高速公路軟土路基水袋堆載預壓施工監(jiān)理

彭啟林

(廣東華路交通科技有限公司，廣州 510420)

0 概述

廣東興寧至汕尾高速公路汕尾段T3合同段(K10+600～K16+100)位于廣東省汕尾市境內，途經海豐縣可塘鎮(zhèn)、星都鎮(zhèn)經濟開發(fā)區(qū)、陸豐縣潭西鎮(zhèn)，路線里程長度5.5km。

路線區(qū)域內幾乎均有軟土存在，軟土埋深約0～10.2m，處理深度約4.3～21.0m，主要為淤泥質細砂、淤泥質粉質粘土，具有含水量高、高孔隙性、低滲透性、高壓縮性、低抗剪強度、較顯著的觸變性和蠕變性等不良特性。軟土路基起訖里程為K11+483～K16+100, 其中軟基處理段共1 945.2m，袋裝砂井2 391 661m，管樁80 534m，A型素砼樁210 166m。軟基預壓荷載設計為等載預壓，預壓高度約為0.9m。預壓土方總計26.5萬m3，其中路基頂面等載預壓土方共19.2萬m3，路側超寬填筑預壓土方共7.3萬m3。

1 常規(guī)填土堆載預壓

1.1 填土堆載工藝

路床頂層填筑后開始預壓堆載土方填筑，按松鋪30cm一層進行填筑，一直填至設計堆載高度。每層均須采用灌砂法檢測壓實度，壓實標準不得低于路床填筑的規(guī)范要求。

堆載預壓填筑過程中，同步進行路基的豎向沉降及橫向位移觀測，預壓時間正常一般不小于3個月，具體卸載時間根據(jù)觀測結果繪制的工后沉降曲線，確認沉降穩(wěn)定后方可卸載。

1.2 堆載土卸載

具備卸載條件后，由挖掘機挖至路床頂面，自卸汽車運輸至指定的棄土場，卸載完成后采用平地機對路床頂面重新進行刮平修整，自檢合格后申請路槽交驗。

1.3 填土堆載監(jiān)理控制要點

(1)堆載預壓填料不得使用淤泥土或含垃圾雜物的填料，填筑過程應按照設計要求或采取有效措施防止預壓土污染已填筑好的路基。

(2)預壓荷載不小于設計荷載。

(3)預壓土的寬度和坡度應滿足設計要求。

(4)預壓土必須按上路床施工要求進行填筑，堆載預壓土頂面應平整。

(5)堆載預壓土施工時應保護好沉降觀測設施。

(6)堆載預壓土的填筑速率應符合設計要求，保證路堤安全穩(wěn)定。

(7)由于堆載預壓時間較長，為防止雨水對路堤的侵害，應在預壓土頂面設置4%的排水橫坡，側坡做好臨時排水系統(tǒng)。

(8)采取有效措施，防止可能對填筑好的路基帶來其他的污染。

2 新型水袋堆載預壓

廣東省興寧至汕尾高速公路汕尾段T3合同段所在區(qū)域主要為沖積平原，沿海地區(qū)目前土地資源匱乏，國家強化環(huán)保治理工作，原則上不允許對植被覆蓋山體進行開挖，路基施工時連借方填料都難以滿足調配，嚴重制約路基施工進度。且后期卸載時間長，成本較高，棄土時也會對周邊環(huán)境造成影響。此外，借土加載、卸載預壓土均須穿越地方道路，交通組織安全風險也較高。經多方調研論證后，本項目軟土路基堆載預壓采用新型水袋堆載預壓。

2.1 水袋堆載工藝

路堤填筑至96區(qū)頂面，人工對路基表面帶棱角石塊等堅硬物進行清理，確保水袋充水后不被刺破。

路基預壓路段沿縱向連續(xù)布滿加載密封水袋，按照需預壓的路段均勻布置，隔袋進行注水，利用當?shù)刎S富的水資源，水泵蓄水加載；注水加載需分級進行加載，根據(jù)現(xiàn)場模擬路基土加載形式，結合第三方沉降觀測數(shù)據(jù)進行水加載。加載期間的沉降速率控制在8mm/d以內，水平位移不大于5mm/d，連續(xù)觀測3～5d(沉降速率控制加水時間及速度)。

