中铁一局集团第五工程有限公司 陕西省宝鸡市 721000
关键词：水袋堆载；方案比选；施工部署；路基验收
1．工程概况
1.1工程简介
G235富阳灵桥至渔山段工程，项目起点位于灵桥镇黄泥沙村，与现状杭新景高速公路灵桥互通连接线相接，起点桩号K3+500，经灵桥镇、里山镇、渔山乡等乡镇街道，终点位于渔山乡与萧山义桥交界的长岭头路段，与03省道与萧山义桥至楼塔段改建工程春永接线相接，终点K13+976.622，路线全长10.48公里。其中K12+310-K13+250段因工后沉降不满足≤15cm的要求，且原有路基与拓宽路基的路拱横坡度的工后增大值＞0.5%，故进行软基处理。结合现场实际情况，K12+310-K13+250段为老路拼宽路堤，路基填土高度3-5m，软土层厚达24.3m，设计采用超载预压+泡沫混泥土换填处理施工。
1.2设计概况
本工程采用《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）中一级公路标准，兼顾城市道路功能，设计速度为80公里/小时，采用双向六车道标准，路基宽42米，断面组成：中央分隔带3.0m，左侧路缘带2×0.5m，行车道2×11.25m，右侧路缘带2×0.5m，绿化带2×2.0m，辅道2×4.5m，土路肩2×0.75m。（局部路段适当增减）。全线新建桥涵设计汽车荷载等级采用公路-1级，其余技术指标符合国家有关标准、规范的规定值。
超载预压填土高度=设计路床填土高度+路面结构换算土柱高度+预压期理论沉降量+1m，超载材料采用路基填料，卸载界限为预压6个月后，且连续2月沉降速率＜8mm/月。
2．方案比选
本标段路基堆载预压原设计为宕渣堆载预压，预压土方数量为58430立方，但我标段外借土方缺口大，所需填料均需外购，附近又多是政府划定的永农地，料源供应严重困扰着项目部合同工期，即使已经选定的料源也距离较远，外加市政道路、高速限重，运输极不方便。为了加快施工进度，节省造价，拟采用水袋预压方式对部分段落进行堆载预压试验。
水载预压优缺点分析
综合考虑，我段预压区选取K12+310-K12+620段310米进行水袋预压新工艺试验，替代宕渣预压19269立方。
3．水袋堆载系统
本项目由于需要超载预压，超出了常规堆载预压安全和经济性指标，经研究决定一般路段采用水载（密封水袋），其中水、土换算比例暂定如下（比重水：土=1：2.2，即2.2m高水的堆载荷载可换算成1m高土的堆载荷载），具体换算比例需要现场取土称量实测确定。
本路段为一般路基，采用水体堆载预压。因本工程为改扩建（部分路段截弯取直），路基全宽不等（32-36m），水袋采取横向及纵向相结合的方式布置，尺寸为27m×10m×2.5m大水袋与10m×5m×2.5m小水袋。
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3．1水袋堆载系统组成
路基水袋堆载预压系统包含水袋、加载系统、安全控制系统及零星设备系统。
3．2水袋结构
堆载水袋由囊身、进（出）水阀门、排气阀门组成（见下图），根据常规路基堆载荷载要求，目前标准的路基堆载水袋尺寸有27m×10m×2.5m、10m×5m×2.5m，具体尺寸可根据项目实际要求定制。
3．3水袋安全系数
4．施工部署
完善水袋堆载预压审批手续，检查试验段路基的高程、宽度、坡度和平整度，制定详细现场施工方案并进行技术和安全交底，安排堆载预压施工人员和材料设备进场，成立施工管理组织机构并领导开展各项工作。
4．1施工队伍组织
根据水袋堆载预压施工工作要求，计划安排6位水袋施工人员，其中包含1位电工，项目安排1位管理人员负责技术指导和监督。
4．2材料、设备
水袋堆载预压主要材料、设备表
5.施工方案
5．1技术要求
5．1．1严格按照设计预压荷载加载，加载速率应满足路基稳定性的要求，施工期间宜按路堤中心线地面沉降速率每昼夜不大于8mm，坡脚水平位移速率每昼夜不大于5mm 来控制。沉降稳定采用双标准控制，即推算的工后沉降小于设计允许值，卸载界限为连续2月沉降速率＜8mm/月。
5.2施工工艺
5．2．1现场布置
根据现场踏勘了解水源及电源接取较为方便，水源主要来源于现场附近富春江，现场实施施工过程中由K12+746涵洞处取水，通过水泵及增压泵输送、电源通过K12+746处变压器接入。
5．2．2水袋验收
水袋进场后，为了检验水袋的安全性，须对其做安全测试，有2种方案：一是充气，根据水袋工作时受力状态通过充气模拟，充气压力对水袋材料产生的最大拉力不小于其实际工作状态材料受到最大拉力的1.2倍；二是直接注水检验其工作状态的安全性；第一种方式简单快捷，第二种效果更直接客观真实，可由业主、监理、项目部等共同研究决定。
