排水固結(jié)法在公路工程軟基施工中的探討

馬俊+盧芳芳

摘 要： 作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的基礎(chǔ)工程，隨著我國(guó)公路事業(yè)發(fā)展建設(shè)要求的不斷地提高，排水固結(jié)法在公路工程軟基處理得到了廣泛地應(yīng)用，其施工工藝選擇的科學(xué)性、合理性將直接關(guān)系著整個(gè)工程的質(zhì)量，關(guān)系到人們的生命安全。本文主要對(duì)公路工程軟土路基施工中排水固結(jié)法的原理、施工流程及質(zhì)量控制進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞： 排水固結(jié)法；軟土路基；施工流程；加固原理

一、排水固結(jié)法加固原理

排水固結(jié)法是對(duì)天然地基，或先在地基中設(shè)置砂井（袋裝砂井或塑料排水帶）等豎向排水體，然后利用建筑物本身重量分級(jí)逐漸加載；或在建筑物建造前在場(chǎng)地上先行加載預(yù)壓，使土體中的孔隙水排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時(shí)強(qiáng)度逐步提高的方法。

排水固結(jié)的原理是地基在荷載作用下，通過布置豎向排水井（砂井或塑料排水袋等），使土中的孔隙水被慢慢排出，孔隙比減小，地基發(fā)生固結(jié)變形，地基土的強(qiáng)度逐漸增長(zhǎng)。

排水固結(jié)法主要用于解決地基的沉降和穩(wěn)定問題。為了加速固結(jié)，最有效的辦法就是在天然土層中增加排水途徑，縮短排水距離，設(shè)置豎向排水井（砂井或塑料排水袋），以加速地基的固結(jié)，縮短預(yù)壓工程的預(yù)壓期，使其在短時(shí)期內(nèi)達(dá)到較好的固結(jié)效果，使沉降提前完成；并加速地基土抗剪強(qiáng)度的增長(zhǎng)，使地基承載力提高的速率始終大于施工荷載增長(zhǎng)的速率，以保證地基的穩(wěn)定性。

二、軟土路基中排水固結(jié)法的流程

1、砂墊層施工

砂墊層的功能就是在預(yù)壓施工中，從土體進(jìn)入墊層的滲透水快速排出，達(dá)到土層固結(jié)的作用。砂墊層質(zhì)量將對(duì)加固效果與預(yù)壓時(shí)間起到?jīng)Q定性的作用。選用級(jí)配相應(yīng)的中粗砂，作為砂墊層材料，可確保砂墊層具有良好的滲透性。在施工應(yīng)用中，應(yīng)確保其含泥量在5%以下，不能混入雜質(zhì)與有機(jī)質(zhì)。在確定砂墊層厚度時(shí)，應(yīng)及時(shí)排出土層內(nèi)的滲透水，一般控制在30厘米到50厘米之間，可以起到持力層的作用。

2、袋裝砂井施工

砂井（直徑30到50厘米）、袋裝砂井（7到12厘米）及塑料排水板是構(gòu)成豎向排水體的主要組成部分。因袋裝砂井具有較小的斷面，體積較小，施工方便及成本低等優(yōu)勢(shì)，在公路工程軟土路基處理中得到了廣泛地應(yīng)用。依據(jù)排水要求，應(yīng)確保袋裝砂井編織袋具有不錯(cuò)的透水性，避免漏失袋內(nèi)砂。在袋裝砂井材料選用中，應(yīng)確保袋子具有較高的抗拉強(qiáng)度，通常情況下，其縱向抗拉強(qiáng)度在18.KN/M的范圍內(nèi)，抗拉縱向延伸率必須控制在17.6%左右，確保其能夠?qū)Υ鼉?nèi)砂的重量與彎曲出現(xiàn)的拉力進(jìn)行最大限度地承受，同時(shí)具備良好的抗老化能力與抗腐蝕能力?，F(xiàn)階段，應(yīng)用最多的就是聚丙烯編織袋。相比砂的滲透系數(shù)，這種袋子的滲透系數(shù)要高出一些。在袋裝砂井施工中，一般選用中、粗砂作為施工材料，這種材料具有較高滲水率，粒徑在0.5毫米以上的砂總量必須超過材料的一般，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制其含泥量，一般在3%以下。其施工工藝如下所述：

