水載預(yù)壓施工技術(shù)在軟土路基施工中的應(yīng)用研究

牟江錢

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550001）

0 引言

軟土路基施工效果直接決定公路質(zhì)量。隨著交通荷載增加，軟土路基易沉降變形或塌陷，威脅道路交通安全，需采用軟土路基加固措施，以提升路基強(qiáng)度。路面堆載為提高軟土路基穩(wěn)定性常用手段，該方案可加速擠壓軟土路基孔隙內(nèi)水分，促進(jìn)地基排水固結(jié)，增強(qiáng)其穩(wěn)定性。填石堆載、填土堆載為傳統(tǒng)軟土路基預(yù)壓施工常用方案，需消耗大量土方、石方，不利于生態(tài)環(huán)保。本文針對擁有豐富水源的施工環(huán)境，提出在土路基預(yù)壓施工環(huán)節(jié)應(yīng)用水載預(yù)壓技術(shù)。

1 水載預(yù)壓原理及工藝流程

1.1 原理

（1）基本原理

水載預(yù)壓為軟土路基預(yù)壓施工環(huán)節(jié)主要手段之一，廣泛應(yīng)用于水資源豐富區(qū)域，借助大型密封水袋，以水作為重量荷載預(yù)壓軟土路基3～6個(gè)月，從而壓實(shí)軟土路基孔隙，排出孔隙水分，使其沉降固結(jié)，增強(qiáng)軟土路基強(qiáng)度及穩(wěn)定性，改善其荷載性能。

（2）施工質(zhì)量檢測措施

①沉降板預(yù)埋，斜管數(shù)據(jù)觀測；

②監(jiān)控測量沉降速率、沉降量、水平位移量；

③施工注意事項(xiàng)：前進(jìn)方向保留8m×1.6m土載預(yù)壓區(qū)域，作為土料存放區(qū)域，并為水載預(yù)壓施工環(huán)節(jié)車輛通過、物料裝卸提供空間，該區(qū)域存放的土料同步用作路基精加工層填筑。

（3）施工技術(shù)要點(diǎn)

①水載預(yù)壓系統(tǒng)包括水泵、水準(zhǔn)儀、預(yù)壓水袋；

②施工要點(diǎn)包括路基填筑，達(dá)到預(yù)期高度后于軟土路基鋪設(shè)土工布，防止被硬石、異物扎破，并將預(yù)壓水袋置于其上；遵循施工方案的標(biāo)準(zhǔn)工藝流程，要求分階段注水，利用水準(zhǔn)儀測量沉降數(shù)據(jù)。

1.2 施工工藝流程

水載預(yù)壓軟土路基施工方案，適用于地質(zhì)條件差的工業(yè)或民用建筑地基處理工程、湖區(qū)軟土路基填筑路段。工藝流程及操作要點(diǎn)如圖1所示。

圖1 水載預(yù)壓工藝流程

2 水載預(yù)壓施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 準(zhǔn)備工作

調(diào)整路基橫坡，使其向土載預(yù)壓施工通道傾斜，加固、定位水袋，避免側(cè)滑，評估路基頂技術(shù)指標(biāo)并驗(yàn)收，合格后方可進(jìn)行水載預(yù)壓施工。

軟土路基水載預(yù)壓施工前，為避免水袋破裂，需做好施工區(qū)域路面清理工作，避免碎石、樹枝、雜物等劃破水袋，區(qū)域內(nèi)作業(yè)人員做好安全防護(hù)，佩戴安全帽并穿戴防水雨具。

2.2 施工放樣

預(yù)壓定位后、放置定位水袋，選用規(guī)格為長19m、寬10m、高2～2.5m的水袋。

相鄰水袋間挖排水明溝，明溝尺寸為20～30cm，確保降雨期雨水順利排出，防止雨水浸泡、損毀路基。

2.3 鋪設(shè)水袋

預(yù)壓水袋材質(zhì)為新型PVC復(fù)合材料，按批次進(jìn)貨，并查驗(yàn)不同批次水袋質(zhì)檢報(bào)告、合格證，對達(dá)到使用壽命或無法出具合格證的水袋直接報(bào)損。

軟土路基鋪設(shè)水袋前，對施壓區(qū)域做好清理工作，避免碎石、利器、樹枝、雜物等劃破水袋，清理干凈后鋪設(shè)土工布、隔水膜，水袋整齊鋪設(shè)，保持合理間距，確保水袋高度合理。搬運(yùn)水袋過程中認(rèn)真檢查，鋪設(shè)過程中核查水袋有無破損并及時(shí)修補(bǔ)或更換新品，防止水袋破裂浸泡、沖刷路基。

