摘 要 系統地闡述了軟土路基加固的原理,袋裝砂井在加固軟土路基中的施工工藝要求
關鍵詞 袋裝砂井 軟土路基 施工
1 工程概況
西合線DK939+700～DK952+200段新建鐵路單線,預留第二線,途金寨縣、霍邱縣、六安市裕安區。沿線所經地區西高東低,西段為丘陵區,東段為平原,河谷區、相對標高為3 m～10 m,絕對高程為40 m～70m,有一個新建設姚李廟車站。沿線廣泛出露p1+d1Q3弱至中等膨脹土,局部較深部位為強膨脹土,本標段所遇地質問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
隨著科學技術的發展,越來越多的新技術及新方法都應用到處理軟土路基中（如塑料排水板等）。但是各種新技術及新方法都必須要有一個驗證過程,其間必然會存在各種各樣的難點暫時無法解決（如施工工藝還不夠完善、質量難于控制等問題）,因此袋裝砂井在處理軟土路基上還是很受歡迎的。本標段的軟土路基就是用袋裝來加固處理的。
2.1 軟土的定義及其物理力學指標
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、天然強度低、壓縮性高等特性。其物理力學指標為：天然含水量： wn≥wl；天然孔隙比： e0>1.0；壓縮模量：Es<4 000kPa；滲透系數：k<1×10-6cm/s；不排水抗剪強度： Cu<30kPa。軟土路基處理就是控制這些物理力學指標,使之達到規范要求,袋裝砂井等排水固結法正好能解決這些問題。
2.2 袋裝砂井的作用
根椐固結理論,軟粘土固結所需時間的長短與其相對排水距離的平方成正比。為了加述地基的固結,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（見圖１）。在上部荷載的作用下,產生的附加應力使土顆粒間的孔隙水通過插在軟土層中的砂井排出地層外面以達到土顆粒間位移密實,從而大大加速了地基的固結與沉降。減少壓縮性,降低孔隙比和含水量,增加土體密實度,在較短時間內達到較高的固結度,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定。
3 袋裝砂井排水法的特點及優缺點
3.1 袋裝砂井排水法的特點
排水固結法是處理粘土地基的有效方法之一，它可以解決沉降與穩定問題。沉降問題即是使地基的沉降在加載預壓期間大部分或基本完成,使構筑物在使用期間不產生不利的沉降或沉降差。穩定問題即加速地基土的抗剪強度的增長,從而提高地基的承載力和穩定性。
3.2 袋裝砂井排水法的優缺點
a. 袋裝砂井排水法的優點即施工工藝簡單,成本低廉（相對于塑料排水板而言）。
b. 袋裝砂井排水法的缺點即地基變形后,容易產生斷頸和頸宿,不利于排水。
4 袋裝砂井的施工工藝
4.1 施工準備
4.1.1 機具設備：本標段砂井處理深度為4.8～9.8m,總工程量為67083m,選用合理的施工機械至關重要,本標段采用LC150型振動式打樁機。
4.1.2 材料選定：砂袋的技術指標應滿足國家規定的各項指標標準。
4.1.3 勞動力組織：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驗與操作技能,施工中每臺班勞力配置如表1：
表1 每臺班勞力配置
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序號 |
工種 |
數量 |
備注 |
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1 |
班長 |
1 |
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2 |
司機 |
1 |
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3 |
裝靴工 |
1 |
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4 |
定位 |
1 |
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5 |
電工(兼機修) |
1 |
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6 |
普工 |
4 |
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4.2 工藝要求及技術措施
a. 認真熟悉施工圖紙,領會設計要點,編制特殊作業指導書。
b. 清理場地,將路幅范圍內原地面的淤泥、樹根、腐植土等不適用材料全部挖除。
c. 填筑土拱坡,以4%的橫坡填成路拱形,并碾壓密實。
d. 填筑砂墊層,在路拱橫坡上按設計要求和砂墊層施工要求均勻等厚的鋪設砂墊層。
e. 機具定位,根據設計布置的行間距采用小木樁正確定位,機具定位時要保證錘中心與地面定位在同一線上,并用經緯儀觀測控制導向架的垂直度。
f. 砂井灌砂不得過急,并保證砂樁的連續性,砂井內應灌中粗砂,灌砂率不得小于90%。
g. 砂井頂部應鋪設砂墊層,使與砂井聯結,以利排水,砂井回填使用的中粗砂含泥量不大于3%。
h. 拔套管時,若帶出砂袋,則機具要重新定位,砂井要重新灌注。
i. 樁機移位至下一樁位,同時及時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 砂井的質量控制及檢驗
a. 加強對材料的管理檢驗,按規定做好砂子質量和含泥量的控制。
b. 打設套管前要檢查套管長度和直徑是否與設計相符,管內有無雜物,樁尖活動門開啟是否靈活,封閉是否良好。
c. 施工中隨時檢查套管成孔位置,垂直度是否滿足設計要求,并檢查灌砂量是否符合理論計算值。
d. 砂井質量控制及檢驗應符合表2的規定
表2 質量控制及檢驗指標
|
序號 |
檢查項目 |
允許偏差 |
檢查頻率 |
檢查方法 |
|
1 |
井位 |
±150mm |
1/10 |
按中心線長度丈量 |
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2 |
井深 |
±300mm |
100/100 |
以套管上劃線為準,查記錄 |
|
-100mm |
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3 |
井的垂直度 |
1.5% |
1/10 |
用經緯儀觀測樁錘導向架 |
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4 |
灌砂量 |
灌砂量±5% |
100/100 |
|
6 現場施工體會
在科學技術日異發展的今天,處理軟基的新方法及新工藝越來越多,但由于各種新型的排水固結法的施工工藝還不夠完善,施工中存在質量控制難等一系列問題,所以袋裝砂井在鐵路及公路建設中被認為是一種軟土路基加固的好方法。而且被廣泛應用在加固軟土路基中。施工中若能嚴格按照施工工藝與質量控制要求合理施工,選用較為適宜的打樁設備,砂井施工工效就好,經濟效益也就有所提高,也易保證較好的施工質量。
作者簡介：黃德華， 男，1974年2月生，技術員，大專，1999年7月畢業于華東交通大學,主要從事工程施工及內業整理工作。
