路基水袋堆載預(yù)壓施工工法

賀澤勛

(湖南省湘筑工程有限公司，湖南 長沙 410004)

1 前 言

本工法在路基填筑至96區(qū)頂-30 cm時采用水袋注水預(yù)壓(容重?fù)Q算)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的堆土預(yù)壓達(dá)到設(shè)計及規(guī)范要求同等效果，既有效的保護(hù)了水土資源又節(jié)約了施工成本。通過湖南省湘筑工程有限公司在南益高速公路的施工實踐應(yīng)用表明，該工法節(jié)能環(huán)保、操作簡便、適用性強(qiáng)、適宜于高速公路建設(shè)大范圍推廣。

2 工法特點(diǎn)

(1)節(jié)能環(huán)保：本工法無需大規(guī)模外運(yùn)土方，直接利用湖區(qū)地表水，排放無污染，有利于水土環(huán)境保護(hù)，大大節(jié)約水土資源。

(2)施工簡便：本工法采用具有相應(yīng)資質(zhì)條件的生產(chǎn)廠家配套的大容量高強(qiáng)度新型水袋直接鋪設(shè)，一次注水到設(shè)計載重，中途無需補(bǔ)水。

(3)適應(yīng)性強(qiáng)：新型水袋經(jīng)過抗高低溫測試，對露天環(huán)境適用性強(qiáng)，且對施工現(xiàn)場要求低，天氣影響因素小。

(4)技術(shù)性價比高：采用本工法進(jìn)行水載預(yù)壓與傳統(tǒng)的土預(yù)壓相比較節(jié)約施工成本約50%，節(jié)約施工期約20%。且無需投入大量的土方機(jī)械，經(jīng)濟(jì)性價比高。

3 適用范圍

本施工方法可用于新建公路、鐵路等軟土地基處理路基段堆載預(yù)壓。

4 工藝原理

(1)主要力學(xué)原理：路基水袋堆載預(yù)壓采用水袋注水(容重?fù)Q算)在路基頂形成豎向荷載，荷載通過路基傳遞至軟基，消除路基及軟弱地基的非彈性變形，加速軟基土體固結(jié)，減小工后沉降，防止路面施工后出現(xiàn)開裂。

(2)這種堆載預(yù)壓方式在路基填筑至96區(qū)頂-30 cm時分兩部分堆載。在路基的一側(cè)根據(jù)計算得到路基精加工所需用料量填筑出一條施工便道，此施工便道既方便后續(xù)未完工的路基附屬工程施工車輛通行，又利于預(yù)壓后對沉降數(shù)據(jù)的采集。施工便道填筑區(qū)域等同于采用土載預(yù)壓，待預(yù)壓完成后此施工便道用料使用機(jī)械攤鋪整平壓實于全幅路基作為精加工層。

(3)路基的另一側(cè)采用水袋注水預(yù)壓，使水袋覆蓋于未受土預(yù)壓的區(qū)域，注水高度達(dá)到設(shè)計荷載值。南益高速第五合同段原設(shè)計采用1 m高的土等載預(yù)壓，加上未填筑的30 cm精加工材料重量，土的密度ρ取值1.5 g/cm3，根據(jù)容重?fù)Q算得水袋注水高度H=1.5×1.3=1.95 m。注水后在路基上形成荷載達(dá)到消除路基及底層軟基非彈性變形的目的。

5 施工操作要點(diǎn)

5.1 路基填筑

路基填筑至路床頂-30 cm停止填筑，預(yù)留精加工土層位置。使用光輪壓路基對路基進(jìn)行壓實，壓實度達(dá)到96%，且頂面無尖銳物突出，以防扎破水袋，影響使用。

5.2 測量放線

(1)測量出填筑臨時便道的界線，用石灰作出標(biāo)記，并根據(jù)坐標(biāo)放樣找出預(yù)埋的沉降觀測點(diǎn)位置。

5.3 填筑施工便道

(1)在石灰線標(biāo)記的位置填筑精加工材料組成的施工便道，材料應(yīng)滿足設(shè)計要求。

(2)填筑壓實度按規(guī)范要求施工便道壓實度進(jìn)行驗收，并做好邊坡的臨實排水設(shè)施(可同時施工邊坡防護(hù)工程)。

(3)如預(yù)壓段為曲線超高段時路基內(nèi)側(cè)應(yīng)填筑40 cm×60 cm條型土堤，防止因路基因橫坡過大初始水袋初始注水時側(cè)向位移跌落。

5.4 沉降觀測點(diǎn)接出

(1)根據(jù)原測量放樣已找出的沉降觀測點(diǎn)用人工開挖并接出地面頂約2 m高的沉降觀測管。

(2)回填開挖面，用小型機(jī)具進(jìn)行夯實。

5.5 鋪設(shè)防水薄膜

(1)對路床底進(jìn)行檢查清除尖銳物。

(2)鋪設(shè)防水薄膜，防水薄膜搭接宜大于30 cm。防水薄膜能夠有效的保護(hù)路基，防止雨水和施工中的水浸入路基。

5.6 鋪設(shè)土工布

在防水薄膜層上鋪設(shè)土工布，土工布的搭接長度不能小于30 cm。土工布能夠進(jìn)一步保證水袋不被沒有清理干凈的尖銳物刺破。

5.7 鋪設(shè)水袋及調(diào)整位置

(1)單個水袋的重量約0.5 t，首先使用裝載機(jī)吊運(yùn)至鋪設(shè)區(qū)域中央，再次用人工打開水袋充氣，最后調(diào)整好位置排出空氣。

