简单、效果明显等优势。在实际施工中，三背回填技术不仅操作简便，对环境污染也较少，而且其效果显著，可以保证路基的稳定性和整体强度。

1. 三背回填技术概述

“三背”回填技术是道路土建工程中常用的一种技术，主要用于在新建或改造涵洞、桥台、挡墙等结构物时，对其周围土壤进行回填加固，提高其稳定性和承重能力。其中土建技术的施工流程如图1所示。

图1 土建工程施工流程

涵洞涵背回填是指在涵洞两侧依次进行回填施工，以增加涵洞的稳定性。首先在涵洞下方按照设计要求施工坑底垫层，并进行压实，然后分别进行侧翼墙、背墙等部位的回填施工，最后进行逐层压实。

桥台背回填是指在桥台四周进行回填施工，提高桥台的稳定性。其中需要注意的是，在回填施工前必须对桥台基础和支撑墩柱进行检查和测试，确保其符合设计规范。接着按照设计要求对回填区域进行分段回填，逐步拉起填筑面，最终进行整体压实[1]。

挡墙墙背回填是指在挡墙背后进行回填施工，以增强其稳定性。在进行挡墙墙背回填前，需要对挡墙基础进行检查和测试，以确保其强度满足设计及规范要求。

2. 三背回填质量难以控制的原因
   1. 结构物与回填料弹性模量差异大

结构物和回填料的弹性模量是影响三背回填质量的主要因素之一。弹性模量是材料表征其刚度和弹性变形能力的一个关键参数，不同材料的弹性模量存在较大的差异。高速公路施工现场在撒背回填前，工地试验室对所用材料进行试验，并做三背回填试验路段，通过试验数据及试验段总结各施工工艺参数指导后续大面积施工。对于结构物和回填料的弹性模量差异过大的情况，会导致三背回填后结构物受到的应力分布不均匀，出现应力集中现象，从而增加结构物发生不均匀沉降或者破坏的风险。同时，结构物与回填料的弹性模量差异也会导致三背回填的变形不同步，使得结构物和回填料之间的接触不良，从而进一步影响三背回填的质量。

针对结构物与回填料弹性模量差异大的问题，需要采取相应的措施进行解决。一方面，可以通过选择合适的回填料来减小结构物与回填料的弹性模量差异，提高三背回填的质量。另一方面，也可以采用改进的三背回填工艺，如增加预压时间、加大预压力度等手段，来保证结构物和回填料之间的接触质量，减小应力集中的风险。

2.2回填基础承载力不满足要求

回填土的自重和施工时所用的压实设备都会给地基带来额外的荷载，如果基础承载能力不足，就有可能发生沉降。而沉降将导致基础变形，甚至引起结构物的结构损伤，加大安全风险。此外，回填土质量也会对基础承载力产生影响。回填土中会夹杂着大块、软弱或含水量过高的土壤，容易发生沉降、变形等问题。而且，回填土中含有杂质和有机物质等也会使回填后的堆体性质不稳定，造成工程质量问题[2]。

因此，在进行三背回填施工前，必须对基础地基的承载力进行检测，现场通常采用轻型动力触探仪检测，并根据检测结果判断基础是否需要处治及选择相应的回填料进行施工。同时，还要正确掌握回填料级配、含石率、含水率、压实度等工艺参数，确保回填后的质量可控。

2.3施工操作空间受限

在三背回填中，需要使用挖掘机或推土机等设备将土壤回填至指定位置，并进行压实处理。然而，在实际施工时，由于场地狭窄、交通拥堵等原因，往往无法对设备进行必要的调整和移动，导致挖掘深度、挖掘坡度等参数难以满足设计要求，影响了回填土壤的密实度和均匀性。

在实施施工过程中针对挖方处的桥台、涵背原状土很好的情况下可以不用大量开挖桥背涵背土石方，挖开桥背涵背满足施工的界面即可，此时的桥背涵背可以采用低标号混凝土片石填筑。

离结构物1米范围内采用采用液压夯机进行夯实，可用挖掘机、装载机连接夯实机头、夯实力可达10吨以上、夯锤面积可达0.5平方米以上。传统小型夯实机械已不满足现在的压实要求及经济效益。

2.4回填材料的影响

首先，回填材料的质量会直接影响回填的质量。如果回填材料的级配不良好，最大粒径的控制、掺杂了一些沙土、渣土、泥土等不良材料，会导致回填土的密实性不够，荷载传递能力下降，从而影响工程的安全性和耐久性。

其次，回填材料的含水率也会对回填质量产生较大的影响。过高或过低的含水率都会导致回填土的质量不稳定，无法达到设计要求的压实度和强度。而期望的合理含水率又需要与现场施工气候、土壤类型、土层深度等多种因素综合考虑，如不谨慎选择回填材料含水率容易受到外界环境变化的干扰，从而进一步影响施工进度和质量。

3. 三背回填施工技术
   1. 桥台背回填工艺

埋置式桩柱桥台背。埋置式桥台是将台身埋在锥形护坡中，只露出台帽在外以安置支座及上部构造。这样，桥台所受的土压力大为减小，桥台的体积也相应减小。具体施工步骤为：桩基施工完成检测合格，开挖基坑，桩头凿毛，台帽钢筋安装及混凝土浇筑，背墙耳墙混凝土浇筑。桥背原状土强度高不用开挖回填基坑，可用低标号片石混凝土直接填筑桥背。若桥背原状土强度底需挖除不合格的原状土，按要求进行桥背回填。

