水载预压施工技术在软土路基施工中的应用研究

牟江钱

（贵州桥梁建设集团有限责任公司，贵州 贵阳 550001）

0 引言

软土路基施工效果直接决定公路质量。随着交通荷载增加，软土路基易沉降变形或塌陷，威胁道路交通安全，需采用软土路基加固措施，以提升路基强度。路面堆载为提高软土路基稳定性常用手段，该方案可加速挤压软土路基孔隙内水分，促进地基排水固结，增强其稳定性。填石堆载、填土堆载为传统软土路基预压施工常用方案，需消耗大量土方、石方，不利于生态环保。本文针对拥有丰富水源的施工环境，提出在土路基预压施工环节应用水载预压技术。

1 水载预压原理及工艺流程

1.1 原理

（1）基本原理

水载预压为软土路基预压施工环节主要手段之一，广泛应用于水资源丰富区域，借助大型密封水袋，以水作为重量荷载预压软土路基3～6个月，从而压实软土路基孔隙，排出孔隙水分，使其沉降固结，增强软土路基强度及稳定性，改善其荷载性能。

（2）施工质量检测措施

①沉降板预埋，斜管数据观测；

②监控测量沉降速率、沉降量、水平位移量；

③施工注意事项：前进方向保留8m×1.6m土载预压区域，作为土料存放区域，并为水载预压施工环节车辆通过、物料装卸提供空间，该区域存放的土料同步用作路基精加工层填筑。

（3）施工技术要点

①水载预压系统包括水泵、水准仪、预压水袋；

②施工要点包括路基填筑，达到预期高度后于软土路基铺设土工布，防止被硬石、异物扎破，并将预压水袋置于其上；遵循施工方案的标准工艺流程，要求分阶段注水，利用水准仪测量沉降数据。

1.2 施工工艺流程

水载预压软土路基施工方案，适用于地质条件差的工业或民用建筑地基处理工程、湖区软土路基填筑路段。工艺流程及操作要点如图1所示。

图1 水载预压工艺流程

2 水载预压施工技术要点

2.1 准备工作

调整路基横坡，使其向土载预压施工通道倾斜，加固、定位水袋，避免侧滑，评估路基顶技术指标并验收，合格后方可进行水载预压施工。

软土路基水载预压施工前，为避免水袋破裂，需做好施工区域路面清理工作，避免碎石、树枝、杂物等划破水袋，区域内作业人员做好安全防护，佩戴安全帽并穿戴防水雨具。

2.2 施工放样

预压定位后、放置定位水袋，选用规格为长19m、宽10m、高2～2.5m的水袋。

相邻水袋间挖排水明沟，明沟尺寸为20～30cm，确保降雨期雨水顺利排出，防止雨水浸泡、损毁路基。

2.3 铺设水袋

预压水袋材质为新型PVC复合材料，按批次进货，并查验不同批次水袋质检报告、合格证，对达到使用寿命或无法出具合格证的水袋直接报损。

软土路基铺设水袋前，对施压区域做好清理工作，避免碎石、利器、树枝、杂物等划破水袋，清理干净后铺设土工布、隔水膜，水袋整齐铺设，保持合理间距，确保水袋高度合理。搬运水袋过程中认真检查，铺设过程中核查水袋有无破损并及时修补或更换新品，防止水袋破裂浸泡、冲刷路基。

2.4 加载预压

软土路基施压水袋规格为长19m、宽10m、高2m，水袋容积为380m3，以实地考察结果为参考，结合预压高度、土方荷载量，换算后水袋荷载水平为19.694kN/m2。

（1）施工区域内地表水资源丰富，可直接作为水袋加载来源，对施工现场与水资源距离较远者，可对接管道输送，引水入预压路段。

（2）预压水袋充水前，检查水源水质，提前做好过滤工作，滤除碎石、泥沙、木屑、异物等，静置使水清澈后充入水袋，避免水样混浊，导致内部沉积影响施工质量。

（3）配备两台离心水泵并设置分流阀，同时向水袋储水以缩短工作时间，水泵流量为100m3/h，两台设备从两端向水袋充水，3h充满水袋。

（4）施工环节，电源引入施工现场，如施工条件受限，可租赁发电机置于施工工地附近备用，为保证用电安全，需配备漏电保护设施或安装漏电开关。图2为水袋布置示意图。

图2 水袋布置示意图

2.5 沉降稳定观测

路基填筑每1～2层埋设一层沉降板，填筑完成后进行水载预压，同步进行沉降观测。

（1）水载预压施工完成后，前15d每3d观测一次沉降情况，此后每15d观测一次，直至负载水袋卸载。

（2）沉降速率、沉降量、水平位移量指标需符合相关规范，未达标需立刻停止施工，整改达标后方可继续加载施工；加载至既定高度后，加强监测，确保加载速度符合施工标准，避免过度加载或速度过快而破坏路基。

