袋裝砂井在加固軟土路基中的施工工藝要求

吳惠霞 杭黃鐵路公司籌備組

1 工程概況

某新建鐵路單線，沿線所經(jīng)地區(qū)西高東低，西段為丘陵區(qū)，東段為平原、河谷區(qū)，相對(duì)標(biāo)高為3 m～10 m，絕對(duì)高程為40 m～70 m。沿線廣泛出露p1+d1Q3弱至中等膨脹土，局部較深部位為強(qiáng)膨脹土，施工所遇地質(zhì)問(wèn)題主要為膨脹土和軟土。

2 袋裝砂井排水法加固軟土路基的原理

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的新技術(shù)及新方法都應(yīng)用到處理軟土路基中（如塑料排水板等）。但各種新技術(shù)及新方法都必須要有一個(gè)驗(yàn)證過(guò)程，其間必然會(huì)存在各種各樣的難點(diǎn)暫時(shí)無(wú)法解決（如施工工藝還不夠完善、質(zhì)量難于控制等問(wèn)題），因此袋裝砂井在處理軟土路基上還是很受歡迎的。

2.1 軟土的定義及其物理力學(xué)指標(biāo)

軟土是指近代水下沉積的飽和粘性土，具有含水量大、滲透性弱、天然強(qiáng)度低、壓縮性高等特性。其物理力學(xué)指標(biāo)為：天然含水量：wn≥wl；天然孔隙比：e0＞1.0；壓縮模量：Es＜4 000 kPa；滲透系數(shù)：k＜1×10-6 cm/s；不排水抗剪強(qiáng)度：Cu＜30 kPa。軟土路基處理就是控制這些物理力學(xué)指標(biāo)，使之達(dá)到規(guī)范要求，袋裝砂井等排水固結(jié)法正好能解決這些問(wèn)題。

2.2 袋裝砂井的作用

根椐固結(jié)理論，軟粘土固結(jié)所需時(shí)間的長(zhǎng)短與其相對(duì)排水距離的平方成正比。為了加述地基的固結(jié)，最有效的方法就是增加土層的排水途徑。袋裝砂井就是為此目的而設(shè)置的。

2.3 袋裝砂井排水法的加固原理

在含水量大、孔隙比大、壓縮性高、軟土深厚的軟土地基中打入砂袋作為排水通道以增加土層的排水途徑，縮短排水的距離。在上部荷載的作用下，產(chǎn)生的附加應(yīng)力使土顆粒間的孔隙水通過(guò)插在軟土層中的砂井排出地層外面以達(dá)到土顆粒間位移密實(shí)，從而大大加速了地基的固結(jié)與沉降。減少壓縮性，降低孔隙比和含水量，增加土體密實(shí)度，在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到較高的固結(jié)度，以提高軟土路基的承載力和抗剪能力，從而保證路堤和地基的穩(wěn)定。

3 袋裝砂井排水法的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 袋裝砂井排水法的特點(diǎn)

排水固結(jié)法是處理粘土地基的有效方法之一，它可以解決沉降與穩(wěn)定問(wèn)題。沉降問(wèn)題即是使地基的沉降在加載預(yù)壓期間大部分或基本完成，使構(gòu)筑物在使用期間不產(chǎn)生不利的沉降或沉降差。穩(wěn)定問(wèn)題即加速地基土的抗剪強(qiáng)度的增長(zhǎng)，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。

3.2 袋裝砂井排水法的優(yōu)缺點(diǎn)

(1)袋裝砂井排水法的優(yōu)點(diǎn)即施工工藝簡(jiǎn)單，成本低廉（相對(duì)于塑料排水板而言）。

(2)袋裝砂井排水法的缺點(diǎn)即地基變形后，容易產(chǎn)生斷頸和頸宿，不利于排水。

4 袋裝砂井的施工工藝

4.1 施工準(zhǔn)備

(1)機(jī)具設(shè)備：本標(biāo)段砂井處理深度為4.8～9.8 m，總工程量為67 083 m，選用合理的施工機(jī)械至關(guān)重要，本標(biāo)段采用LC150型振動(dòng)式打樁機(jī)。

(2)材料選定：砂袋的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足國(guó)家規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。

(3)勞動(dòng)力組織：袋裝砂井屬隱蔽工程，要求操作人員必須具有良好的施工經(jīng)驗(yàn)與操作技能。施工中每臺(tái)班勞力配置如表1：

表1 每臺(tái)班勞力配置

4.2 工藝要求及技術(shù)措施

(1)認(rèn)真熟悉施工圖紙，領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，編制特殊作業(yè)指導(dǎo)書。

(2)清理場(chǎng)地，將路幅范圍內(nèi)原地面的淤泥、樹(shù)根、腐植土等不適用材料全部挖除。

(3)填筑土拱坡，以4%的橫坡填成路拱形，并碾壓密實(shí)。

(4)填筑砂墊層，在路拱橫坡上按設(shè)計(jì)要求和砂墊層施工要求均勻等厚的鋪設(shè)砂墊層。

(5)機(jī)具定位，根據(jù)設(shè)計(jì)布置的行間距采用小木樁正確定位，機(jī)具定位時(shí)要保證錘中心與地面定位在同一線上，并用經(jīng)緯儀觀測(cè)控制導(dǎo)向架的垂直度。

(6)砂井灌砂不得過(guò)急，并保證砂樁的連續(xù)性，砂井內(nèi)應(yīng)灌中粗砂，灌砂率不得小于90%。

(7)砂井頂部應(yīng)鋪設(shè)砂墊層，使與砂井聯(lián)結(jié)，以利排水，砂井回填使用的中粗砂含泥量不大于3%。

(8)拔套管時(shí)，若帶出砂袋，則機(jī)具要重新定位，砂井要重新灌注。

(9)樁機(jī)移位至下一樁位，同時(shí)及時(shí)清理套管帶出的淤泥土，并用干凈的砂礫回填留下的洞穴，確保排水暢通。

5 砂井的質(zhì)量控制及檢驗(yàn)

(1)加強(qiáng)對(duì)材料的管理檢驗(yàn)，按規(guī)定做好砂子質(zhì)量和含泥量的控制。

(2)打設(shè)套管前要檢查套管長(zhǎng)度和直徑是否與設(shè)計(jì)相符，管內(nèi)有無(wú)雜物，樁尖活動(dòng)門開(kāi)啟是否靈活，封閉是否良好。

(3)施工中隨時(shí)檢查套管成孔位置，垂直度是否滿足設(shè)計(jì)要求，并檢查灌砂量是否符合理論計(jì)算值。

(4)砂井質(zhì)量控制及檢驗(yàn)應(yīng)符合表2的規(guī)定

表2 質(zhì)量控制及檢驗(yàn)指標(biāo)

6 結(jié)束語(yǔ)

在科學(xué)技術(shù)日異發(fā)展的今天，處理軟基的新方法及新工藝越來(lái)越多，但由于各種新型的排水固結(jié)法的施工工藝還不夠完善，施工中存在質(zhì)量控制難等一系列問(wèn)題，所以袋裝砂井在鐵路及公路建設(shè)中被認(rèn)為是一種軟土路基加固的好方法。而且被廣泛應(yīng)用在加固軟土路基中。施工中若能嚴(yán)格按照施工工藝與質(zhì)量控制要求合理施工，選用較為適宜的打樁設(shè)備，砂井施工工效就好，經(jīng)濟(jì)效益也就有所提高，也易保證較好的施工質(zhì)量。