袋装砂井在公路软基工程方面的应用

摘要:本文以佛山市乐龙路01标软基处理工程为例，根据袋装砂井施工工艺技术, 阐述运用堆载预压结合袋装砂井进行软土路基处理的原理,介绍砂垫层、袋装砂井的施工方法、原材料及施工过程的控制措施,这些控制措施有效地保证砂垫层、袋装砂井的施工质量,从而保证了软基处理的效果。采用袋装砂井法可加固较深的软土层，通过砂井，使软土加速排水固结，在含水量和空隙减少的同时，提高地基承载力。本文主要针对袋装砂井这一软基处理方式,对其施工过程及一些技术控制要点进行深入阐述。

关键词:袋装砂井 软基处理 质量控制

1、堆载预压结合袋装砂井处理软土路基的原理

堆载预压结合袋装砂井处理软基是排水固结法的一种,其目的是通过排水系统与荷载加压系统的共同作用将土中的孔隙水排出、在预压期内完成设计要求的沉降量、提高软土地基的强度。

在软土地基中钻孔,将袋装砂井沉入孔中,并在其顶部铺设砂垫层,构成了由竖向排水体与水平排水体组成的地基排水系统,改变了地基排水条件,增加孔隙水的排出途径,缩短地基中孔隙水的排水距离,在填土路堤的荷载作用下通过竖向设置袋装砂井把软土的孔隙水排至砂垫层而排出,土体孔隙变小,土体密实,土中的有效应力不断增加,土体固结,抗剪强度不断增长,提高了软土地基的承载力和稳定性,同时也减少了土体的压缩性,消除沉降量,在使用期不致产生有害的沉降。

2、施工方案

施工前现场做好临时设施和施工组织方案,分派任务,要求施工员明确各自施工区域与要求。由于软基处理深度一般在10-25m左右,为使施工现场组织工作有条不紊地进行,需在大面积开工前进行试打,以临时对砂井机调整井架高度和桩管长度,以保证机架行走安全平稳和具有足够长的打设能力。清理场地，包括开挖排水沟及时排除地面积水和清基，将路幅范围内原地面上的淤泥、树根、草皮、腐植土等不适用材料全部挖除，一般清基深为20厘米，若20厘米还清除不了则应继续挖，直至全部清除。

为准确掌握进度与质量,对当天完成的砂井数量现场清点,并加大抽查频率;当天施工记录必须经施工员签字;现场采用人工拨拉砂井检验是否短砂井或灌砂是否饱满。决不能片面追求进度不求质量。按划定的区域施工打完砂井,现场清点检查和质量验收。报请监理工程师签证后,即可填砂覆盖,交由下个施工班组安排堆土预压。采用平行流水作业使软基提前进入预压期,缩短工序衔接引起的停歇时间。

3、质量控制措施

桩管断面尺寸应尽量小并应有足够的刚度,管壁壁厚一般不少于8mm,可为圆形或菱形,以减少施插时对土层的扰动。为提高工作效率,软土层路段施工时可采用双管机进行作业。但应注意,有时采用双管机进行施打的工作效率并不高,主要是因为机组人员配备较少,灌砂速度跟不上及砂袋沉入桩管的速度缓慢所致。

袋装砂井井距:竖向排水体的间距对排水体的作用影响很大,孔位放样结束后要进行复核,平面井距偏差10排桩不应大于15cm,本标段的袋装砂井设计间距为1.0米～1.3米,布置形式按等边三角形布置。

井距的复核:孔位按等边三角形布置,井距S=1.0米时,丈量10排桩的距离L=8.66m±0.15m;井距S=1.2米时,丈量10排桩的距离L=10.39m±0.15m;井距S=1.3米时,丈量10排桩的距离L=11.26m±0.15m;若误差超出±0.15m,要调整砂井间距。

袋装砂井质量控制及检验

序号 检查项目 允许偏差 检查频率 检查方法

1 井位（纵横向） ±150mm 1/10 按中心线长度丈量

2 井深 +300mm

-100mm 100/100 以套管上划线为准，查记录

3 井的垂直度 1.5% 1/10 用经纬仪观测桩锤导向架

4 砂袋 灌砂量±5% 100/100 查砂袋的体积和外观

5 砂袋埋入砂

垫层的长度 +100mm

-0 1/10 自排水坡面起，用尺量小值

4、袋装砂井施工工艺及技术措施

测量放样灌砂成孔冲水沉入砂袋振动拔管机具移位人工补砂埋砂袋头

测量放样:在铺设的砂垫层上放出施工段落的中线,横向布孔以中桩为标准向两边延伸,当袋装砂井间距S不能整除路基边坡坡脚之间的宽度时,应向两边延伸一个等与于井距的长度,使之刚好是S的整倍数,并对孔位进行标识。

灌砂:为了保证灌砂率,本标段使用具有振动功能机械灌砂机,灌砂架高度能满足灌砂时砂袋悬空50厘米以上;裁剪砂袋的长度至少在设计长度的基础上增加40厘米,以利于袋装砂井两头打结;将砂井袋固定在灌砂机上进行灌砂,灌砂的过程中人工进行辅助摇摆、振动,砂袋取下后,手持砂袋的另一端进行上下振动,振动后空袋部分人工进行补灌,以保证灌砂率达到95%以上。

成孔:本标段采用振动贯入法施工,桩机移至放样孔位后,调整套管的垂直度,偏差不大于1.5%,在确认套管底部阀门关闭时均匀振动打入套管并达到设计标高;套管下沉过程中速度无明显变化而又超过设计深度时,应暂停施工,由设计部门确认是否地质与设计不符,确定是否需增加桩长;当未达到设计深度套管下沉困难时,可用静力触探探明软土埋藏的深度和厚度后再开工,或采用最后15秒下沉不超过5mm即可认为已超过软土层。

冲水:套管到达设计标高后即向管内冲水,以保证在拔管时,管底阀门顺利打开;减少砂袋与管壁的摩擦力,拔管时不回带。

沉入砂袋:砂袋用吊绳吊起,人工辅助徐徐沉入套管中,在沉入的过程中应防止砂袋扭结、断裂、磨损、掉带。

振动拔管:砂袋全部沉入套管内即可拔管,拔管时应该垂直振动起吊,连续缓慢地进行,中途不得放松吊绳,以防止掉带、回带、损坏砂袋现象。

人工补砂:套管拔出后解开吊绳,施工机具移至下一孔位,人工将砂井袋上部结松开,手持砂井袋的上部上、下、左、右振动,对空袋部分应再次补砂,以防止出现缩颈。

埋砂袋头:砂袋顶部至少要伸入砂垫层30厘米以上,保证袋装砂井与砂垫层贯通,伸入段应保持密实、饱满、伸入段不得卧倒,必要时采用人工补砂以保证灌砂率,砂井袋的上部袋口应扎牢,施工完成经检验合格可将露出部分弯折埋置于砂垫层中,并将带出的淤泥清走。

5、结束语

以上显示，袋装砂井质量的好与坏,不在于这项工艺技术的难与易,而关键在人,只有依靠工作责任心强的施工员与质检员,在施工过程中进行认真记录,仔细观察。施工中随时检查套管成孔的位置、垂直度是否满足要求,套管打入时应有专人观测套管的入土深度、桩机是否出现倾斜或移位,出现问题要及时纠正。只有做到这样,才能严格控制好施工质量。

参考文献

[1]左名麒.基础工程设计与地基处理[M].北京:中国铁道出版社,1999.

[2]《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017-96) 人民交通出版社

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。