袋裝砂井法處理公路軟土地基之實踐淺談

程小偉（中鐵港航東南海洋工程有限公司，福建 350007）

袋裝砂井法處理公路軟土地基之實踐淺談

程小偉
（中鐵港航東南海洋工程有限公司，福建 350007）

軟土地基是公路工程施工中經(jīng)常遇到的地質(zhì)情況，為避免其影響公路使用過程的中質(zhì)量及穩(wěn)定性，必須對其進行加固處理本文介紹軟土地基處理方法(袋裝砂井處理法)。簡要介紹袋裝砂井的施工工藝及現(xiàn)場灌砂成井的施工工藝，簡述了袋裝砂井預(yù)壓與卸載。

袋裝砂井；施工工藝；等載預(yù)壓；工后沉降

1 袋裝砂井施工

1.1 施工前機具、材料的準備

1.1.1 主要機具的選配

（1）打樁機：選用DZ60KS專用打樁機，該機配有履帶行走。使用DZ60型振動錘與ZJ40樁架，利用振動沉管。

（2）配套設(shè)備：門式灌砂機。套管為無縫鋼管，內(nèi)徑比砂袋稍大，內(nèi)壁光潔。其長度、剛度要與設(shè)計的袋子裝砂井相適應(yīng)。在導(dǎo)管端口設(shè)一活門形成樁尖，利用套管內(nèi)砂袋的壓力將其頂開，隨后拔出套管。樁帽與樁尖都具有一定的密封性，可以防止泥漿等雜物進入套管。

1.1.2 主要材料的選定

（1）砂袋：采用透水性好、耐久性好、韌性強的聚丙乙稀編織布制作，抗拉強度不小于15KN/m，裝砂后砂袋的滲透系數(shù)應(yīng)不小于砂的滲透系數(shù)。

（2）砂料：采用滲水率較高的中、粗砂，含泥量不大于3%，滲透系數(shù)不小于5×10-3cm/s，細度模數(shù)大于2.7的干燥砂。

1.2 袋裝砂井施工工藝

袋裝砂井法排水固結(jié)的施工工藝為：測量放樣→樁機就位→裁剪砂袋灌砂→成孔（→沖水）→下沉砂袋→振動撥管→樁機移位

1.2.1 施工準備及工序

（1）清理淤泥及整平層施工：施工前應(yīng)對軟基處理范圍測量放樣，并清除路基范圍內(nèi)耕植土及上部淤泥, 防止因淤泥可能出現(xiàn)的路基盆形沉降、失穩(wěn)和沉降差等問題。再用土質(zhì)較好的填料分層填筑并壓實,填筑時須成路拱式橫坡，坡度不小于2%～4%，形成排水橫坡，要求回填土的壓實度達到80%以上即可, 壓實度即可能無法打入沉樁。

（2）砂墊層施工：均勻地鋪設(shè)透水性好的粗砂，砂墊層厚度不小于50㎝，寬度應(yīng)寬出路基護坡道邊沿2.0m，防止機具無法施工邊沿樁位及因沉降造成砂墊層砂量不能足，兩側(cè)端應(yīng)以砂包砌或采用其他方式防護，以免砂料流失。表面平順，形成不小于2%～4%的路拱坡度，以利于袋裝砂井排出的水迅速的從砂墊層中流出。砂墊層材料采用透水性好、潔凈、級配良好的中、粗砂、由于砂具有水密性，且在袋裝砂井施工完后，鋪設(shè)土工布時易受干擾，故對砂墊層密實度不作嚴格要求。

（3）砂井布置：袋裝砂井直徑7cm。袋裝砂井間距為1.1～1.5m，按等邊三角形布置。在砂墊層上按設(shè)計圖的尺寸放樣，孔位用塑料綁條作出標記。完成后要進行復(fù)核，復(fù)核的方法是：當孔位按等邊三角形布置，邊長S=1.0m時，丈量10排樁的距離L=8.66m(±15cm)；當邊長S=1.2m時，丈量10排樁的距離L=10.39m(± 15cm)；當邊長S=1.3m時，丈量10排樁的距離L=11.26m(±15cm),若誤差超過± 15cm，要調(diào)整間距。

（4）機具定位：在正式開工前應(yīng)打試孔，根據(jù)地形、地貌情況，每個設(shè)計段打3～5個孔，檢驗地質(zhì)與設(shè)計是否相符，并確定砂袋井的長度。通過對該路段軟基的試樁，砂井長度一般為9.8～16m。機具定位時要根據(jù)設(shè)計布置的行間距采用的塑料綁標記正確定位,保證錘中心與地面定位在同一線上，并用經(jīng)緯儀觀測控制導(dǎo)向架的垂直度。

（5）砂井灌砂：灌砂必須使用灌砂機，灌滿后需吊振兩次，吊振后的空袋用人工補灌，以保證達到95%以上的灌砂率(灌砂率在現(xiàn)場測定)，當天灌的砂袋要當天打完，不得過夜。灌砂率的計算：ρ= rd/r×100%，要求灌砂率ρ≥95%。

砂井袋長度L

砂井袋直徑d

砂井袋重量Q(Kg)；

砂井袋中砂的含水量(w%)

