摘  要  系统地阐述了软土路基加固的原理,袋装砂井在加固软土路基中的施工工艺要求

关键词  袋装砂井  软土路基  施工

1  工程概况

西合线DK939+700～DK952+200段新建铁路单线,预留第二线,途金寨县、霍邱县、六安市裕安区。沿线所经地区西高东低,西段为丘陵区,东段为平原,河谷区、相对标高为3 m～10 m,绝对高程为40 m～70m,有一个新建设姚李庙车站。沿线广泛出露p₁+d₁Q₃弱至中等膨胀土,局部较深部位为强膨胀土,本标段所遇地质问题主要为膨胀土和软土。

2  袋装砂井排水法加固软土路基的原理

随着科学技术的发展,越来越多的新技术及新方法都应用到处理软土路基中（如塑料排水板等）。但是各种新技术及新方法都必须要有一个验证过程,其间必然会存在各种各样的难点暂时无法解决（如施工工艺还不够完善、质量难于控制等问题）,因此袋装砂井在处理软土路基上还是很受欢迎的。本标段的软土路基就是用袋装来加固处理的。

2.1  软土的定义及其物理力学指标

软土是指近代水下沉积的饱和粘性土,具有含水量大、渗透性弱、天然强度低、压缩性高等特性。其物理力学指标为：天然含水量： w_n≥w_l；天然孔隙比： e₀>1.0；压缩模量：Es<4 000kPa；渗透系数：k<1×10^-6cm/s；不排水抗剪强度： Cu<30kPa。软土路基处理就是控制这些物理力学指标,使之达到规范要求,袋装砂井等排水固结法正好能解决这些问题。

2.2  袋装砂井的作用

根椐固结理论,软粘土固结所需时间的长短与其相对排水距离的平方成正比。为了加述地基的固结,最有效的方法就是增加土层的排水途径。袋装砂井就是为此目的而设置的。

2.3  袋装砂井排水法的加固原理

在含水量大、孔隙比大、压缩性高、软土深厚的软土地基中打入砂袋作为排水通道以增加土层的排水途径,缩短排水的距离（见图１）。在上部荷载的作用下,产生的附加应力使土颗粒间的孔隙水通过插在软土层中的砂井排出地层外面以达到土颗粒间位移密实,从而大大加速了地基的固结与沉降。减少压缩性,降低孔隙比和含水量,增加土体密实度,在较短时间内达到较高的固结度,以提高软土路基的承载力和抗剪能力,从而保证路堤和地基的稳定。

3  袋装砂井排水法的特点及优缺点

3.1  袋装砂井排水法的特点

排水固结法是处理粘土地基的有效方法之一，它可以解决沉降与稳定问题。沉降问题即是使地基的沉降在加载预压期间大部分或基本完成,使构筑物在使用期间不产生不利的沉降或沉降差。稳定问题即加速地基土的抗剪强度的增长,从而提高地基的承载力和稳定性。

3.2  袋装砂井排水法的优缺点

a. 袋装砂井排水法的优点即施工工艺简单,成本低廉（相对于塑料排水板而言）。

b. 袋装砂井排水法的缺点即地基变形后,容易产生断颈和颈宿,不利于排水。

4  袋装砂井的施工工艺

4.1  施工准备

4.1.1  机具设备：本标段砂井处理深度为4.8～9.8m,总工程量为67083m,选用合理的施工机械至关重要,本标段采用LC150型振动式打桩机。

4.1.2  材料选定：砂袋的技术指标应满足国家规定的各项指标标准。

4.1.3  劳动力组织：袋装砂井属隐蔽工程,要求操作人员必须具有良好的施工经验与操作技能,施工中每台班劳力配置如表1：

表1  每台班劳力配置

4.2  工艺要求及技术措施

a. 认真熟悉施工图纸,领会设计要点,编制特殊作业指导书。

b. 清理场地,将路幅范围内原地面的淤泥、树根、腐植土等不适用材料全部挖除。

c. 填筑土拱坡,以4%的横坡填成路拱形,并碾压密实。

d. 填筑砂垫层,在路拱横坡上按设计要求和砂垫层施工要求均匀等厚的铺设砂垫层。

e. 机具定位,根据设计布置的行间距采用小木桩正确定位,机具定位时要保证锤中心与地面定位在同一线上,并用经纬仪观测控制导向架的垂直度。

f. 砂井灌砂不得过急,并保证砂桩的连续性,砂井内应灌中粗砂,灌砂率不得小于90%。

g. 砂井顶部应铺设砂垫层,使与砂井联结,以利排水,砂井回填使用的中粗砂含泥量不大于3%。

h. 拔套管时,若带出砂袋,则机具要重新定位,砂井要重新灌注。

i. 桩机移位至下一桩位,同时及时清理套管带出的淤泥土,并用干净的砂砾回填留下的洞穴,确保排水畅通。

5  砂井的质量控制及检验

a. 加强对材料的管理检验,按规定做好砂子质量和含泥量的控制。

b. 打设套管前要检查套管长度和直径是否与设计相符,管内有无杂物,桩尖活动门开启是否灵活,封闭是否良好。

c. 施工中随时检查套管成孔位置,垂直度是否满足设计要求,并检查灌砂量是否符合理论计算值。

d. 砂井质量控制及检验应符合表2的规定

表2  质量控制及检验指标

6  现场施工体会

在科学技术日异发展的今天,处理软基的新方法及新工艺越来越多,但由于各种新型的排水固结法的施工工艺还不够完善,施工中存在质量控制难等一系列问题,所以袋装砂井在铁路及公路建设中被认为是一种软土路基加固的好方法。而且被广泛应用在加固软土路基中。施工中若能严格按照施工工艺与质量控制要求合理施工,选用较为适宜的打桩设备,砂井施工工效就好,经济效益也就有所提高,也易保证较好的施工质量。

作者简介：黄德华， 男，1974年2月生，技术员，大专，1999年7月毕业于华东交通大学,主要从事工程施工及内业整理工作。