2.4 加載預(yù)壓

軟土路基施壓水袋規(guī)格為長19m、寬10m、高2m，水袋容積為380m3，以實(shí)地考察結(jié)果為參考，結(jié)合預(yù)壓高度、土方荷載量，換算后水袋荷載水平為19.694kN/m2。

（1）施工區(qū)域內(nèi)地表水資源豐富，可直接作為水袋加載來源，對施工現(xiàn)場與水資源距離較遠(yuǎn)者，可對接管道輸送，引水入預(yù)壓路段。

（2）預(yù)壓水袋充水前，檢查水源水質(zhì)，提前做好過濾工作，濾除碎石、泥沙、木屑、異物等，靜置使水清澈后充入水袋，避免水樣混濁，導(dǎo)致內(nèi)部沉積影響施工質(zhì)量。

（3）配備兩臺離心水泵并設(shè)置分流閥，同時(shí)向水袋儲水以縮短工作時(shí)間，水泵流量為100m3/h，兩臺設(shè)備從兩端向水袋充水，3h充滿水袋。

（4）施工環(huán)節(jié)，電源引入施工現(xiàn)場，如施工條件受限，可租賃發(fā)電機(jī)置于施工工地附近備用，為保證用電安全，需配備漏電保護(hù)設(shè)施或安裝漏電開關(guān)。圖2為水袋布置示意圖。

圖2 水袋布置示意圖

2.5 沉降穩(wěn)定觀測

路基填筑每1～2層埋設(shè)一層沉降板，填筑完成后進(jìn)行水載預(yù)壓，同步進(jìn)行沉降觀測。

（1）水載預(yù)壓施工完成后，前15d每3d觀測一次沉降情況，此后每15d觀測一次，直至負(fù)載水袋卸載。

（2）沉降速率、沉降量、水平位移量指標(biāo)需符合相關(guān)規(guī)范，未達(dá)標(biāo)需立刻停止施工，整改達(dá)標(biāo)后方可繼續(xù)加載施工；加載至既定高度后，加強(qiáng)監(jiān)測，確保加載速度符合施工標(biāo)準(zhǔn)，避免過度加載或速度過快而破壞路基。

（3）沉降板套管應(yīng)與測桿等高連接，連接長度每節(jié)應(yīng)小于0.5m，人工平整測管周圍土質(zhì)，以夯實(shí)機(jī)夯平，使兩者位于同一平面。以電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行沉降觀測，觀測點(diǎn)設(shè)置情況如圖3所示。堅(jiān)持先加載后接管、先卸管后卸載原則，施工中做好沉降板保護(hù)。

圖3 沉降觀測點(diǎn)布置示意圖

2.6 預(yù)壓卸載

沉降觀測部門要做好現(xiàn)場監(jiān)測，并提供卸載報(bào)告，沉降值連續(xù)兩個(gè)月小于5mm/月可提出卸載申請，并由監(jiān)理勘查審批后方可施工。

（1）預(yù)壓卸載分工序、分階段進(jìn)行，水袋預(yù)留出水口，對應(yīng)位置鋪設(shè)防水彩條布加以覆蓋，出水口對接管路，將水袋內(nèi)水引流至周邊溝渠或路基邊溝。

（2）水袋分兩次卸載完成，且路基頂面填土塊層20cm厚需翻曬。

（3）土載預(yù)壓土方，可作為路基精加工層填料重新利用，施工區(qū)域土方壓實(shí)度應(yīng)高于96%。

2.7 質(zhì)量控制

（1）建立健全質(zhì)量控制體系。設(shè)置項(xiàng)目經(jīng)理為質(zhì)量控制小組的主要負(fù)責(zé)人，組建包括總工程師、技術(shù)員、現(xiàn)場施工員、施工班組負(fù)責(zé)人等人員的專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，合理分工強(qiáng)化職責(zé)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題，進(jìn)一步提高技術(shù)交底工作的效率。

（2）培養(yǎng)專業(yè)質(zhì)監(jiān)人員的責(zé)任心。質(zhì)監(jiān)人員應(yīng)具有充分的責(zé)任意識，按照規(guī)范要求進(jìn)行質(zhì)量巡檢。對于重要的施工工序，需要全程旁站，保障施工質(zhì)量。若發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不合格的情況，應(yīng)及時(shí)上報(bào)，在規(guī)定期限內(nèi)做好整改；對于做出重大貢獻(xiàn)的管理人員，應(yīng)給予獎(jiǎng)勵(lì)，對于履職不力的工作人員，應(yīng)進(jìn)行懲罰。

（3）為保障質(zhì)量監(jiān)督檢查的效果，應(yīng)由質(zhì)量檢測負(fù)責(zé)人做好人員的分配工作，在施工現(xiàn)場配備有責(zé)任心且專業(yè)的質(zhì)檢員，提高質(zhì)量監(jiān)督水平，進(jìn)一步掌握施工現(xiàn)場的具體情況，避免可能存在的質(zhì)量隱患。

