袋裝砂井在路基軟基加固處理中的應(yīng)用

鄧雅峰

（廣州市市政集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510000）

袋裝砂井在路基軟基加固處理中的應(yīng)用

鄧雅峰

（廣州市市政集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510000）

筆者結(jié)合袋裝砂井施工原理，以國道主干線廣州繞城公路小塘至茅山段C14合同段為例，分析了袋裝砂井在路基軟基加固處理中的應(yīng)用，并闡述了袋裝砂井的沉降和穩(wěn)定進(jìn)行計(jì)算、袋裝砂井施工工藝、袋裝砂井質(zhì)量檢驗(yàn)及效果。

袋裝砂井；路基軟基加固；施工工藝；效果

1 袋裝砂井施工原理

在軟土地基上填土?xí)r，軟土地基在荷載的作用下失去了原有的平衡，飽和軟黏土隨著孔隙水壓力的消散，地基就會(huì)產(chǎn)生排水固結(jié)，孔隙比會(huì)減小，從而抗剪強(qiáng)度會(huì)得到相應(yīng)的提高。因此通常在預(yù)壓時(shí)先在地基中設(shè)置砂井之類的排水體，將土內(nèi)的水分排除，盡快提高地基強(qiáng)度。

2 工程概況

本項(xiàng)目為國道主干線廣州繞城公路（小塘－茅山段），整段路線位于廣州市與佛山市境，主要經(jīng)過廣州市的白云區(qū)神山鎮(zhèn)、花都區(qū)的炭步鎮(zhèn)，佛山市的南海區(qū)小塘鎮(zhèn)、官窯鎮(zhèn)、和順鎮(zhèn)，三水區(qū)的西南街辦、樂平鎮(zhèn)。共經(jīng)過兩市、四區(qū)、七個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

本標(biāo)段為第C14合同段，位于廣州市的白云區(qū)神山鎮(zhèn)，設(shè)計(jì)里程樁號為K76＋650～K79＋500，全長2.85 km。路基填方約28萬m3，挖方約11.63萬m3，其中挖土方15 158 m3，挖石方35 368 m3，挖除非適用材料10 000 m3，挖除淤泥55 816 m3。K78＋568.7～K79＋132段軟基處理為粉噴樁及袋裝砂井，再加等載填土預(yù)壓。其他地段路基為直接挖除淤泥或地表非適用土，換填碎石或砂礫。

3 沉降和穩(wěn)定計(jì)算

3.1 沉降計(jì)算

總沉降包括瞬時(shí)沉降Sd、固結(jié)沉降Sc和次固結(jié)沉降Ss三部分。本段軟土為單一軟土層，因此其主固結(jié)沉降量可由公式計(jì)算：

式中，e0：軟土壓實(shí)前孔隙比；

ei：固結(jié)后空隙比，由e－bgp曲線求得；

H：軟基壓實(shí)層層厚。

由于本段軟土地基的下臥層為黏土，故軟土層的固結(jié)排水屬于單面排水情況。由上式計(jì)算得Sc＝59 cm，Sd＝8 cm，沉降量 S＝Sc＋Sd＝67 cm。

式中，Ur：徑向排水固結(jié)度；

Ch：水平向固結(jié)系數(shù)；

n：井徑比；

de：每一個(gè)砂井有效影響范圍的直徑；

dw：砂井直徑。

利用Ur和Th的關(guān)系曲線圖計(jì)算出固結(jié)度達(dá)到80%時(shí)所需的時(shí)間為290 d。

工后剩余沉降量由公式：

3.2 穩(wěn)定情況

利用條分法對打砂井前后的路基滑動(dòng)面進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算，比較其安全系數(shù)。經(jīng)計(jì)算，打砂井前后路基滑動(dòng)破壞最小，安全系數(shù)分別為1.38和1.06，說明打砂井后路基是穩(wěn)定的。

4 袋裝砂井施工

4.1 機(jī)具設(shè)備

機(jī)具為導(dǎo)管式振動(dòng)打樁機(jī)，在行進(jìn)方式上普遍采用的有軌道門架式、履帶臂架式、吊機(jī)導(dǎo)架式等。灌砂采用自制的灌砂架。

4.2 材料

袋裝砂井的砂袋選用聚丙烯或其他適用的編織料制成，抗拉強(qiáng)度應(yīng)能保證承受砂袋自重，裝砂后砂袋的滲透系數(shù)應(yīng)不小于砂的滲透系數(shù)。砂袋中的砂采用滲水率較高的中、粗砂，大于0.5 mm的砂的含量宜占總重的50 %以上，含泥量不應(yīng)大于3 %，滲透系數(shù)不應(yīng)小于5×10-3cm/s。

4.3 施工工藝

在完成清表后，清理平整路基，使之具有合格的平整度和路拱度2 %。用自卸汽車將質(zhì)量合格的中粗砂運(yùn)至施工試驗(yàn)路段，選用適宜的機(jī)具按設(shè)計(jì)厚度30 cm分層整平、壓實(shí)。砂墊層施工過程中，嚴(yán)防塵土、泥土和雜物污染，對受到污染的部分必須返工或更換。砂墊層的高程、厚度、干密度、平整度滲透系數(shù)也應(yīng)必須符合設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的邊線坐標(biāo)，閉合導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行放樣，采用全站儀，每30 m定出袋裝砂井大樣，以后用鋼尺打袋裝砂井的每根樁位。

