彭啟林

(廣東華路交通科技有限公司，廣州 510420)

0 概述

廣東興寧至汕尾高速公路汕尾段T3合同段(K10+600～K16+100)位于廣東省汕尾市境內(nèi)，途經(jīng)海豐縣可塘鎮(zhèn)、星都鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、陸豐縣潭西鎮(zhèn)，路線里程長(zhǎng)度5.5km。

路線區(qū)域內(nèi)幾乎均有軟土存在，軟土埋深約0～10.2m，處理深度約4.3～21.0m，主要為淤泥質(zhì)細(xì)砂、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，具有含水量高、高孔隙性、低滲透性、高壓縮性、低抗剪強(qiáng)度、較顯著的觸變性和蠕變性等不良特性。軟土路基起訖里程為K11+483～K16+100, 其中軟基處理段共1 945.2m，袋裝砂井2 391 661m，管樁80 534m，A型素砼樁210 166m。軟基預(yù)壓荷載設(shè)計(jì)為等載預(yù)壓，預(yù)壓高度約為0.9m。預(yù)壓土方總計(jì)26.5萬m3，其中路基頂面等載預(yù)壓土方共19.2萬m3，路側(cè)超寬填筑預(yù)壓土方共7.3萬m3。

1 常規(guī)填土堆載預(yù)壓

1.1 填土堆載工藝

路床頂層填筑后開始預(yù)壓堆載土方填筑，按松鋪30cm一層進(jìn)行填筑，一直填至設(shè)計(jì)堆載高度。每層均須采用灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度，壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)不得低于路床填筑的規(guī)范要求。

堆載預(yù)壓填筑過程中，同步進(jìn)行路基的豎向沉降及橫向位移觀測(cè)，預(yù)壓時(shí)間正常一般不小于3個(gè)月，具體卸載時(shí)間根據(jù)觀測(cè)結(jié)果繪制的工后沉降曲線，確認(rèn)沉降穩(wěn)定后方可卸載。

1.2 堆載土卸載

具備卸載條件后，由挖掘機(jī)挖至路床頂面，自卸汽車運(yùn)輸至指定的棄土場(chǎng)，卸載完成后采用平地機(jī)對(duì)路床頂面重新進(jìn)行刮平修整，自檢合格后申請(qǐng)路槽交驗(yàn)。

1.3 填土堆載監(jiān)理控制要點(diǎn)

(1)堆載預(yù)壓填料不得使用淤泥土或含垃圾雜物的填料，填筑過程應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求或采取有效措施防止預(yù)壓土污染已填筑好的路基。

(2)預(yù)壓荷載不小于設(shè)計(jì)荷載。

(3)預(yù)壓土的寬度和坡度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

(4)預(yù)壓土必須按上路床施工要求進(jìn)行填筑，堆載預(yù)壓土頂面應(yīng)平整。

(5)堆載預(yù)壓土施工時(shí)應(yīng)保護(hù)好沉降觀測(cè)設(shè)施。

(6)堆載預(yù)壓土的填筑速率應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，保證路堤安全穩(wěn)定。

(7)由于堆載預(yù)壓時(shí)間較長(zhǎng)，為防止雨水對(duì)路堤的侵害，應(yīng)在預(yù)壓土頂面設(shè)置4%的排水橫坡，側(cè)坡做好臨時(shí)排水系統(tǒng)。

(8)采取有效措施，防止可能對(duì)填筑好的路基帶來其他的污染。

2 新型水袋堆載預(yù)壓

廣東省興寧至汕尾高速公路汕尾段T3合同段所在區(qū)域主要為沖積平原，沿海地區(qū)目前土地資源匱乏，國(guó)家強(qiáng)化環(huán)保治理工作，原則上不允許對(duì)植被覆蓋山體進(jìn)行開挖，路基施工時(shí)連借方填料都難以滿足調(diào)配，嚴(yán)重制約路基施工進(jìn)度。且后期卸載時(shí)間長(zhǎng)，成本較高，棄土?xí)r也會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成影響。此外，借土加載、卸載預(yù)壓土均須穿越地方道路，交通組織安全風(fēng)險(xiǎn)也較高。經(jīng)多方調(diào)研論證后，本項(xiàng)目軟土路基堆載預(yù)壓采用新型水袋堆載預(yù)壓。

2.1 水袋堆載工藝

路堤填筑至96區(qū)頂面，人工對(duì)路基表面帶棱角石塊等堅(jiān)硬物進(jìn)行清理，確保水袋充水后不被刺破。

路基預(yù)壓路段沿縱向連續(xù)布滿加載密封水袋，按照需預(yù)壓的路段均勻布置，隔袋進(jìn)行注水，利用當(dāng)?shù)刎S富的水資源，水泵蓄水加載；注水加載需分級(jí)進(jìn)行加載，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)模擬路基土加載形式，結(jié)合第三方沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行水加載。加載期間的沉降速率控制在8mm/d以內(nèi)，水平位移不大于5mm/d，連續(xù)觀測(cè)3～5d(沉降速率控制加水時(shí)間及速度)。

