高速公路軟弱路基水土聯(lián)合堆載預(yù)壓施工技術(shù)

吳雷

（張家口市公路施工管理處，河北 張家口 075000）

1 引言

高速公路項(xiàng)目施工中，常會遇到軟土路基，由于其穩(wěn)定性差、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低、容易變形，若不進(jìn)行有效的加固處理，高速公路在運(yùn)營一段時間后會出現(xiàn)不同程度的沉降變形， 長時間會引發(fā)路面病害問題， 極大地降低了公路行車的舒適性和安全性[1]。本文就軟土路基加固處理提出一種水土聯(lián)合堆載預(yù)壓施工技術(shù)，即將水袋堆載預(yù)壓和土方堆載預(yù)壓兩種技術(shù)相結(jié)合，改善軟土路基的同時加快施工進(jìn)度，節(jié)約成本。

2 工程概況

某高速公路項(xiàng)目全線長79.312 km， 雙向四車道設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計行車速度為100 km/h，路基寬度為25.5 m，瀝青混凝土路面。 該高速公路路基工程占比為42.8%，其中，路基填方以高填方為主， 填方最大高度為19.2 m， 總體填方量高達(dá)434 萬m3，其中，包含58.9 萬m3的軟土路基。為最大限度地降低公路運(yùn)營期間的路基沉降，節(jié)約運(yùn)營養(yǎng)護(hù)成本，建設(shè)單位擬采用水土聯(lián)合堆載預(yù)壓施工技術(shù)進(jìn)行軟土路基加固處理，并重點(diǎn)對水土聯(lián)合堆載預(yù)壓施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行研究分析。

3 水土聯(lián)合堆載預(yù)壓工程特性

水土聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù)主要是將水袋堆載預(yù)壓和土方堆載預(yù)壓兩種技術(shù)相結(jié)合。 在治理高速公路軟弱路基時，在路基表層分別堆載水袋陣列和精加工預(yù)留土， 將水袋和土方荷載換算比例控制為1∶1.7， 這樣可有效達(dá)到傳統(tǒng)土方堆載預(yù)壓的效果。 水土聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù)施工原理和要求具體如下。

1）為保證水袋裝車運(yùn)輸過程中可保證車輛通行正常，應(yīng)預(yù)留適當(dāng)大小的區(qū)域進(jìn)行土方堆載預(yù)壓， 同時也可用作水袋的運(yùn)輸裝車通道。

2）采用水土聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù)處理高速公路軟弱路基時，應(yīng)充分利用施工場地周邊的河流湖泊水源[2]。 通過水袋堆載預(yù)壓后，軟土路基內(nèi)部孔隙水不斷被排出，孔隙體積也不斷減小，從而促進(jìn)了軟土路基的沉降固結(jié)，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得到有效提高。

3）一般情況下，路基加固處理過程中常采用埋設(shè)測斜儀和沉降板的方式來觀測沉降，通過檢測得到的路基沉降量、水平位移、沉降速度等數(shù)據(jù)判斷軟土路基荷載預(yù)壓整體效果，以此得出是否滿足施工及設(shè)計要求。

4）水載預(yù)壓系統(tǒng)主要包括水泵、水袋以及水平儀等。 首先將水袋裝滿水， 結(jié)合施工及設(shè)計規(guī)范要求得出最佳水袋堆載預(yù)壓時間。 待預(yù)壓完畢后再將水袋內(nèi)的水逐漸排干，排出的水由排水溝匯入自然河流中。

4 水土聯(lián)合堆載預(yù)壓施工技術(shù)要點(diǎn)研究

4.1 準(zhǔn)備工作

結(jié)合室內(nèi)計算得出水土聯(lián)合堆載預(yù)壓的各項(xiàng)主要施工參數(shù)。 進(jìn)行水袋預(yù)壓之前，現(xiàn)場技術(shù)人員應(yīng)對路基橫坡坡度進(jìn)行合理調(diào)整，以確保水袋不發(fā)生側(cè)滑，且能向土石方堆載預(yù)壓施工區(qū)域方向傾斜， 路基頂部壓實(shí)度現(xiàn)場檢測合格后即可展開水袋堆載預(yù)壓施工。 水袋的質(zhì)量需提前檢測，檢測合格后方可投入使用，不合格的水袋嚴(yán)禁進(jìn)場使用。

4.2 施工放樣

現(xiàn)場技術(shù)人員需結(jié)合施工放樣得到合適的水土聯(lián)合堆載預(yù)壓位置，本項(xiàng)目中水袋長19 m，寬1.7 m，土袋的堆載預(yù)壓高度為9 m，并順著路基橫斷面進(jìn)行布設(shè)。 在水袋之間挖設(shè)深25 cm、寬35 cm 的排水溝，這樣能有效將預(yù)壓期間的地表水和雨水排出， 并結(jié)合實(shí)際情況在水袋上均勻鋪設(shè)防水土工布荷載預(yù)壓橫斷面和平面示意圖如圖1、圖2 所示。