2.2 水袋結構

本工程路基堆載水袋材料均采用PVC，材質安全可靠，加工工藝、施工工藝成熟，水袋結構合理、操作方便。路基堆載水袋由密封PVC水囊層、進出水閥門組成，定型產品如圖1所示。

圖1 水袋結構

產品尺寸：根據(jù)路基堆載荷載要求，結合柔性水袋充水后受力形態(tài)，密封水袋尺寸長度L根據(jù)路基實際寬度定制、寬5m，高度根據(jù)實際情況而定的橢圓形結構，水袋與水袋之間堆放銜接緊密，緊密度達到90%，具體尺寸可根據(jù)實際情況調整。

根據(jù)設計要求，T3合同段等載預壓高度為0.9m，等載預壓置換斷面面積為26×0.9=23.4m2,按預壓土1.9t/m3計算，路線每1延米加載荷載為：23.4×1.9×1=44.46t;置換成水袋法：水袋高度為44.46/26/1=1.71m，水袋加載荷載可滿足預壓要求。

2.3 水袋材質

水袋囊體橡膠采用天然橡膠+丁苯橡膠，抗拉強度不小于18MPa，抗老化、抗紫外線性能較好。

材料采用EE150型簾子布為聚酯纖維，經向破斷力強度不小于175N/mm，緯向破斷力強度不小于60N/mm；緯向抗拉強度不小于70N/mm，經向強度不小于185N/mm；囊體材料搭接5cm，接頭抗拉強度等同母材。

2.4 水袋施工前現(xiàn)場注意事項

(1)水袋施工前，路基兩側應設置50cm高的攔水埂，避免雨水來臨季節(jié)對邊坡造成損害。

(2)路基邊坡需按現(xiàn)場實際情況每50m設置急流槽，路床盲溝需與急流槽貫通完好，急流槽與路基邊溝順接暢通。

圖2 路基水袋堆載布置

3 水袋堆載特點及監(jiān)理控制要點

3.1 水袋預壓

土工布鋪設，因設計路床頂為未篩分的碎石，碎石層鋪設完成后，經檢測壓實度合格后，利用人工對碎石層頂面尖銳突出的碎石進行找平。為防止水袋預壓期間碎石對水袋造成損壞，在碎石層頂面沿路線縱向鋪設一層土工布。

3.2 水袋布置

土工布鋪設完成后，根據(jù)水袋設計寬度在土工布上采用墨線按照水袋寬度<20cm進行標記(5m寬水袋間距按4.8m控制、10m寬水袋按9.8m控制)，防止水袋擺放位置不均，導致水袋交錯，并保證水袋貼合緊密。人工配合機械將水袋吊運至指定區(qū)域擺放。

水袋吊運完成后，將水袋攤開，布置平整，采用高壓風機對水袋內逐個充氣，確保水袋完全攤開。

3.3 水袋加載

水袋預壓路段沿縱向連續(xù)布滿加載密封水袋，均勻布置后隔袋進行注水，利用當?shù)刎S富的水資源，水泵蓄水加載。注水加載采用分級加載，結合沉降觀測數(shù)據(jù)進行水加載。加載期間按設計要求沉降速率控制在8mm/d以內，水平位移不大于5mm/d，連續(xù)觀測3～5d(沉降速率控制加水時間及速度)。并根據(jù)《公路路基施工技術規(guī)范》JTG F10-2006關于軟土地區(qū)路堤施工填筑的要求，路堤中心線地面沉降速率每晝夜不大于10～15mm，坡腳水平位移速率每晝夜不大于5mm。加載高度按照每層30cm預壓土置換成水的加載高度0.57m，等載預壓總高度為1.71m。本標段水袋加載按三級進行加載。