(2)鋪設(shè)時應(yīng)著重注意有效的避開沉降觀測點(diǎn)。因為大多數(shù)沉降觀測點(diǎn)都是以整樁號坐標(biāo)布置，且滿足于5的倍數(shù)，所以生產(chǎn)水袋時要注意寬度選用5 m，10 m兩種規(guī)格搭配。鋪設(shè)時計算好相鄰兩個沉降觀測點(diǎn)的距離，合理的選用不同尺寸的水袋，這樣就能保證沉降觀測點(diǎn)位在兩個水袋間隙之中，方便監(jiān)測采集數(shù)據(jù)。

5.8 注水加載

(1)水源可就近選取河流或溝渠水，不能抽注有腐蝕性的水體，因所需用水量大，盡量選取有流動活水的地方取水。

(2)注水時相鄰兩個水袋要做到對稱均勻加水，分段施工時宜先注水中間的水袋，對稱均勻向兩邊擴(kuò)散，這樣能夠有效的防止水袋平行位移。注水加載過程中一個水袋應(yīng)分多次加水達(dá)到設(shè)計值。

5.9 安裝監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行沉降觀測

(1)水袋使用周期較長，為了減少陽光對水袋的破壞，在上部覆蓋遮陽網(wǎng)，為了防止水袋由于外部因素導(dǎo)致破損，設(shè)置一套電子圍欄系統(tǒng)，一旦檢測到有無關(guān)人員進(jìn)入，及時報警。

(2)預(yù)壓期間應(yīng)對路基沉降變形進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。

(3)密封水袋預(yù)壓期間，必須對路基沉降和邊樁位移進(jìn)行觀測。

5.10 放水卸載

(1)待路基沉降穩(wěn)定，沉降速率值滿足設(shè)計要求值后卸載水囊中的水。卸載時可從排水閥一側(cè)接水管自然排出至溝渠或路堤邊溝，也可從進(jìn)水閥一側(cè)排出，嚴(yán)禁不接水管直排損毀路基邊坡。

(2)排出水體檢測合格后可直接排放。

5.11 水袋回收

(1)將排放干凈的水袋進(jìn)行清洗整理打包運(yùn)至倉庫，如方案中考慮一個工地多次循環(huán)利用的情況可周轉(zhuǎn)至下一個工作面繼續(xù)使用，但應(yīng)防止裝卸過程中尖銳物對水袋的劃傷。

(2)對路床底鋪設(shè)的防水薄膜及土工布進(jìn)行分類清理，沒有損壞的折疊打包以備下次使用，損毀無利用價值的集中清理，嚴(yán)禁工地范圍內(nèi)四處丟棄污染環(huán)境。

5.12 鋪筑精加工材料

(1)路床底清理完成后①平地機(jī)整平→②壓路機(jī)壓實→③檢測壓實度→③壓實度合格將原用于鋪設(shè)臨時施工便道精加工材料滿鋪于路床→④機(jī)械整平壓實→⑤檢測驗收。

(2)鋪筑時如原預(yù)估沉降值小于實際沉降值，原預(yù)留精加工材料會偏少，這時應(yīng)及時補(bǔ)充材料填筑至設(shè)計標(biāo)高。

5.13 路基驗收

按照規(guī)范及設(shè)計要求進(jìn)行路基的驗收。

6 效益分析

6.1 經(jīng)濟(jì)效益

(1)采用水袋堆載預(yù)壓技術(shù)施工。

新型水袋生產(chǎn)成本約76元/m2(預(yù)壓接觸面)，按循環(huán)利用4次計算約每次攤銷費(fèi)用19元/m2，土工布約1.5元/m2、防水薄膜約0.8元/m2。新型水袋布設(shè)及監(jiān)控維護(hù)費(fèi)等人工費(fèi)約3.8元/m2，注水及發(fā)電等設(shè)備費(fèi)用約0.4元/m2，材料轉(zhuǎn)場運(yùn)輸及輸雜費(fèi)約：2元/m2?？偤嫌嬞M(fèi)用約27.2元/m2(預(yù)壓接觸面)。

(2)采用土載預(yù)壓施工：土方采購運(yùn)至施工現(xiàn)場價(以南益高速第五合同段為例)：38.6元/m3，現(xiàn)場整平碾壓費(fèi)：4.8元/m3，挖除清理費(fèi)：23.2元/m3，總合計費(fèi)用約66.6元/m3。

按路基等載預(yù)壓計算每平方米用土1 m3計，每平方米節(jié)約66.6-27.2=39.4元/m2。

6.2 社會效益

采用傳統(tǒng)的土載預(yù)壓施工對施工機(jī)械、堆載土方需求量大，施工工序復(fù)雜繁瑣，成本高，影響當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。施工過程中的取土棄土造成水土流失，綠色植被破壞嚴(yán)重，運(yùn)輸過程產(chǎn)生大量揚(yáng)塵破壞空氣質(zhì)量，大量的土方機(jī)械使用產(chǎn)生污染氣體排放不利于節(jié)能環(huán)保。比起采用傳統(tǒng)的土載預(yù)壓施工方法采用本工法對自然環(huán)境保護(hù)更加合理，符合綠色公路建設(shè)理念，產(chǎn)生積極的社會影響。