袋装砂井排水固结法处理公路软基实践

袋装砂井排水固结法处理公路软基实践

周志清

身份证号码：44162519871028XXXX

摘要：由于袋装砂井排水固结法在处理公路软基的过程中具有施工方便、工艺简单等优点，所以该方法被广泛推广应用于交通基础工程的建设当中。为了在日后的推广应用中更好的发挥排水固结处理法的施工优势，本文对袋装砂井排水固结法的施工工艺及过程控制等措施总结，供日后广大同行借鉴。

关键词：一级公路软基排水固结袋装砂井经验总结

1前言

目前，由于道路施工环境的多样化复杂化程度加深，在进行具体的交通基础工程建设时，难免会遇到各种各样地质不良的问题，例如软基、岩溶等。对于这些问题，施工人员均需要按照施工环境的具体情况进行合适的加固施工处理，从而确保工程质量。就处理软基问题当中，排水固结法是常用的施工方法之一。包括袋装砂井排水固结法、塑料排水板排水固结法、真空预压排水固结法、真空堆载联合预压排水固结法等。具体采用时应根据实际施工现场地质情况，以施工方便、造价低、效果好的原则进行选用。

2袋装砂井排水固结法

2.1加固原理

袋装砂井排水固结法主要通过在施工过程中把砂垫层等水平向排水体放置在天然软土地基表层，把袋装砂井等竖向排水体放置在地基中,之后进行加载预压,排出土体的孔隙,使土体逐渐固结,达到地基缓慢沉降而强度逐步提高的目的。普遍做法是在砂垫层中设置一层~二层50型、80型土工格栅,局部进行超载预压。

采用排水固结法加固土地软基具有独特的优势，排水固结法能有效减少土方使用量，同时对于农田的侵害较少，成本低廉，经济可行。排水固结法施工尤其适用于某些特殊情况例如路堤高度大于极限高度或者施工区域农田和填料提供存在数量压力的情况。此外，工程地质中天然土层的水平排水性能较垂直向为好,或软土中存在有连续薄砂垫层时,采用此施工方法更佳。

2.2砂垫层(水平向排水)施工

通过对砂垫层进行预压,能迅速排出垫层内的土体渗水，加快土层固结。必须保证砂垫层质量，否则增加预压时间，同时加固效果达不到要求，为此，要做好以下工作：

（1）砂垫层材料和厚度要符合施工要求。

在砂垫层施工中，砂垫层的材料以及厚度要符合施工要求，特别是砂垫层所采用的中粗砂，要有合适的级配，并且含泥量要控制在5%以下，同时要减少杂质以及有机质的含量。砂垫层厚度通常控制在30cm至50cm之间，以便及时排出上土层的渗水及起到持力层的作用。

（2）砂垫层施工注意事项

1）施工区域地基表层存有一定厚度的硬壳层时，这证明其有一定程度的承载力。可采用机械分堆摊铺法进行砂垫层施工,把它们堆成干砂堆后,用机械或人工摊平。如硬壳层承载力满足不了机械施工时，应采用顺序推进摊铺法。

2）如果存在施工地基过软的情况，比如新沉积的地基表层，对于这种情况，施工人员应当先进行地基处理，增强地基表面的承重条件，使得其能基本满足施工人员和轻型运输工具正常作业。进行砂垫层施工时不能对软土表层进行大幅扰动,否则造成砂和淤泥混合,砂垫层的排水效果达不到要求。

2.3袋装砂井(竖向排水体)施工

竖向排水体主要类型有袋装砂井、塑料排水板，根据本工程实际情况，选用袋装砂井进行竖向排水体。

2.3.1施工工艺

本工程袋装砂井施工采用导管式振动打设机械进行。主要施工工序如下：

1)施工测量:

通过全站仪引测坐标及高程控制桩,按图纸给定的控制点坐标逐桩测放出线路控制点桩,根据控制点的间距考虑加测中线桩及边线桩,并在桩上测量出基底标高控制线。按图纸设计间距和布置形式,根据施工进度,逐段在基底测放出砂井中心桩。

2)基底清理及回填:按设计要求将地面的表层植被、表土清理至设计标高,对清理后基底标高低于设计标高的路段要先进行回填施工。水塘地段回填时先沿坡脚线向外侧筑草袋围堰,对基面横坡陡于1B5的局部路段,需将地面挖成台阶,台阶宽度1m~2m,台阶顶面应做成2%~4%的反向横坡。基底清理及回填时应将基面留设0.3%的坡度,以利基面及砂垫层的排水。

3)砂井就位及压管:基底处理完毕后,砂井机及套管达施工地点就位。砂井机就位时要使导轨及套管管身垂直于地面并准确对准桩位,垂直度偏差控制在1.5%以内,并在套管上部按一定长度划出标尺,以控制砂井的入土深度。套管不得弯曲,内壁要光滑无毛刺,管径控制在8cm~10cm。就位完毕后,起动砂井机压力装置及激振器,将套管徐徐振动压入软土中,施压时保持压力为定值。压管时要持续向下进行,不得起管后再往下。当压管接近风化岩层时,要注意观察套管的下沉速度,当下沉速度有明显变慢时,对套管的入土长度加以记录,确保套管进入风化岩层不小于50cm。