圖3 水袋加載預壓路基

3.4 水袋加載監(jiān)控

水袋加載預壓前，對已埋設沉降觀測點的標高進行測量，確定加載前的沉降值。為確保水袋加載大面積施工，按“首件制”要求，試驗段于2018年5月15日開始進行加載，5月17日第一級加載完畢；加載完畢后，每天對沉降觀測點進行檢測，至5月20日，連續(xù)觀測3d，沉降速率均≤2mm/d，滿足設計加載沉降速率控制要求后，開始第二次加載。具體的沉降數(shù)據(jù)見表1。

表1 第一級加載沉降觀測數(shù)據(jù)

5月21日進行第二次加載，5月23日加載完畢；至5月26日，連續(xù)觀測3d，沉降速率≤3mm/d，滿足設計加載沉降速率控制要求，并開始第三次加載，具體沉降數(shù)據(jù)見表2。

表2 第二級加載沉降觀測數(shù)據(jù)

5月27日進行第三級加載，5月29日加載完成，實現(xiàn)等載預壓施工并對后續(xù)三天的沉降量實時監(jiān)測，至6月1日，連續(xù)觀測3d，沉降速率≤3mm/d，監(jiān)測數(shù)據(jù)見表3。

表3 第三級加載沉降觀測數(shù)據(jù)

(續(xù)表3)

為了進一步驗證預壓效果，經參建各方研討，對試驗段進行超載預壓，預壓高度初定2m。2018年6月14日開始繼續(xù)加載，6月15日加載完成，完成后對水袋的高度進行量測，實際高度為2.05m。加載完成后5d對沉降觀測點進行監(jiān)測，沉降速率≤2mm/d，監(jiān)測數(shù)據(jù)見表4。

表4 超載預壓沉降觀測數(shù)據(jù)

3.5 施工監(jiān)理技術問題與處理方案

(1)加載預壓階段由于袋重增加，碎石層頂面尖銳碎石過多，導致水袋磨損；個別橫向排水盲溝沒有與臨時急流槽對應，導致雨季來臨時盲溝出水口下路基邊坡沖刷較為嚴重。

處理方案：(1)要求施工人員立即將水袋的水排放，并由人工將碎石層進行找平后，更換新的水袋，完成加載。96區(qū)碎石頂面在人工找平的同時需增設一層土工布，避免造成水袋破裂對路基預壓效果造成隱患。

(2)對沒有與臨時急流槽對應的橫向排水盲溝出水口下方，用塑料布施作成臨時急流槽，利于盲溝排水。軟土路基段落臨時急流槽須與永久急流槽對應，確保在施工橫向排水盲溝時出水口與臨時急流槽順接，避免在預壓期間雨水來盲溝排水對路基造成損害。

4 結語

(1)水袋堆載施工過程沉降量方面， K15+550左幅累計沉降量為33mm，K15+550中累計沉降量為30mm，K15+550右幅累計沉降量為30mm。路基左、右幅沉降平均速率方面，各堆載階段均<1.17mm/d，平均沉降速率為1.07mm/d，滿足設計加載沉降速率控制要求。

(2)相對于土方堆載來說，水袋堆載具有一定的優(yōu)勢。如堆載成本，水袋堆載的施工成本為1.4萬元/個，用水782元；而相應的土方堆載施工成本需2.1萬元，約節(jié)省30%。水袋還可以充分利用，使用壽命為1～2年。水袋堆載具有一定的社會效益，因為土方會對周圍植被造成破壞，甚至可能影響水體、山體的穩(wěn)定。部分地區(qū)為保護區(qū)，需要進行水土保持，或者為不同轄區(qū)的交接區(qū)，無法進行及時的審批，土方的施工成本更高。

(3)土方的挖掘、運輸和施工工期為14d，水袋從運輸?shù)绞┕?，工期?d，工期縮短50%。實踐表明，水袋在第一、第二和第三次的堆載效果與土方一致。另外，在暴雨等極端天氣下，水袋的穩(wěn)定性更強，而土方的穩(wěn)定性相對較弱，需要進行后期的修復和調整。軟土路基沉降觀測需要進行連續(xù)3d觀測，土方一旦出現(xiàn)問題，需要進行重新觀測，進一步增加了施工時間。