5．2．3路基验收
测量路基的宽度、坡度和平整度，检查边坡急流槽及路基坡脚边沟排水渠道是否畅通；路基宽度不得小于水袋长度，坡度不得大于3%，路基预压面层不得有明显的尖锐物和坑洼，可在预压面层薄铺一层粘性土，并用光轮压路机碾压平整。为有效控制水袋预压施工质量，一是保证水袋的安全性、防止积水、降低后期施工难度，二是保证路基均等受压，三是可以防止水袋滚动，现场路基横坡及纵坡均应尽量将坡度控制在1%内。
5．2．4水袋施工
（1）在已验收的待预压路基上摊铺重量不低于300g的土工布，进一步保护水袋避免被尖锐物损坏，然后在其上摊铺隔水层，避免施工用水浸泡路基。土工布和隔水层摊铺要注意和机械设备协调配合，切忌机械将其损坏，摊铺时搭接20cm防止水袋直接接触路基面层。
（2）水袋定位，为了保证后续水袋注水后能贴紧，须先进行水袋定位，然后再摆放水袋，水袋定位主要是控制相邻水袋阀门的距离，利用皮尺和石灰等工具将水袋位置画出，确保水袋的整齐。
（3）水袋摊铺，必须保证水袋无大褶皱，特别是水袋底部和端部要确保平顺，以免影响注水后水袋的外形，直接降低水袋的安全性，此过程可依靠风机协助。
（4）水袋注水，水袋摊铺到位可进行注水作业，平均一台水泵约6小时可注满一条水袋，注水关键是关注水袋的状态，一旦有异常及时关水处理。
水袋加载采用11kw高压潜水泵加载，水袋注水速度应根据设计要求进行，可直接通过控制注水高度来控制注水速率，本试验段水袋注水高度为2.5m，分5次加注，即注水高度分别为50cm、1m、1.5m、2m、2.5m，每次注水间隔为24h，及时测量各项监测数据，并按照下表规范控制注水速率。
监测控制标准表
（5）水袋卸载，达到卸载要求后，连接水管将水袋内水排至指定位置，然后打包堆放。
①预压达到六个月时，组织进行工后沉降预分析，利用回归分析法预测卸载时间点，如不能满足节点工期要求，应及时调整预压高度，进行动态设计，相关方案报监理、设计单位确认后方可实施。
②预压达到十二个月时，由建设单位组织根据沉降观测数据进行工后沉降分析，结果满足设计要求后，业主、设计、监理、施工单位共同确认，分次进行卸载，卸载过程分3个阶段，即卸载至高度2m、1m、0，卸载过程中不得污染已施工完成的路基。卸载完成后进行基床表层施工。
5．3施工注意事项
（1）注意预压水袋的观察、保护。
（2）未经设计书面同意，严禁擅自采用超载预压方式代替（或减少）预压时间。
（3）注意沉降板测杆和PV管的接长，处于运梁通道上的路基，应考虑露出预压水袋的高度。
（4）堆载水袋与测量套管保持10cm以上距离，在套管四周用土堆实，使其稳固，用水准仪连续数日观测测杆顶端的高程，确定初始高程。在堆载水袋充水过程中应使沉降板（杆）不受破坏，沉降板周围1m范围内采用人工填筑，小型夯实机压实。
6．水袋预压施工取得的效益
6.1经济效益：
1、土方预压及卸载施工工期1个月，水袋预压及卸载工期仅需15天且不受雨季及道路影响
2、土方施工填筑及卸载费用：19269m3*（37.5+18）=106.95万元
3、水袋预压及卸载全费用：19269m3*2.3吨*22=101.93万元
4、弃土处置费：19269m3*（40元消纳费+18运费）=111.76万元
5、土方购置费用：19269m3*2.3吨*21.6/吨=95.73万元
共节约成本106.95+111.76+95.73-101.93=212.51万元
6.2技术效益：
使用水袋预压方案后，既解决了取土问题，也告别了传统堆载土施工工序多，后期卸载时间长等弊端。水袋预压采用密封水囊，水囊可折叠性好，运输、拆除方便，现场操作简单，不需要大量机械、人员配合作业，能快速充水完成对路基堆载，且不受天气影响。后期拆除便捷、速度快亦不会对原路基造成较大破坏，水为可再生资源，经处理后卸载排放至河流，避免对水体造成污染，且可循环利用。
6.3社会效益：
将原设计软基段土方堆载预压，采用水袋预压法，即节能减排，也很好的保护当地生态环境不被破坏，面对节能减排、循环经济、低碳经济的新时代要求，水袋预压的成功应用，完全符合当代“绿水青山就是金山银山”的理念，将节能环保、绿色循环、低碳发展融入公路规划、设计、建设管理等各个环节。在业主及地方政府多次环水保检查中，得到了各界领导的一致好评，也为沿海（江）地区公路路基软基水袋预压处理提供了宝贵经验。
参考文献：
[1]陈二明 真空堆载预压加固软基法在软基处理中实践应用2010（11）
[2]《HG/T 20578-2013 真空预压法加固软土地基施工技术规程》
[3]闫澍旺，朱平，刘润：真空预压法加固软土地基的效果观测分析 《水利学报》2004（03