（1）場(chǎng)地清理及放樣

在公路工程軟基排水固結(jié)技術(shù)施工中應(yīng)及時(shí)平整與清理施工場(chǎng)地。將地面積水在施工前期及時(shí)排出，同時(shí)應(yīng)進(jìn)行路面硬化處理，并確保工程便道的暢通性。在確定施工位置時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵循相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行，確保其偏差在2厘米以下。應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)量與記錄場(chǎng)地高程，并遵循圖紙要求利用全站儀進(jìn)行準(zhǔn)確放樣測(cè)量，同時(shí)施工人員必須定期進(jìn)行復(fù)核。

在基底回填中，先沿坡腳線向外側(cè)筑草袋圍堰，臺(tái)階開挖施工應(yīng)在陡于1：5的基面橫坡部分路段進(jìn)行，一般在1米到2米之間進(jìn)行臺(tái)階寬度的控制，臺(tái)階頂面在進(jìn)行反向橫坡設(shè)置時(shí)，應(yīng)確保其坡度為2%到4%之間。在清理與回填基底時(shí)，應(yīng)在基面進(jìn)行0.3%坡度的留設(shè)，這樣可以為基面或砂墊層排水提供方便。

（2）砂井就位與壓管

完成基底作業(yè)后，可以進(jìn)行砂井機(jī)與套管就位。就位砂井機(jī)后，應(yīng)確保導(dǎo)軌、套管管身與地面呈垂直狀態(tài)，并與樁位對(duì)準(zhǔn)，垂直度誤差在1.5%的合理范圍內(nèi)進(jìn)行有效控制，并遵循相應(yīng)長(zhǎng)度在套管上將標(biāo)尺位置劃出，進(jìn)而達(dá)到砂井入土深度有效控制的目的。不能出現(xiàn)彎曲套管、內(nèi)壁不光滑、毛刺等現(xiàn)象，8厘米到10厘米作為管徑控制的合理范圍。完成砂井機(jī)就位工作后，應(yīng)及時(shí)將砂井機(jī)壓力裝置與激振器啟動(dòng)，慢慢將套管振動(dòng)壓入軟土內(nèi)，確保壓力的均勻性。壓管作業(yè)必須不間斷向下壓，不能出現(xiàn)起管在壓入等現(xiàn)象。當(dāng)壓管與風(fēng)化巖層接近時(shí)，要對(duì)套管下沉速度加以重視，如下沉速度逐漸變慢后，必須準(zhǔn)確計(jì)量套管入土的長(zhǎng)度，保證風(fēng)化巖層內(nèi)套管長(zhǎng)度在50厘米以上。

（3）填砂袋

利用入口滾輪砂袋快速平穩(wěn)地向套管口邊送入，同時(shí)將袋尾拉起，并通過激振器將套管提升，當(dāng)高度升至0.5米時(shí)，將砂袋放開，向孔底進(jìn)行放置。在套管內(nèi)放置砂袋時(shí)，應(yīng)避免砂袋扭結(jié)、縮頸等情況的出現(xiàn)。拔管施工中應(yīng)確保砂袋不被帶出或砂袋不出現(xiàn)破損情況。當(dāng)出現(xiàn)問題后，應(yīng)對(duì)其原因進(jìn)行認(rèn)真分析，必須及時(shí)清理拔管帶出的土，已經(jīng)形成的砂漿口必須確保其能夠與砂墊層相互貫通，施工過程中要真實(shí)記錄每根砂井的灌砂量。