圖1 預(yù)壓斷面圖

圖2 預(yù)壓平面圖

4.3 預(yù)壓土方填筑

結(jié)合此前計算得出的各項(xiàng)施工參數(shù)， 于路基單側(cè)9 m 寬的區(qū)域范圍內(nèi)展開土方填筑施工， 將其用作土方堆載預(yù)壓平臺和水袋堆載預(yù)壓通道[3]。

4.4 攤鋪水袋

現(xiàn)場技術(shù)人員應(yīng)在水袋攤鋪之前將路基表面的樹根、碎石等雜物清除，以免在施工過程中刺破水袋，且在堆載預(yù)壓區(qū)域內(nèi)進(jìn)行嚴(yán)格的現(xiàn)場管控，禁止外人隨意進(jìn)入。 提前在堆載預(yù)壓區(qū)域內(nèi)均勻鋪設(shè)防水土工布，以免積水長期浸泡、沖刷軟土路基。 進(jìn)行水袋攤鋪時，應(yīng)充分結(jié)合測量放樣定位碼設(shè)水袋，注意水袋的攤鋪、移動過程中不得破壞其質(zhì)量，待攤鋪完畢后現(xiàn)場人員需全面檢查水袋質(zhì)量， 若存在破損時應(yīng)及時予以修補(bǔ)或更換[4-5]。

4.5 水袋注水加載

結(jié)合水土堆載荷載換算得出，水袋的注水高度控制在2 m左右為宜，并選用2 臺離心式水泵進(jìn)行注水，注水流量不得低于20 m3/h，利用分流閥能一次性進(jìn)行2 條水袋的灌注，本項(xiàng)目注水次數(shù)為4 次，注水高度分別設(shè)定為0.5 m、1.0 m、1.5 m、2.0 m，每一次的注水間隔時間控制為6 h。

4.6 沉降穩(wěn)定觀測

路基回填階段應(yīng)做好必要的沉降觀測處理，且應(yīng)每回填1 層或2 層進(jìn)行一次沉降觀測。 另外，在水袋堆載預(yù)壓期間以及預(yù)壓完成后的前15 d 之內(nèi)進(jìn)行1 次/3 d 沉降觀測， 之后再進(jìn)行1 次/15 d 的沉降觀測，直至卸載為止。 現(xiàn)場技術(shù)人員應(yīng)對沉降觀測數(shù)據(jù)及時進(jìn)行總結(jié)分析， 并嚴(yán)格按照監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水袋注水速度調(diào)整，具體如表1 所示。 水袋堆載預(yù)壓高度增加時，配套的套管、測桿也需隨著接高，每節(jié)高度不得高于50 cm。 人工整平夯實(shí)測桿周邊填土，并選用電子水準(zhǔn)儀觀測沉降情況。 值得注意的是，施工過程中需保護(hù)好沉降板，嚴(yán)格按照先卸管后卸載、先加載后接管的順序展開施工。

表1 監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)表

4.7 橋面板鋪設(shè)

結(jié)合之前得出的觀測結(jié)果得出適當(dāng)?shù)乃演d預(yù)壓時間， 確保在3 個月內(nèi)每月的沉降量低于5 mm 時方可申請卸載，且及時報于監(jiān)理單位審核，經(jīng)合格后方可同意卸載。 采用隨車吊來進(jìn)行水袋的運(yùn)輸和包裝。

4.8 預(yù)壓土方卸載

土方堆載預(yù)壓施工中采用的土方經(jīng)卸載后可直接用于路基填料，且需嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行精加工，確保壓實(shí)度高于96%。

4.9 效益分析

利用水土聯(lián)合堆載預(yù)壓法能有效節(jié)約軟基處理成本，就地選用周邊區(qū)域水資源，且能避免土石方的采運(yùn)，這樣能降低大型施工機(jī)械設(shè)備的投入，在保護(hù)環(huán)境的同時節(jié)約成本。

5 結(jié)語

本文就高速公路軟弱路基水土聯(lián)合堆載預(yù)壓施工技術(shù)進(jìn)行研究，圍繞實(shí)際高速公路軟土路基處理工程展開論述，分別闡述了水土聯(lián)合堆載預(yù)壓施工技術(shù)工程特性、施工技術(shù)要點(diǎn)，并對其施工經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析。 研究結(jié)果表明，采用水土聯(lián)合堆載預(yù)壓施工技術(shù)能有效改善軟土路基不均勻沉降變形問題，提高路基的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，節(jié)約工程成本。