高速公路软土路基水袋堆载预压施工监理

彭启林

(广东华路交通科技有限公司，广州 510420)

0 概述

广东兴宁至汕尾高速公路汕尾段T3合同段(K10+600～K16+100)位于广东省汕尾市境内，途经海丰县可塘镇、星都镇经济开发区、陆丰县潭西镇，路线里程长度5.5km。

路线区域内几乎均有软土存在，软土埋深约0～10.2m，处理深度约4.3～21.0m，主要为淤泥质细砂、淤泥质粉质粘土，具有含水量高、高孔隙性、低渗透性、高压缩性、低抗剪强度、较显著的触变性和蠕变性等不良特性。软土路基起讫里程为K11+483～K16+100, 其中软基处理段共1 945.2m，袋装砂井2 391 661m，管桩80 534m，A型素砼桩210 166m。软基预压荷载设计为等载预压，预压高度约为0.9m。预压土方总计26.5万m3，其中路基顶面等载预压土方共19.2万m3，路侧超宽填筑预压土方共7.3万m3。

1 常规填土堆载预压

1.1 填土堆载工艺

路床顶层填筑后开始预压堆载土方填筑，按松铺30cm一层进行填筑，一直填至设计堆载高度。每层均须采用灌砂法检测压实度，压实标准不得低于路床填筑的规范要求。

堆载预压填筑过程中，同步进行路基的竖向沉降及横向位移观测，预压时间正常一般不小于3个月，具体卸载时间根据观测结果绘制的工后沉降曲线，确认沉降稳定后方可卸载。

1.2 堆载土卸载

具备卸载条件后，由挖掘机挖至路床顶面，自卸汽车运输至指定的弃土场，卸载完成后采用平地机对路床顶面重新进行刮平修整，自检合格后申请路槽交验。

1.3 填土堆载监理控制要点

(1)堆载预压填料不得使用淤泥土或含垃圾杂物的填料，填筑过程应按照设计要求或采取有效措施防止预压土污染已填筑好的路基。

(2)预压荷载不小于设计荷载。

(3)预压土的宽度和坡度应满足设计要求。

(4)预压土必须按上路床施工要求进行填筑，堆载预压土顶面应平整。

(5)堆载预压土施工时应保护好沉降观测设施。

(6)堆载预压土的填筑速率应符合设计要求，保证路堤安全稳定。

(7)由于堆载预压时间较长，为防止雨水对路堤的侵害，应在预压土顶面设置4%的排水横坡，侧坡做好临时排水系统。

(8)采取有效措施，防止可能对填筑好的路基带来其他的污染。

2 新型水袋堆载预压

广东省兴宁至汕尾高速公路汕尾段T3合同段所在区域主要为冲积平原，沿海地区目前土地资源匮乏，国家强化环保治理工作，原则上不允许对植被覆盖山体进行开挖，路基施工时连借方填料都难以满足调配，严重制约路基施工进度。且后期卸载时间长，成本较高，弃土时也会对周边环境造成影响。此外，借土加载、卸载预压土均须穿越地方道路，交通组织安全风险也较高。经多方调研论证后，本项目软土路基堆载预压采用新型水袋堆载预压。

2.1 水袋堆载工艺

路堤填筑至96区顶面，人工对路基表面带棱角石块等坚硬物进行清理，确保水袋充水后不被刺破。

路基预压路段沿纵向连续布满加载密封水袋，按照需预压的路段均匀布置，隔袋进行注水，利用当地丰富的水资源，水泵蓄水加载；注水加载需分级进行加载，根据现场模拟路基土加载形式，结合第三方沉降观测数据进行水加载。加载期间的沉降速率控制在8mm/d以内，水平位移不大于5mm/d，连续观测3～5d(沉降速率控制加水时间及速度)。

2.2 水袋结构

本工程路基堆载水袋材料均采用PVC，材质安全可靠，加工工艺、施工工艺成熟，水袋结构合理、操作方便。路基堆载水袋由密封PVC水囊层、进出水阀门组成，定型产品如图1所示。

图1 水袋结构

产品尺寸：根据路基堆载荷载要求，结合柔性水袋充水后受力形态，密封水袋尺寸长度L根据路基实际宽度定制、宽5m，高度根据实际情况而定的椭圆形结构，水袋与水袋之间堆放衔接紧密，紧密度达到90%，具体尺寸可根据实际情况调整。

根据设计要求，T3合同段等载预压高度为0.9m，等载预压置换断面面积为26×0.9=23.4m2,按预压土1.9t/m3计算，路线每1延米加载荷载为：23.4×1.9×1=44.46t;置换成水袋法：水袋高度为44.46/26/1=1.71m，水袋加载荷载可满足预压要求。

2.3 水袋材质

水袋囊体橡胶采用天然橡胶+丁苯橡胶，抗拉强度不小于18MPa，抗老化、抗紫外线性能较好。

材料采用EE150型帘子布为聚酯纤维，经向破断力强度不小于175N/mm，纬向破断力强度不小于60N/mm；纬向抗拉强度不小于70N/mm，经向强度不小于185N/mm；囊体材料搭接5cm，接头抗拉强度等同母材。