2.2 水袋結(jié)構(gòu)

本工程路基堆載水袋材料均采用PVC，材質(zhì)安全可靠，加工工藝、施工工藝成熟，水袋結(jié)構(gòu)合理、操作方便。路基堆載水袋由密封PVC水囊層、進(jìn)出水閥門組成，定型產(chǎn)品如圖1所示。

圖1 水袋結(jié)構(gòu)

產(chǎn)品尺寸：根據(jù)路基堆載荷載要求，結(jié)合柔性水袋充水后受力形態(tài)，密封水袋尺寸長(zhǎng)度L根據(jù)路基實(shí)際寬度定制、寬5m，高度根據(jù)實(shí)際情況而定的橢圓形結(jié)構(gòu)，水袋與水袋之間堆放銜接緊密，緊密度達(dá)到90%，具體尺寸可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，T3合同段等載預(yù)壓高度為0.9m，等載預(yù)壓置換斷面面積為26×0.9=23.4m2,按預(yù)壓土1.9t/m3計(jì)算，路線每1延米加載荷載為：23.4×1.9×1=44.46t;置換成水袋法：水袋高度為44.46/26/1=1.71m，水袋加載荷載可滿足預(yù)壓要求。

2.3 水袋材質(zhì)

水袋囊體橡膠采用天然橡膠+丁苯橡膠，抗拉強(qiáng)度不小于18MPa，抗老化、抗紫外線性能較好。

材料采用EE150型簾子布為聚酯纖維，經(jīng)向破斷力強(qiáng)度不小于175N/mm，緯向破斷力強(qiáng)度不小于60N/mm；緯向抗拉強(qiáng)度不小于70N/mm，經(jīng)向強(qiáng)度不小于185N/mm；囊體材料搭接5cm，接頭抗拉強(qiáng)度等同母材。

2.4 水袋施工前現(xiàn)場(chǎng)注意事項(xiàng)

(1)水袋施工前，路基兩側(cè)應(yīng)設(shè)置50cm高的攔水埂，避免雨水來臨季節(jié)對(duì)邊坡造成損害。

(2)路基邊坡需按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況每50m設(shè)置急流槽，路床盲溝需與急流槽貫通完好，急流槽與路基邊溝順接暢通。

圖2 路基水袋堆載布置

3 水袋堆載特點(diǎn)及監(jiān)理控制要點(diǎn)

3.1 水袋預(yù)壓

土工布鋪設(shè)，因設(shè)計(jì)路床頂為未篩分的碎石，碎石層鋪設(shè)完成后，經(jīng)檢測(cè)壓實(shí)度合格后，利用人工對(duì)碎石層頂面尖銳突出的碎石進(jìn)行找平。為防止水袋預(yù)壓期間碎石對(duì)水袋造成損壞，在碎石層頂面沿路線縱向鋪設(shè)一層土工布。

3.2 水袋布置

土工布鋪設(shè)完成后，根據(jù)水袋設(shè)計(jì)寬度在土工布上采用墨線按照水袋寬度<20cm進(jìn)行標(biāo)記(5m寬水袋間距按4.8m控制、10m寬水袋按9.8m控制)，防止水袋擺放位置不均，導(dǎo)致水袋交錯(cuò)，并保證水袋貼合緊密。人工配合機(jī)械將水袋吊運(yùn)至指定區(qū)域擺放。

水袋吊運(yùn)完成后，將水袋攤開，布置平整，采用高壓風(fēng)機(jī)對(duì)水袋內(nèi)逐個(gè)充氣，確保水袋完全攤開。

3.3 水袋加載

水袋預(yù)壓路段沿縱向連續(xù)布滿加載密封水袋，均勻布置后隔袋進(jìn)行注水，利用當(dāng)?shù)刎S富的水資源，水泵蓄水加載。注水加載采用分級(jí)加載，結(jié)合沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行水加載。加載期間按設(shè)計(jì)要求沉降速率控制在8mm/d以內(nèi)，水平位移不大于5mm/d，連續(xù)觀測(cè)3～5d(沉降速率控制加水時(shí)間及速度)。并根據(jù)《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》JTG F10-2006關(guān)于軟土地區(qū)路堤施工填筑的要求，路堤中心線地面沉降速率每晝夜不大于10～15mm，坡腳水平位移速率每晝夜不大于5mm。加載高度按照每層30cm預(yù)壓土置換成水的加載高度0.57m，等載預(yù)壓總高度為1.71m。本標(biāo)段水袋加載按三級(jí)進(jìn)行加載。