3、預(yù)壓系統(tǒng)施工

預(yù)壓荷載是排水固結(jié)法的重要組成部分，它促使顆粒間自由水排出的動(dòng)力。預(yù)壓的實(shí)施，主要體現(xiàn)在分級(jí)加荷，每級(jí)加荷的穩(wěn)定性依賴于前一級(jí)預(yù)壓后強(qiáng)度的提高。為加速地基固結(jié)，堆載預(yù)壓與沙礫墊層及袋裝砂井相結(jié)合對(duì)基底進(jìn)行處理。為保證施工的安全與進(jìn)度，設(shè)置觀測(cè)斷面，觀測(cè)沉降和位移，以指導(dǎo)施工。

每個(gè)觀測(cè)電面設(shè)置5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)和兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)。路基填筑前，按設(shè)計(jì)要求對(duì)清理好的地表上于路中心、左右路肩安裝沉降板；同時(shí)在路堤坡腳外1米埋設(shè)位移觀測(cè)樁。預(yù)壓期內(nèi)，應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行沉降觀測(cè)。路堤沉降變形達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期值后才能鋪筑路面，并將超出路床以上多余土卸載，將路堤整修到路床面標(biāo)高和滿足壓實(shí)要求。

三、公路工程軟基施工排水固結(jié)法的質(zhì)量控制

1、軟基地基承載力低，采用堆載預(yù)壓時(shí)，為避免免地基因發(fā)生塑性變形而失穩(wěn)，需要控制加載速度和進(jìn)行分級(jí)加載，使其與地基土的強(qiáng)度增長(zhǎng)速度相適應(yīng)。每級(jí)預(yù)壓荷載不應(yīng)超過前期荷載作用下地基強(qiáng)度增加后的承載力。

2、軟土的強(qiáng)度的提高是在各級(jí)荷載預(yù)壓過程中逐步提高的，每級(jí)荷載量要與相應(yīng)地基強(qiáng)度對(duì)應(yīng)，因此在填土中應(yīng)控制加載速率，使路路基土強(qiáng)度提供與外加荷載相適應(yīng)，否則會(huì)使土體破壞，強(qiáng)度反而降低。當(dāng)發(fā)現(xiàn)地基有超過加載控制標(biāo)準(zhǔn)的異常表現(xiàn)時(shí)，要及時(shí)采取措施，如暫停加載或卸載。

3、成井檢查與補(bǔ)砂。成井質(zhì)量檢測(cè)應(yīng)在砂井施工結(jié)束后立即進(jìn)行，其平面位置、間距及孔徑必須與以下要求相符合：首先，平面位置誤差控制在10厘米以下，間距誤差控制在-5厘米到+5厘米之間，孔徑誤差必須控制在1厘米以下，抽查頻率必須大于2%。其次，已施打的砂井必須向袋內(nèi)及時(shí)補(bǔ)砂，平均一周補(bǔ)2次。

四、結(jié)束語

綜上所述，隨著我國(guó)公路工程事業(yè)發(fā)展速度的不斷提升，各類質(zhì)量問題得到了有效處理。排水固結(jié)施工技術(shù)作為公路工程軟基施工的重要技術(shù)之一，其施工效果是否良好將直接影響到工程施工的整體質(zhì)量。施工單位必須重視排水固結(jié)施工技術(shù)的應(yīng)用，嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行有效施工，只有這樣才能提高公路工程的整體質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1] 何振東.排水固結(jié)法施工質(zhì)量控制要點(diǎn)[J]. 交通世界（建養(yǎng).機(jī)械）. 2011（08）.

[2] 史隨林.排水固結(jié)法在公路軟基處理中的應(yīng)用[J]. 交通世界（建養(yǎng).機(jī)械）. 2015（Z1）.

[3] 王野.排水固結(jié)法處理路基軟基技術(shù)措施探討[J]. 現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè). 2013（12）.

[4] 張永宏，孫治育，王志華，安建林，王文宇. 低滲透性深厚淤泥路基超載預(yù)壓處理技術(shù)研究[J]. 公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版）. 2013（03）.