4)填砂袋:砂袋通过入口滚轮平稳迅速地送入套管口边并拉住袋尾,起动激振器提升套管,当套管提升至0.5m时,放开砂袋,使砂袋坠入孔底。砂袋放入套管时要防止砂袋扭结、缩颈、断裂和磨损。拔管时要防止带出砂袋或损坏砂袋,如发生时,要认真分析原因,当砂袋带出超过0.5m时,要重新补打。拔管带出的土要及时清理干净。成形的砂井上口保证贯通砂垫层。施工时要对每根砂井的灌砂量如实加以记录。

5)成井检查及补砂:砂井施工完毕后及时进行成井质量检查,其平面位置、间距、孔径要符合下列要求:平面位置偏差不大于10cm,间距正负偏差不超过15cm,孔径偏差不大于1cm,抽查频率不小于2%。已施打的砂井要及时向袋内补砂,约每隔3d补1d,每天补2次~3次,此外,在遇雨时要在雨后及时补砂。

2.3.2关键工序控制

为保证工程质量，在进行袋装砂井施工时,要做好以下关键工序：

（1）尽可能准确的定位深度，保证垂直度达到施工要求;

（2）砂料含泥量不能超过3%,以保证砂井的排水效率不降低;

（3）入袋所用的砂应风干砂，不能用潮湿砂，以保证袋装砂井与排水垫层进行有效搭接;

（4）施工所用的聚丙烯编织袋,要做好遮阳措施，避免太阳长时间直接照射;

（5）应在砂袋入口处的导管口安装滚轮,防止砂袋被挂破漏砂;

（6）施工时要及时检查桩尖与导管口的密封是否出现问题,防止太多的泥进入导管内,影响加固深度;

（7）袋装砂井的长度的应考虑袋内砂体积减小,袋装砂井在孔内的弯曲、超伸以及伸入砂垫层内的长度等因素,避免砂井露出部分全部伸入孔内,造成与砂垫层不连接。

2.4预压

2.4.1自重预压

施工人员在较软土层修筑路堤时，如果施工期限较为宽裕时，可以采取更为经济有效的方法。先用填料填筑全部或部分软基，经过段时间后，在填料自重压力的作用下，软基会产生一定的固结沉降,达到施工要求后，再进行填筑和铺筑路面。采用这种方法施工时，要充分考虑地基的强度能否满足路堤填土高、荷载大、快速填筑的要求,为保证地基的稳定性能，必须对加载速率进行严格控制，采用逐层填筑的方法进行施工。

2.4.2超载预压

进行修筑路堤时,实际填土的高度要比预先设计的要适度提高一些，以及加宽填土宽度,通过堆载压力，使地基固结下沉速度加快,当进入到路面施工时，可把超填部分泥土挖除。

采用这种施工方法和自重预压法相似,预压期通常需要6至12个月，时间较长。遇到路堤比较高时,可通过分级加载的方法进行施工,第一级加载量要大些，并把加载速率控制在适当水平，以达到地基只产生沉降又保持稳定即可。

2.4.3地基孔隙水压力。

为保证地基孔隙水压力达到设计要求，应把孔隙水压力计埋设在地基不同深度，并跟进观测,孔隙水压力要达至预压荷载应力的50%~60%为宜。

4结束语

诸多施工实践经验表明，在复杂的施工环境中，采用袋装砂井排水固结法进行施工具有诸多优点，袋装砂井排水固结法施工工艺以及施工设备简单价格低廉。且袋装砂井排水固结法施工期不受天气的影响，极大的保证了施工进度的完成性。由于袋装砂井排水固结法施工设备简单且组成材料简单，在施工区域易于获取相关材料，这种施工方法在砂料丰富地区进行施工更具优势。但袋装砂井排水固结法也不是没有缺点的，由于一些固有条件的限制，在袋装砂井排水固结法施工后期，需控制填筑速率，以及要进行预压荷载,而且预压时间较长,这对一些施工工期比较紧、压载条件不具备或不理想的工程则不宜采用。采用袋装砂井排水固结法进行施工，虽然能有效加速固结沉降但不能减少固结沉降量,对沉降和不均匀沉降要求严格的工程不宜采用。根据众多研究及工程实践表明，袋装砂井排水固结法处理软基相较于其他方法具有明显的优势,袋装砂井排水固结法技术成熟、造价低、效果好，无论是对于施工企业施工还是工程结束后的使用都能产生良好的经济效益和社会效益，因此袋装砂井排水固结法值得推广。

参考文献:

[1]王海明,叶佰建.软土路基施工技术探讨[J].山西建筑,2007,33(1).