（6）套管打入、成孔：將樁機移至樁位，并檢查導(dǎo)管的垂直度，偏差不得大于1.5%。將鋼套管（下端用可開閉的底蓋或預(yù)制樁靴）打入土中要求的深度（管徑較砂袋直徑大，導(dǎo)管采用 89×4.5㎜無縫鋼管）；當套管吊起定位后，即可輕緩打擊。入土困難時，再進行大幅振動打擊，直至達到試樁的深度為止。套管打入前，在套管上放置注水用的水管，用以向套管內(nèi)注水。

均勻振動沉管，判定導(dǎo)管是否穿過軟土層的條件是：

①與設(shè)計深度對比，判定是否達到設(shè)計深度；

②導(dǎo)管下沉過程中速度無明顯變化(減緩)而又超過設(shè)計深度時，應(yīng)暫停施工，并隨即報告監(jiān)理，確認是否地質(zhì)與設(shè)計不符，待情況明白，確定是否需增加樁長后再開工。

③當未達到設(shè)計深度導(dǎo)管下沉困難時，可用靜力觸探明確軟土埋藏深度和厚度。

（7）沖水：導(dǎo)管沉入設(shè)計標高以后即向管中沖水，其目的是：

①保證在撥管時，管底閥門順利打開。

②減少砂袋與管壁的摩擦力，確保撥管時不回帶；沖水壓力不能太大，以免使樁底原狀土振動過大。

（8）運輸、下沉砂袋：砂袋運輸要用專門的運送工具，嚴禁在地上拖拉。下放砂袋時，應(yīng)在套管口設(shè)滑槽，將砂袋緩慢順直地放入套管。砂袋應(yīng)用吊繩吊起并徐徐下沉，防止扭曲、與管口摩擦撕破，以及產(chǎn)生掉帶的現(xiàn)象。

（9）振動撥管：砂袋到位后即可起拔套管，撥管時應(yīng)該垂直起吊，并且要連續(xù)緩慢地進行，中途不得放松吊線，以防止掉帶、回帶或損壞砂袋的現(xiàn)象。在施工中發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)象應(yīng)在原孔邊緣重打。連續(xù)兩次發(fā)生以上的現(xiàn)象時，應(yīng)停止施工，查明原因并采取糾正措施后再繼續(xù)施工。

1.3 袋裝砂井施工要點及質(zhì)量控制

（1）砂袋必須選用透水性和耐水性好以及韌性較強的麻布、再生布或聚丙烯編織布制作。

（2）嚴格控制砂井的設(shè)計入土深度，在鋼套管上劃出標記，確保井底標高符合設(shè)計要求，并做好施工記錄。

（3）袋裝砂井定位要準確，確保排水距離。

（4）施工當中經(jīng)常檢查套管端部的密閉情況，避免套管內(nèi)進入泥土過多，影響加固深度。

（5）當砂袋灌入砂后，露天堆放應(yīng)遮蓋，切忌長時間暴曬，以免砂袋老化。且裝好的砂袋不得過夜。

（6）砂袋入井吊起時，應(yīng)垂直下井，防止砂袋發(fā)生扭結(jié)，縮頸斷裂和砂袋磨損。

（7）拔管時應(yīng)垂直起吊，以防止帶出或損壞砂袋，施工中若發(fā)生上述現(xiàn)象，應(yīng)在原孔邊緣重打，當帶出長度大于0.5m時，應(yīng)重新補打，對已施設(shè)的袋裝砂井要及時向袋內(nèi)補砂，每隔三天補一次，一般補2～3次。

（8）每根砂井的長度均須露出地面50～100cm，伸入砂墊排水層以利于排水通道流暢，如果長度所留很少或多余過多（可能砂袋被拔套管時部分帶出）皆應(yīng)重新施工，以保證成井質(zhì)量。

2 等載預(yù)壓及卸載

一般路基填筑至設(shè)計預(yù)壓荷載的大小，必要時可超過設(shè)計荷載10%～20%。施加預(yù)壓荷載，任何情況下作用于地基的荷載不得超過地基的極限荷載，以免地基失穩(wěn)破壞，在需要施加較大荷載時，應(yīng)分級加載，并控制加荷速率，使之與地基的強度增長相適應(yīng)

當達到以下條件時，可以進行卸載：

（1）地面總沉降量達到預(yù)壓荷載下計算最終沉降量的80%以上。

（2）理論計算的地基總固結(jié)度達到80%以上。

（3）地面沉降速率連續(xù)兩個月觀測的沉降量每月不超過5mm。

3 結(jié)束語

軟土地基是公路工程施工中經(jīng)常遇到的地質(zhì)情況，為避免其影響公路使用過程的中質(zhì)量及穩(wěn)定性，必須對其進行加固處理。袋裝砂井法施工簡便、節(jié)約材料、效果顯著，在軟土地基處理中應(yīng)用較為廣泛，并取得了較好的工程效益和經(jīng)濟效益。通過6～8個月的軟基觀測及數(shù)據(jù)整理，沉降觀測資料表明，采用袋裝砂井+等載預(yù)壓對軟基處理，路基加固達到了預(yù)期的效果，使路基工期沉降及工后沉降滿足公路正常使用的要求。

〔1〕《公路軟土地基路堤設(shè)計與施工規(guī)范》（JTJ017-96）

〔2〕《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F10-2006）

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1007-6344（2016）04-0301-01