吳雷
(張家口市公路施工管理處,河北 張家口 075000)
高速公路項(xiàng)目施工中,常會(huì)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(yíng)一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)不同程度的沉降變形, 長(zhǎng)時(shí)間會(huì)引發(fā)路面病害問(wèn)題, 極大地降低了公路行車(chē)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(shí)加快施工進(jìn)度,節(jié)約成本。
某高速公路項(xiàng)目全線長(zhǎng)79.312 km, 雙向四車(chē)道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)行車(chē)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(wàn)m3,其中,包含58.9 萬(wàn)m3的軟土路基。為最大限度地降低公路運(yùn)營(yíng)期間的路基沉降,節(jié)約運(yùn)營(yíng)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(duì)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。
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(shí),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(chē)運(yùn)輸過(guò)程中可保證車(chē)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(shí)也可用作水袋的運(yùn)輸裝車(chē)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(shí),應(yīng)充分利用施工場(chǎng)地周邊的河流湖泊水源[2]。 通過(guò)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(guò)程中常采用埋設(shè)測(cè)斜儀和沉降板的方式來(lái)觀測(cè)沉降,通過(guò)檢測(cè)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(jì)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(jì)規(guī)范要求得出最佳水袋堆載預(yù)壓時(shí)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。
結(jié)合室內(nèi)計(jì)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(chǎng)技術(shù)人員應(yīng)對(duì)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(chǎng)檢測(cè)合格后即可展開(kāi)水袋堆載預(yù)壓施工。 水袋的質(zhì)量需提前檢測(cè),檢測(cè)合格后方可投入使用,不合格的水袋嚴(yán)禁進(jìn)場(chǎng)使用。
現(xiàn)場(chǎng)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(zhǎng)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
結(jié)合此前計(jì)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(kāi)土方填筑施工, 將其用作土方堆載預(yù)壓平臺(tái)和水袋堆載預(yù)壓通道[3]。
現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員應(yīng)在水袋攤鋪之前將路基表面的樹(shù)根、碎石等雜物清除,以免在施工過(guò)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(chǎng)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(zhǎng)期浸泡、沖刷軟土路基。 進(jìn)行水袋攤鋪時(shí),應(yīng)充分結(jié)合測(cè)量放樣定位碼設(shè)水袋,注意水袋的攤鋪、移動(dòng)過(guò)程中不得破壞其質(zhì)量,待攤鋪完畢后現(xiàn)場(chǎng)人員需全面檢查水袋質(zhì)量, 若存在破損時(shí)應(yīng)及時(shí)予以修補(bǔ)或更換[4-5]。
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(tái)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(shí)間控制為6 h。
路基回填階段應(yīng)做好必要的沉降觀測(cè)處理,且應(yīng)每回填1 層或2 層進(jìn)行一次沉降觀測(cè)。 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(cè), 之后再進(jìn)行1 次/15 d 的沉降觀測(cè),直至卸載為止。 現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員應(yīng)對(duì)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行總結(jié)分析, 并嚴(yán)格按照監(jiān)測(cè)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(shí),配套的套管、測(cè)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(cè)桿周邊填土,并選用電子水準(zhǔn)儀觀測(cè)沉降情況。 值得注意的是,施工過(guò)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(kāi)施工。
表1 監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)表
結(jié)合之前得出的觀測(cè)結(jié)果得出適當(dāng)?shù)乃演d預(yù)壓時(shí)間, 確保在3 個(gè)月內(nèi)每月的沉降量低于5 mm 時(shí)方可申請(qǐng)卸載,且及時(shí)報(bào)于監(jiān)理單位審核,經(jīng)合格后方可同意卸載。 采用隨車(chē)吊來(lái)進(jìn)行水袋的運(yùn)輸和包裝。
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%。
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(shí)節(jié)約成本。
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(kāi)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(duì)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(wèn)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。