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(容重換算)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的堆土預(yù)壓達到設(shè)計及規(guī)范要求同等效果，既有效的保護了水土資源又節(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、適宜于高速公路建設(shè)大范圍推廣。

2 工法特點

(1)節(jié)能環(huán)保：本工法無需大規(guī)模外運土方，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，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，中途無需補水。

(3)適應(yīng)性強：新型水袋經(jīng)過抗高低溫測試，對露天環(huán)境適用性強，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械，經(jīng)濟性價比高。

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(容重換算)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)容重換算得水袋注水高度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

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行壓實，壓實度達到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，用石灰作出標記，并根據(jù)坐標放樣找出預(yù)埋的沉降觀測點位置。

5.3 填筑施工便道

(1)在石灰線標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 沉降觀測點接出

(1)根據(jù)原測量放樣已找出的沉降觀測點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，用小型機具進行夯實。

5.5 鋪設(shè)防水薄膜

(1)對路床底進行檢查清除尖銳物。

(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，首先使用裝載機吊運至鋪設(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。因為大多數(shù)沉降觀測點都是以整樁號坐標布置，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)分多次加水達到設(shè)計值。

5.9 安裝監(jiān)控設(shè)備進行沉降觀測

(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)人員進入，及時報警。

(2)預(yù)壓期間應(yīng)對路基沉降變形進行連續(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，也可從進水閥一側(cè)排出，嚴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行清洗整理打包運至倉庫，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平地機整平→②壓路機壓實→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)及時補充材料填筑至設(shè)計標高。

5.13 路基驗收

按照規(guī)范及設(shè)計要求進行路基的驗收。

6 效益分析

6.1 經(jīng)濟效益

(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)控維護費等人工費約3.8元/m2，注水及發(fā)電等設(shè)備費用約0.4元/m2，材料轉(zhuǎn)場運輸及輸雜費約：2元/m2。總合計費用約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：4.8元/m3，挖除清理費：23.2元/m3，總合計費用約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)壓施工對施工機械、堆載土方需求量大，施工工序復(fù)雜繁瑣，成本高，影響當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。施工過程中的取土棄土造成水土流失，綠色植被破壞嚴重，運輸過程產(chǎn)生大量揚塵破壞空氣質(zhì)量，大量的土方機械使用產(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。