4.3.1 機(jī)具定位

根據(jù)袋裝砂井布置范圍及間距，現(xiàn)場采用小木樁或竹板樁準(zhǔn)確定出每個(gè)砂井的位置，在套管入土?xí)r再將其拔掉。定位時(shí)要確保樁錘中心與地面定位在同一個(gè)點(diǎn)上，并用經(jīng)緯儀或其他觀測辦法控制樁錘導(dǎo)向架的垂直度。打樁機(jī)底支墊物要平穩(wěn)牢固。

4.3.2 裁制砂袋

根據(jù)試打后確定的深度，考慮外露長度和兩頭打結(jié)長度，砂袋長度按規(guī)范要求裁制。

4.3.3 灌砂

砂袋內(nèi)的砂采用自制的灌砂架（簡易單柱門架）配合裝砂漏斗靠其自重灌入，灌砂架采用Φ100～Φ150鋼管制成，其凈高度應(yīng)大于設(shè)計(jì)砂袋、砂井長度的一半加裝砂漏斗高。漏斗采用鋼制，確保其容量不小于2～4個(gè)砂袋灌砂量，漏斗采用0.5 t卷揚(yáng)機(jī)提升，漏斗底設(shè)4個(gè)Φ55漏口與砂袋口（Φ70）連接綁扎牢固，砂袋露天堆放應(yīng)有遮蓋，切忌長時(shí)間暴曬，以免砂袋老化。

4.3.4 安裝套管與樁尖

套管頂端要有便于起吊的吊鉤或吊環(huán)，并在套管上劃出控制標(biāo)高的刻度線。如套管接長時(shí)，在打設(shè)前要試接，要求連接處平順密封。活瓣式樁尖固定在套管上作為一個(gè)整體，套管的定位是利用樁機(jī)上的起吊設(shè)備使其吊起，上端送入樁帽中，下端扶住準(zhǔn)確安插在定位點(diǎn)上。

4.3.5 套管打入

當(dāng)套管吊起定位后可開錘施打，開始時(shí)落錘要輕緩，防止套管突然偏斜。套管入土深度距設(shè)計(jì)深度約2 m時(shí)，控制錘擊頻率，防止超深；垂直度小于1.5%，樁位偏差小于15 cm。

4.3.6 下砂袋

砂袋運(yùn)輸要用專門的運(yùn)送工具，嚴(yán)禁在地上拖拉并防止砂袋發(fā)生扭結(jié)、縮頸、斷裂和磨損。下砂袋時(shí)，在套管口設(shè)置滾輪或滑槽，將砂袋緩慢順直地放入套管中。

4.3.7 振動(dòng)拔管

砂袋到位后起拔套管，起拔時(shí)要連續(xù)緩慢進(jìn)行，中途不得放松吊繩，防止砂袋回帶及因套管下墜而損壞砂袋。砂袋留出孔口長度保證伸入砂墊層30 cm并不臥倒。

5 袋裝砂井質(zhì)量檢驗(yàn)及效果

袋裝砂井施工質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到軟基處理的效果，因此，除施工部門要嚴(yán)格遵照施工工藝和施工質(zhì)量控制的要求操作外，還要不定時(shí)的進(jìn)行抽查。井徑和井長施工完成后檢測相對較困難，常用的方法有挖驗(yàn)法、拔樁法、工程鉆探法和沖水拔袋法等。幾種檢查方法各有優(yōu)、缺點(diǎn)，在進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)際比對后決定采用沖水拔袋法，此種方法檢驗(yàn)精度可靠，消除了斷井現(xiàn)象。沖水拔袋法的工作原理是用高壓水沖袋裝砂井內(nèi)的砂，砂在高壓水作用下，泛出地面造成空井，減小土對砂井的握裹力，然后拔出砂袋測定井深，以此來檢測施工質(zhì)量。

6 結(jié)束語

經(jīng)過施工對比，袋裝砂井相對于普通砂井，有用砂量少、施工方便、快捷，防止砂井在施工過程中被擠斷和扭曲，質(zhì)量容易控制的優(yōu)點(diǎn)，而且可以增大地基的抗剪強(qiáng)度。另外，為保證砂袋的密實(shí)，灌砂時(shí)必須采用二次吊振，吊裝后空袋用人工二次補(bǔ)灌，以此來達(dá)到砂袋的密實(shí)，防止塌孔或斷井；一般袋裝砂井的井間距以1.0～1.5 m為宜。袋裝砂井樁管拔出時(shí)，拔管速度應(yīng)控制在1～1.5 m/min，以保證砂樁密實(shí)，同時(shí)防止帶出砂袋，如果出現(xiàn)砂袋帶出，分析其原因，若是套管內(nèi)外壓力差的問題，在套管上提前向套管內(nèi)注水，注水量視軟土地基情況和井深，經(jīng)試驗(yàn)確定；若是樁靴問題，則更換樁靴。拔管后立即對樁頭空袋進(jìn)行人工補(bǔ)灌，并扎好袋口，將砂井周圍空隙用砂填實(shí)，整理好樁頭，用編織袋覆蓋，以防編織砂井袋老化。

Packed in Bags Sand Drain in Roadbed Soft Base Reinforcement Processing Application

Deng Yafeng

The author unifies the packed in bags sand drain construction principle, circled the city road puddle by federal highway branch line Guangzhou to Maoshan section C14 contract Duan Weili, has analyzed the packed in bags sand drain in roadbed soft base reinforcement processing application, and elaborated the packed in bags sand drain’s subsidence and carried on the computation, packed in bags stably the sand drain construction craft, the packed in bags sand drain performance test and the effect.

packed in bags sand drain, roadbed soft base reinforcement; construction craft; effect

U416.1

A

1000－8136（2011）06－0086－02