高速公路軟弱路基水土聯(lián)合堆載預壓施工技術

吳雷

（張家口市公路施工管理處，河北 張家口 075000）

1 引言

高速公路項目施工中，常會遇到軟土路基，由于其穩(wěn)定性差、結構強度低、容易變形，若不進行有效的加固處理，高速公路在運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)合堆載預壓施工技術，即將水袋堆載預壓和土方堆載預壓兩種技術相結合，改善軟土路基的同時加快施工進度，節(jié)約成本。

2 工程概況

某高速公路項目全線長79.312 km， 雙向四車道設計標準，設計行車速度為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營期間的路基沉降，節(jié)約運營養(yǎng)護成本，建設單位擬采用水土聯(lián)合堆載預壓施工技術進行軟土路基加固處理，并重點對水土聯(lián)合堆載預壓施工技術要點進行研究分析。

3 水土聯(lián)合堆載預壓工程特性

水土聯(lián)合堆載預壓技術主要是將水袋堆載預壓和土方堆載預壓兩種技術相結合。 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， 這樣可有效達到傳統(tǒng)土方堆載預壓的效果。 水土聯(lián)合堆載預壓技術施工原理和要求具體如下。

1）為保證水袋裝車運輸過程中可保證車輛通行正常，應預留適當大小的區(qū)域進行土方堆載預壓， 同時也可用作水袋的運輸裝車通道。

2）采用水土聯(lián)合堆載預壓技術處理高速公路軟弱路基時，應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，從而促進了軟土路基的沉降固結，其結構強度得到有效提高。

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壓整體效果，以此得出是否滿足施工及設計要求。

4）水載預壓系統(tǒng)主要包括水泵、水袋以及水平儀等。 首先將水袋裝滿水， 結合施工及設計規(guī)范要求得出最佳水袋堆載預壓時間。 待預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)合堆載預壓施工技術要點研究

4.1 準備工作

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

4.2 施工放樣

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

圖1 預壓斷面圖

圖2 預壓平面圖

4.3 預壓土方填筑

結合此前計算得出的各項施工參數(shù)， 于路基單側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壓平臺和水袋堆載預壓通道[3]。

4.4 攤鋪水袋

現(xiàn)場技術人員應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，且在堆載預壓區(qū)域內(nèi)進行嚴格的現(xiàn)場管控，禁止外人隨意進入。 提前在堆載預壓區(qū)域內(nèi)均勻鋪設防水土工布，以免積水長期浸泡、沖刷軟土路基。 進行水袋攤鋪時，應充分結合測量放樣定位碼設水袋，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， 若存在破損時應及時予以修補或更換[4-5]。

4.5 水袋注水加載

結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 臺離心式水泵進行注水，注水流量不得低于20 m3/h，利用分流閥能一次性進行2 條水袋的灌注，本項目注水次數(shù)為4 次，注水高度分別設定為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

路基回填階段應做好必要的沉降觀測處理，且應每回填1 層或2 層進行一次沉降觀測。 另外，在水袋堆載預壓期間以及預壓完成后的前15 d 之內(nèi)進行1 次/3 d 沉降觀測， 之后再進行1 次/15 d 的沉降觀測，直至卸載為止。 現(xiàn)場技術人員應對沉降觀測數(shù)據(jù)及時進行總結分析， 并嚴格按照監(jiān)測控制標準進行水袋注水速度調(diào)整，具體如表1 所示。 水袋堆載預壓高度增加時，配套的套管、測桿也需隨著接高，每節(jié)高度不得高于50 cm。 人工整平夯實測桿周邊填土，并選用電子水準儀觀測沉降情況。 值得注意的是，施工過程中需保護好沉降板，嚴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)測控制標準表

4.7 橋面板鋪設

結合之前得出的觀測結果得出適當?shù)乃演d預壓時間， 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。 采用隨車吊來進行水袋的運輸和包裝。

4.8 預壓土方卸載

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

4.9 效益分析

利用水土聯(lián)合堆載預壓法能有效節(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，這樣能降低大型施工機械設備的投入，在保護環(huán)境的同時節(jié)約成本。

5 結語

本文就高速公路軟弱路基水土聯(lián)合堆載預壓施工技術進行研究，圍繞實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)合堆載預壓施工技術工程特性、施工技術要點，并對其施工經(jīng)濟效益進行分析。 研究結果表明，采用水土聯(lián)合堆載預壓施工技術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)定性和結構強度，節(jié)約工程成本。