2.8 環(huán)保控制

（1）保持操作面和周邊區(qū)域的整潔度，收集并處理施工場地廢舊的混凝土、鋼筋頭等垃圾，及時(shí)進(jìn)行清理；在施工現(xiàn)場劃分處理垃圾的專屬區(qū)域，安排專人對施工場地堆放的垃圾進(jìn)行分類，并定時(shí)定點(diǎn)完成垃圾的外運(yùn)，卸料時(shí)應(yīng)保持平穩(wěn)，嚴(yán)禁拋擲垃圾。

（2）依據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，制定環(huán)保管理預(yù)案，不斷學(xué)習(xí)環(huán)保法規(guī)和制度，創(chuàng)建環(huán)保施工的企業(yè)文化氛圍，將環(huán)保理念貫穿于項(xiàng)目施工管理的全過程。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

某高速公路第四合同段，設(shè)計(jì)路基寬為：路肩+行車道+中間隔離帶+行車道+路肩（0.75m+10.5m+2m+10.5m+0.75m）。該區(qū)域農(nóng)田面積廣，湖、河、塘密集，地質(zhì)為湖區(qū)沉積軟土；區(qū)域內(nèi)地表水系發(fā)達(dá)，水網(wǎng)豐富，降雨充沛。

該公路全長9.81km，軟土路基分布，施工難度大。原計(jì)劃方案為預(yù)壓期3～6個(gè)月，采用借土堆載方案，實(shí)際考察結(jié)果發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)土地資源稀缺，遠(yuǎn)距離借用土方成本高，需消耗土方16.6萬方，故修正方案，采用水載預(yù)壓軟土路基施工方案。

3.2 應(yīng)用效果

選用該高速公路K19+020—K19+586段路基水載預(yù)壓施工案例為參考，分析水載預(yù)壓軟土路基施工方案的實(shí)踐應(yīng)用效果。

預(yù)壓期3個(gè)月，結(jié)合實(shí)測沉降數(shù)據(jù)可知，軟土路基水載預(yù)壓施工后出現(xiàn)明顯沉降，路基沉降固結(jié)穩(wěn)定性增加，沉降速率、沉降量、水平位移量等沉降數(shù)據(jù)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。選取兩個(gè)預(yù)壓路基作為研究對象，觀測沉降數(shù)據(jù)并繪制沉降觀測曲線圖（見圖4），對比結(jié)果顯示，傳統(tǒng)土載預(yù)壓與水載預(yù)壓施工效果相當(dāng)，沉降水平無明顯差異。軟土路基水載預(yù)壓施工過程中未出現(xiàn)水袋破裂、路基邊坡垮塌等安全事故，觀測數(shù)據(jù)顯示高速公路軟土路基施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

圖4 部分路段軟土路基沉降觀測結(jié)果

3.3 效益分析

軟土路基施工環(huán)節(jié)應(yīng)用水載預(yù)壓方案，相比于傳統(tǒng)土載預(yù)壓軟土路基施工方案成本更低。軟土路基施工階段，借助現(xiàn)場區(qū)域優(yōu)質(zhì)水資源就地取材，減少開挖土地、大型設(shè)備開采、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)成本，不僅減少了工程造價(jià)，而且保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。實(shí)踐證實(shí)，水載預(yù)壓與傳統(tǒng)土載預(yù)壓相比可節(jié)約成本50%，達(dá)到項(xiàng)目工程投資優(yōu)化的目標(biāo)。

4 結(jié)論

綜上所述，本文結(jié)合某項(xiàng)目的工程實(shí)踐，分析了軟土路基施工中水載預(yù)壓技術(shù)，可知該技術(shù)有如下優(yōu)勢：

（1）水載預(yù)壓軟土路基施工無需大型機(jī)械設(shè)備，借助水袋、水泵即可完成路基堆載預(yù)壓，操作可行性高、拆卸便捷、運(yùn)輸便利，拆卸環(huán)節(jié)無破壞路基的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）實(shí)踐證明，相比于傳統(tǒng)土載預(yù)壓施工方案，水載預(yù)壓方案可節(jié)約50%工程造價(jià)，降低項(xiàng)目總體投資。

（3）湖區(qū)土資源稀缺，水載預(yù)壓施工方案能克服此弊端，解決湖區(qū)高速公路軟土路基承載力差、穩(wěn)定性不足的問題，施工效果與傳統(tǒng)土載預(yù)壓施工方案相當(dāng)，路基快速沉降固結(jié)，荷載性能顯著提升，路基穩(wěn)定性明顯得到改善，為高速公路通車運(yùn)行安全提供保障，提升了生態(tài)環(huán)保效益、減少了項(xiàng)目維護(hù)費(fèi)用。