2.4 水袋施工前现场注意事项

(1)水袋施工前，路基两侧应设置50cm高的拦水埂，避免雨水来临季节对边坡造成损害。

(2)路基边坡需按现场实际情况每50m设置急流槽，路床盲沟需与急流槽贯通完好，急流槽与路基边沟顺接畅通。

图2 路基水袋堆载布置

3 水袋堆载特点及监理控制要点

3.1 水袋预压

土工布铺设，因设计路床顶为未筛分的碎石，碎石层铺设完成后，经检测压实度合格后，利用人工对碎石层顶面尖锐突出的碎石进行找平。为防止水袋预压期间碎石对水袋造成损坏，在碎石层顶面沿路线纵向铺设一层土工布。

3.2 水袋布置

土工布铺设完成后，根据水袋设计宽度在土工布上采用墨线按照水袋宽度<20cm进行标记(5m宽水袋间距按4.8m控制、10m宽水袋按9.8m控制)，防止水袋摆放位置不均，导致水袋交错，并保证水袋贴合紧密。人工配合机械将水袋吊运至指定区域摆放。

水袋吊运完成后，将水袋摊开，布置平整，采用高压风机对水袋内逐个充气，确保水袋完全摊开。

3.3 水袋加载

水袋预压路段沿纵向连续布满加载密封水袋，均匀布置后隔袋进行注水，利用当地丰富的水资源，水泵蓄水加载。注水加载采用分级加载，结合沉降观测数据进行水加载。加载期间按设计要求沉降速率控制在8mm/d以内，水平位移不大于5mm/d，连续观测3～5d(沉降速率控制加水时间及速度)。并根据《公路路基施工技术规范》JTG F10-2006关于软土地区路堤施工填筑的要求，路堤中心线地面沉降速率每昼夜不大于10～15mm，坡脚水平位移速率每昼夜不大于5mm。加载高度按照每层30cm预压土置换成水的加载高度0.57m，等载预压总高度为1.71m。本标段水袋加载按三级进行加载。

图3 水袋加载预压路基

3.4 水袋加载监控

水袋加载预压前，对已埋设沉降观测点的标高进行测量，确定加载前的沉降值。为确保水袋加载大面积施工，按“首件制”要求，试验段于2018年5月15日开始进行加载，5月17日第一级加载完毕；加载完毕后，每天对沉降观测点进行检测，至5月20日，连续观测3d，沉降速率均≤2mm/d，满足设计加载沉降速率控制要求后，开始第二次加载。具体的沉降数据见表1。

表1 第一级加载沉降观测数据

5月21日进行第二次加载，5月23日加载完毕；至5月26日，连续观测3d，沉降速率≤3mm/d，满足设计加载沉降速率控制要求，并开始第三次加载，具体沉降数据见表2。

表2 第二级加载沉降观测数据

5月27日进行第三级加载，5月29日加载完成，实现等载预压施工并对后续三天的沉降量实时监测，至6月1日，连续观测3d，沉降速率≤3mm/d，监测数据见表3。

表3 第三级加载沉降观测数据

(续表3)

为了进一步验证预压效果，经参建各方研讨，对试验段进行超载预压，预压高度初定2m。2018年6月14日开始继续加载，6月15日加载完成，完成后对水袋的高度进行量测，实际高度为2.05m。加载完成后5d对沉降观测点进行监测，沉降速率≤2mm/d，监测数据见表4。

表4 超载预压沉降观测数据

3.5 施工监理技术问题与处理方案

(1)加载预压阶段由于袋重增加，碎石层顶面尖锐碎石过多，导致水袋磨损；个别横向排水盲沟没有与临时急流槽对应，导致雨季来临时盲沟出水口下路基边坡冲刷较为严重。

处理方案：(1)要求施工人员立即将水袋的水排放，并由人工将碎石层进行找平后，更换新的水袋，完成加载。96区碎石顶面在人工找平的同时需增设一层土工布，避免造成水袋破裂对路基预压效果造成隐患。

(2)对没有与临时急流槽对应的横向排水盲沟出水口下方，用塑料布施作成临时急流槽，利于盲沟排水。软土路基段落临时急流槽须与永久急流槽对应，确保在施工横向排水盲沟时出水口与临时急流槽顺接，避免在预压期间雨水来盲沟排水对路基造成损害。

4 结语

(1)水袋堆载施工过程沉降量方面， K15+550左幅累计沉降量为33mm，K15+550中累计沉降量为30mm，K15+550右幅累计沉降量为30mm。路基左、右幅沉降平均速率方面，各堆载阶段均<1.17mm/d，平均沉降速率为1.07mm/d，满足设计加载沉降速率控制要求。

(2)相对于土方堆载来说，水袋堆载具有一定的优势。如堆载成本，水袋堆载的施工成本为1.4万元/个，用水782元；而相应的土方堆载施工成本需2.1万元，约节省30%。水袋还可以充分利用，使用寿命为1～2年。水袋堆载具有一定的社会效益，因为土方会对周围植被造成破坏，甚至可能影响水体、山体的稳定。部分地区为保护区，需要进行水土保持，或者为不同辖区的交接区，无法进行及时的审批，土方的施工成本更高。

(3)土方的挖掘、运输和施工工期为14d，水袋从运输到施工，工期为7d，工期缩短50%。实践表明，水袋在第一、第二和第三次的堆载效果与土方一致。另外，在暴雨等极端天气下，水袋的稳定性更强，而土方的稳定性相对较弱，需要进行后期的修复和调整。软土路基沉降观测需要进行连续3d观测，土方一旦出现问题，需要进行重新观测，进一步增加了施工时间。