袋装砂井排水固结法处理公路工程软土地基的应用研究

袋装砂井排水固结法处理公路工程软土地基的应用研究

李臣光

广西路建工程集团有限公司

摘要：本文以广西某公路建设工程为切入点，就排水固结法在处理软土地基时的具体运用思路、手段进行细致的探讨研究，期望为优化排水固结法在公路工程软土地基中的应用，提升公路工程路基工程质量，提供有益的参考。

关键词：公路工程；排水固结法；软土地基；施工

引言

随着我国社会经济发展，各类基础设施的建设规模也不断扩大，在公路工程建设中，涉及对软土地基的处理工作极其普遍，而软土地基处理的方法和处理后的效果，直接影响工程进度和工程质量。因此，需要施工单位采用确保高效、确保质量的合理的软基施工技术。排水固结法是当前公路工程施工中处理软土地基最为常见也较为合理的技术方法，该方法通过将软土地基中所含水分与气体排除，达到强化地基的强度，增加承载力的目的。本文就排水固结法在公路工程路基施工中的运用与质量控制要点进行分析。

1公路工程概况

广西柳武（柳州与武宣）高速公路工程是广西“四纵六横三支线”高速公路网中，“纵3”三北（三江至北海）高速公路的主要路段之一。线路全长88.445km，设计时速120Km/h，双向四车道，路基宽度为28m。该公路工程的部分路段存在软土、盐渍土等土壤，并且地下水位较高，施工地质水文环境复杂。部分施工路段地势平坦开阔，地下水距离地表仅有1m到1.5m，地质表层多为粘土、砂土或是软弱土，埋深2.0m到6.0m，而表层之下第二土层则为软弱层，埋深在13.00m到22.00m，该层多为软弱土与质软土压缩性较高而强度偏低，第三层则由粘性土与细砂构成，埋深普遍在25.00m以下，压缩性与强度均不足。整个路段的地基土层多为强度低、压缩量高的软弱土，因此需要使用排水固结法进行地基处理与性能优化工作。

2软土地基排水固结法袋装砂井施工

软土地基进行排水固结法施工的工序是：平整场地-铺设土工布-摊铺下层砂垫层-机具就位-打入套管-深入沙袋-拔出套管-摊铺上层砂垫层-加载预压。袋装砂井直径为7cm，砂袋为透水性较好的土工纺织物。袋装砂井之间的距离为1.2m，依照等边三角形的结构形式进行设置，砂垫层厚度应至少为50cm，同时在其砂垫层中央加设一层土工格栅，以提升砂垫层的承载性能，优化所处理软土地基的强度与承载力。现就排水固结法在本公路工程中的施工作业方法做阐述分析。

2.1袋装砂井作业前的准备内容

袋装砂井施工所需中粗砂，含泥量需小于3%，同时0.5mm的砂的含量占总量的50%以上，渗透系数不应小于5×10-3cm/s。所用砂袋最好使用透水性能优良的聚丙烯制作，砂袋抗拉强度需能承受砂袋自重，装砂后砂袋渗透系数不应小于砂子的渗透系数。在袋装砂井作业前需对施工现场进行测量放样，对各作业地点的桩位绘制平面图，并标明各施工点的桩位深度。

2.2袋装砂井施工工艺

①基于施工前的测量放样数据，确定软土地基施工的具体范围。

②使用推土机等机械对施工现场进行场地清理工作，清楚软土地基表面的土壤与杂质，整平场地。

③在清理整平后的地表做细粒土的填筑施工以构建排水坡，构建路基中心高，两侧低的排水横坡，同时路基宽度也不应小于路堤与护坡的宽度之和，铺设厚度为40cm厚的下层砂垫层并人工夯实。

④按照设计要求放出桩位，将导管式振动打桩机安装就位，确保导轨垂直，套管对准桩位。打入套管时，避免钢套管弯曲，同时检查垂直度，垂直度偏差不能超过1.5%。井距偏差小于15cm。同时对导管管口的密封状况做同步检验，防止因导管管口密封工作不到位令管道内部混入过多泥土，影响后续的导管施工效果。

⑤导管钻进到预定标高后，放入砂袋，为了顺利放入砂袋，应在管口布置滚轮，砂袋应通过桩架垂直下放，放入速度不可过快，同时避免出现扭结、缩颈、断裂和磨损等问题。

⑥砂袋放入到位后，即可拔出套管，套管拔出应缓慢进行，且应保持垂直起吊，避免带出或损坏砂袋，如出现带出砂袋超过0.5m或砂袋损坏现象，应在原孔旁边重新打孔。

⑦填埋砂袋头，砂袋头应高出空口，并且不得卧倒，确保砂袋埋入上层砂垫层至少30cm。之后，整平上层砂垫层，并用压路机进行初压。

2.3袋装砂井施工其他注意事项

①灌砂率不应低于95%，保证砂井形成连续柱体，不得有中断，同时，充填要密实，袋口要绑紧。

②避免太阳光长期直接照射编织袋，导致编织袋老化、强度降低。

③在路基旁边设置临时排水设施，确保地表水排除畅通。

④拔管前，可在管内冲水，减少管壁与砂袋的摩擦力。

⑤灌入砂袋的砂应选用干砂，含泥量要控制不大于3%。

3软土地基排水固结法中预压系统的施工作业

袋装砂井施工完毕后，即可进行堆载预压。一般可直接进行路基填筑，填筑的土体自重即可作为预压荷载。对于一般软土地基，采用等载预压即可到达所需的固结目标，而对于一些特殊路段，则可以采取超载预压的方式。

3.1预压过程的质量控制

①在预压过程中，应定期对软土地基进行沉降量观测，记录相应的数据，在预压施工完成前的14个小时内将沉降量观测数据与变化信息等，递交监理人员审核。

②路堤中心线位置的沉降速率每昼夜不可超出10mm，而坡脚位置的位移速率每昼夜不可超出5mm。当发现沉降量与位移数据超过控制标准时，立即停止预压施工并进行相应处理。

③预压施工过程中，每进行一次路基填筑，应该进行一次观测检验，如两次填筑作业的时间间隔过长，需每3天检验一次。

3.2预压施工中的质量控制要点

①对于软土地基土质较软且承载性能较差的土层，应使用堆载预压施工方法，为防止施工过程中软土地基因塑性变形过大而导致失稳问题，需要在预压过程中对预压加载速度进行控制，逐级加载预压，保证加载量与软土地基的强度增长速率相适应。

②软土地基的强度增长是在逐级预压加载进程中完成的，因此每一级预压加载量应与软土地基的强度相适应，通过分级加载速率的控制来调整预压加载量，避免过大过快的预压加载量对软土地基土体的破坏。因此，必需加强路基沉降量数据的观测和记录工作，严格按照要求进行观测记录。一旦发现沉降量数据出现异常或是超出控制标准，应立即停止预压加载作业，分析原因，进行相应处理。

结语

袋装砂井软土固结法处理软土路基已经广泛应用于公路建设领域，并获得较好的工程质量效益。实施好该施工方法的关键在于施工技术人员对施工工艺的全面掌握和认真执行，对材料、机械、施工环节、观测环节都必须严格检查，按技术交底的要求开展工作。

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