圖3 水袋加載預(yù)壓路基

3.4 水袋加載監(jiān)控

水袋加載預(yù)壓前，對(duì)已埋設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，確定加載前的沉降值。為確保水袋加載大面積施工，按“首件制”要求，試驗(yàn)段于2018年5月15日開始進(jìn)行加載，5月17日第一級(jí)加載完畢；加載完畢后，每天對(duì)沉降觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，至5月20日，連續(xù)觀測(cè)3d，沉降速率均≤2mm/d，滿足設(shè)計(jì)加載沉降速率控制要求后，開始第二次加載。具體的沉降數(shù)據(jù)見表1。

表1 第一級(jí)加載沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)

5月21日進(jìn)行第二次加載，5月23日加載完畢；至5月26日，連續(xù)觀測(cè)3d，沉降速率≤3mm/d，滿足設(shè)計(jì)加載沉降速率控制要求，并開始第三次加載，具體沉降數(shù)據(jù)見表2。

表2 第二級(jí)加載沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)

5月27日進(jìn)行第三級(jí)加載，5月29日加載完成，實(shí)現(xiàn)等載預(yù)壓施工并對(duì)后續(xù)三天的沉降量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，至6月1日，連續(xù)觀測(cè)3d，沉降速率≤3mm/d，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表3。

表3 第三級(jí)加載沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)

(續(xù)表3)

為了進(jìn)一步驗(yàn)證預(yù)壓效果，經(jīng)參建各方研討，對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行超載預(yù)壓，預(yù)壓高度初定2m。2018年6月14日開始繼續(xù)加載，6月15日加載完成，完成后對(duì)水袋的高度進(jìn)行量測(cè)，實(shí)際高度為2.05m。加載完成后5d對(duì)沉降觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，沉降速率≤2mm/d，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表4。

表4 超載預(yù)壓沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)

3.5 施工監(jiān)理技術(shù)問題與處理方案

(1)加載預(yù)壓階段由于袋重增加，碎石層頂面尖銳碎石過多，導(dǎo)致水袋磨損；個(gè)別橫向排水盲溝沒有與臨時(shí)急流槽對(duì)應(yīng)，導(dǎo)致雨季來臨時(shí)盲溝出水口下路基邊坡沖刷較為嚴(yán)重。

處理方案：(1)要求施工人員立即將水袋的水排放，并由人工將碎石層進(jìn)行找平后，更換新的水袋，完成加載。96區(qū)碎石頂面在人工找平的同時(shí)需增設(shè)一層土工布，避免造成水袋破裂對(duì)路基預(yù)壓效果造成隱患。

(2)對(duì)沒有與臨時(shí)急流槽對(duì)應(yīng)的橫向排水盲溝出水口下方，用塑料布施作成臨時(shí)急流槽，利于盲溝排水。軟土路基段落臨時(shí)急流槽須與永久急流槽對(duì)應(yīng)，確保在施工橫向排水盲溝時(shí)出水口與臨時(shí)急流槽順接，避免在預(yù)壓期間雨水來盲溝排水對(duì)路基造成損害。

4 結(jié)語

(1)水袋堆載施工過程沉降量方面， K15+550左幅累計(jì)沉降量為33mm，K15+550中累計(jì)沉降量為30mm，K15+550右幅累計(jì)沉降量為30mm。路基左、右幅沉降平均速率方面，各堆載階段均<1.17mm/d，平均沉降速率為1.07mm/d，滿足設(shè)計(jì)加載沉降速率控制要求。

(2)相對(duì)于土方堆載來說，水袋堆載具有一定的優(yōu)勢(shì)。如堆載成本，水袋堆載的施工成本為1.4萬元/個(gè)，用水782元；而相應(yīng)的土方堆載施工成本需2.1萬元，約節(jié)省30%。水袋還可以充分利用，使用壽命為1～2年。水袋堆載具有一定的社會(huì)效益，因?yàn)橥练綍?huì)對(duì)周圍植被造成破壞，甚至可能影響水體、山體的穩(wěn)定。部分地區(qū)為保護(hù)區(qū)，需要進(jìn)行水土保持，或者為不同轄區(qū)的交接區(qū)，無法進(jìn)行及時(shí)的審批，土方的施工成本更高。

(3)土方的挖掘、運(yùn)輸和施工工期為14d，水袋從運(yùn)輸?shù)绞┕?，工期?d，工期縮短50%。實(shí)踐表明，水袋在第一、第二和第三次的堆載效果與土方一致。另外，在暴雨等極端天氣下，水袋的穩(wěn)定性更強(qiáng)，而土方的穩(wěn)定性相對(duì)較弱，需要進(jìn)行后期的修復(fù)和調(diào)整。軟土路基沉降觀測(cè)需要進(jìn)行連續(xù)3d觀測(cè)，土方一旦出現(xiàn)問題，需要進(jìn)行重新觀測(cè)，進(jìn)一步增加了施工時(shí)間。