埋置式肋板桥台背。对于混凝土结构桥台而言，肋板是非常关键的一部分，因为它能够提供足够的承载力。在这种背填工艺中，在桥台背部预先浇筑肋板及台帽结构。具体施工步骤为：可先施工肋板后混凝土强度满足设计后进行锥坡填筑至台帽底标高，在进行台帽耳墙浇筑，台帽混凝土强度满足要求后继续进行台背回填至设计标高，最后是搭板浇筑。在进行锥坡、台帽填筑过程中主意预留搭接台阶，压实度的各项指标控制。

重力式U型桥台，它适用于河道下游等高水位区域相对较浅的桥台设计方案。其施工原理是利用桥台本身自身重量抵抗水压而形成的一种稳定性结构。具体施工步骤为：首先，建造支撑架防止桥台倒塌。然后在桥台内部形成一个空心的U形结构，并用防渗材料处理，接着将待回填的土材料进行均匀覆盖和振实，直到达到设计要求。

3.2涵背回填工艺

首先是涵背砂砾垫层回填。在施工前，需要清理涵洞后方的填筑区，确保它干燥、平整。然后，在填筑区内回填一定厚度的砂砾，该砂砾垫层可以起到填充低层和支撑下一层回填的作用。如果地质条件复杂，也可以在砂垫上覆盖一层防渗膜，以减少土壤与砂垫的交界处的水的渗入和冲刷，提高整体承载力。砂砾垫层回填完毕后，要压实砂砾层，确保其稳定牢固。

其次是涵背排水管道铺设。为了避免在涵背回填后出现积水，需要在砂垫层回填完成后进行涵背排水管道的铺设。通常选择PVC塑料或者钢材管道，按一定距离和坡度铺设，使其与涵洞内的排水管道相连通。在管道铺设的过程中要注意保证管道位置准确、坡度正确、接口牢固可靠[4]。

最后是涵背透水性材料回填。在砂垫和排水管道铺设完毕后，需要将透水性材料进行回填填充。透水性材料应根据设计要求来确定，目的是满足工程的承载力和稳定性。在透水性材料回填过程中，需要控制填筑厚度和施工层数，确保整个透水性材料层平整、牢固、没有缝隙。然后将透水性材料压实，直至达到设计要求为止。

3.3挡土墙墙背回填工艺

首先，在进行三背回填之前，需要保证挡土墙基础的稳固性和承载能力。同时，还需对其进行测量和划分标高线。

其次，在回填施工前将墙背需要回填的开挖到位，并按照设计要求，在挡土墙墙背位置填筑返滤层及回填料。设置返滤层可以有效地改善排水条件，避免因墙背积水而引起的土体不稳定现象。

然后，根据设计要求，选择合适质量的墙背填料，将其均匀地覆盖在背板上，并分层压实。为了使整个填料层均匀、紧密，采用机械夯实器进行夯实。

最后，施工完成后，要对回填土体进行监测和检测，以确保其达到设计强度和稳定性要求。

需要注意的是，在三背回填施工中，必须严格遵循相关标准和规范，确保施工质量和安全性，以防止在长期使用过程中出现危险和破坏。同时，在进行施工前，还需对周围环境进行评估和调查，了解土地、地形等情况，从而选择合适的回填方式和材料，提高施工效率和效果。

4. 三背回填施工质量控制

第一，进行土方开挖前的地质勘察工作。通过对施工区域的地质特征、土壤性质和地下水位等进行详细调查和测量，确定合理的设计参数。这项工作有助于确保回填土质量稳定，并减少施工过程中的不确定因素。

第二，进行土方回填前的土壤改良。通过添加适量的改良剂，如石灰、水泥等，对原始土壤进行处理，提高其密实度和稳定性。这样可以防止回填土出现塌方、沉降等问题，增加路基的承载能力和稳定性。

第三，严格控制回填土的材料质量。必须选择符合规定要求的优质填料，确保其符合设计标准。在选择填料时，要注意杂质含量、粒径分布等指标，以保证回填土质量达到要求。

第四，合理组织施工过程。回填施工应按照工艺要求进行，遵循分层回填、均匀压实的原则。采用适当的施工设备和技术，严格控制回填土的厚度和均匀性，确保每一层土方回填后都能够得到充分的压实，防止未来出现沉降、变形等问题。

第五，加强监督和检测工作。在施工过程中，应安排专人进行现场监督，确保施工符合规范和要求。同时，采用现代化的检测手段，如激光测距仪、动态荷载测试等，对三背回填施工质量进行全面评估和监测。

最后，重视质量记录和验收工作。及时记录施工过程中的关键数据和参数，如土方回填厚度、材料用量、压实度等。并在施工完成后，进行质量验收，确保回填质量符合规范，并留下相关资料供后期维护和管理使用。

5. 结束语

“三背”回填施工技术是一种相对成熟的新型路基施工技术，其优缺点和对环境的影响已经得到了充分的研究。本文中详细介绍了“三背”回填施工技术。采用路基三背回填施工技术能够大大提高施工效率和路基质量，同时降低施工成本。在采用该技术时，需要充分考虑周围环境的影响，采取相应的措施减少对环境的影响。因此，在实际的施工中，需要根据具体情况进行选择，以达到最佳的施工效果和环境效益。总之，“三背”回填施工技术是一项非常值得推广和应用的技术，它将极大地促进建筑行业的可持续发展，并同时为社会和人民生产出更加安全、可靠和高品质的建筑产品。

参考文献

[1]代勋.浅谈高速公路结构物“三背”回填施工技术[J].建材与装饰，2019（25）：252-253.

[2]杨蔼森.论山区公路“三背”回填施工技术应用及质量控制[J].低碳世界，2018（6）：226-227.

[3]段卫.公路三背回填稳定性影响因素及控制方法[J].科技资讯，2013（20）：71