（3）沉降板套管应与测杆等高连接，连接长度每节应小于0.5m，人工平整测管周围土质，以夯实机夯平，使两者位于同一平面。以电子水准仪进行沉降观测，观测点设置情况如图3所示。坚持先加载后接管、先卸管后卸载原则，施工中做好沉降板保护。

图3 沉降观测点布置示意图

2.6 预压卸载

沉降观测部门要做好现场监测，并提供卸载报告，沉降值连续两个月小于5mm/月可提出卸载申请，并由监理勘查审批后方可施工。

（1）预压卸载分工序、分阶段进行，水袋预留出水口，对应位置铺设防水彩条布加以覆盖，出水口对接管路，将水袋内水引流至周边沟渠或路基边沟。

（2）水袋分两次卸载完成，且路基顶面填土块层20cm厚需翻晒。

（3）土载预压土方，可作为路基精加工层填料重新利用，施工区域土方压实度应高于96%。

2.7 质量控制

（1）建立健全质量控制体系。设置项目经理为质量控制小组的主要负责人，组建包括总工程师、技术员、现场施工员、施工班组负责人等人员的专业技术团队，合理分工强化职责，及时发现并解决问题，进一步提高技术交底工作的效率。

（2）培养专业质监人员的责任心。质监人员应具有充分的责任意识，按照规范要求进行质量巡检。对于重要的施工工序，需要全程旁站，保障施工质量。若发现质量不合格的情况，应及时上报，在规定期限内做好整改；对于做出重大贡献的管理人员，应给予奖励，对于履职不力的工作人员，应进行惩罚。

（3）为保障质量监督检查的效果，应由质量检测负责人做好人员的分配工作，在施工现场配备有责任心且专业的质检员，提高质量监督水平，进一步掌握施工现场的具体情况，避免可能存在的质量隐患。

2.8 环保控制

（1）保持操作面和周边区域的整洁度，收集并处理施工场地废旧的混凝土、钢筋头等垃圾，及时进行清理；在施工现场划分处理垃圾的专属区域，安排专人对施工场地堆放的垃圾进行分类，并定时定点完成垃圾的外运，卸料时应保持平稳，严禁抛掷垃圾。

（2）依据项目的实际情况，制定环保管理预案，不断学习环保法规和制度，创建环保施工的企业文化氛围，将环保理念贯穿于项目施工管理的全过程。

3 工程实例

3.1 工程概况

某高速公路第四合同段，设计路基宽为：路肩+行车道+中间隔离带+行车道+路肩（0.75m+10.5m+2m+10.5m+0.75m）。该区域农田面积广，湖、河、塘密集，地质为湖区沉积软土；区域内地表水系发达，水网丰富，降雨充沛。

该公路全长9.81km，软土路基分布，施工难度大。原计划方案为预压期3～6个月，采用借土堆载方案，实际考察结果发现区域内土地资源稀缺，远距离借用土方成本高，需消耗土方16.6万方，故修正方案，采用水载预压软土路基施工方案。

3.2 应用效果

选用该高速公路K19+020—K19+586段路基水载预压施工案例为参考，分析水载预压软土路基施工方案的实践应用效果。

预压期3个月，结合实测沉降数据可知，软土路基水载预压施工后出现明显沉降，路基沉降固结稳定性增加，沉降速率、沉降量、水平位移量等沉降数据符合相关标准要求。选取两个预压路基作为研究对象，观测沉降数据并绘制沉降观测曲线图（见图4），对比结果显示，传统土载预压与水载预压施工效果相当，沉降水平无明显差异。软土路基水载预压施工过程中未出现水袋破裂、路基边坡垮塌等安全事故，观测数据显示高速公路软土路基施工质量达标。

图4 部分路段软土路基沉降观测结果

3.3 效益分析

软土路基施工环节应用水载预压方案，相比于传统土载预压软土路基施工方案成本更低。软土路基施工阶段，借助现场区域优质水资源就地取材，减少开挖土地、大型设备开采、远距离运输等环节成本，不仅减少了工程造价，而且保护了生态环境。实践证实，水载预压与传统土载预压相比可节约成本50%，达到项目工程投资优化的目标。

4 结论

综上所述，本文结合某项目的工程实践，分析了软土路基施工中水载预压技术，可知该技术有如下优势：

（1）水载预压软土路基施工无需大型机械设备，借助水袋、水泵即可完成路基堆载预压，操作可行性高、拆卸便捷、运输便利，拆卸环节无破坏路基的风险。

（2）实践证明，相比于传统土载预压施工方案，水载预压方案可节约50%工程造价，降低项目总体投资。

（3）湖区土资源稀缺，水载预压施工方案能克服此弊端，解决湖区高速公路软土路基承载力差、稳定性不足的问题，施工效果与传统土载预压施工方案相当，路基快速沉降固结，荷载性能显著提升，路基稳定性明显得到改善，为高速公路通车运行安全提供保障，提升了生态环保效益、减少了项目维护费用。