袋装砂井堆载预压加固软土路基施工技术问题

2022-09-11

软粘土是软弱性粘土的简称, 又称软土, 这类土的特点是高含水量、大孔隙、低密度、低强度、高压缩性、低透水性、中等灵敏度。在荷载作用下, 软粘土的地基承载能力低, 地基沉降变形大, 差异沉降亦大, 因而软土地基是工程实践中较难开展人工处理的地基之一。袋装砂井堆载预压加固地基是软基处理常用的方法之一。袋装砂井堆载预压法是在天然地基中设置袋装砂井等竖向排水体, 然后利用建筑物本身重量分级逐渐加荷;或在建筑物建造之前在场地先行加载预压, 排出, 逐渐固结, 地基发生沉降, 同时强度逐渐提高的方法。

1 砂井设计

1.1 施工参数确定

采用袋装砂井堆载预压加固方法来处理软土路基, 工程之前首先需对此土层进行土工试验和静力触探的方法来确定土层的相关物理力学指标和土层沿地基深度方向的应力分布情况, 最后根据所测定的各个施工参数, 来确定砂井的最佳设计深度。

1.2 袋装砂井的设计布置方法

袋装砂井堆载预压加固方法属于垂直排水加固地基方法, 它是在需要加固地段的地面上先填筑好排水坡, 形成路拱, 并铺设好排水砂垫层, 再将加工好的砂袋垂直置入地基中已成孔内, 形成袋装砂井, 然后对地基加载预压, 使地基中的水份迅速从袋装砂井中排出, 从而达到加速地基土沉降的目的。

1.3 预压时间确定

相比普通砂井, 袋装砂井的物理特性更加紧密, 当施工的土层厚度较大时, 土层中的薄砂层决定了基床排水方式以横向排水方式为主, 而受竖向排水方式的影响很小, 甚至可以忽略不计。因此, 为使土层的团结度满足施工工程要求, 预压时间的长短在设计原则上必须保证有荷载作用的深度以内的土层总固结度控制在路基施工规范的要求之内。

2 施工组织

2.1 砂垫层施工

在已检验合格的路拱上均匀等厚地铺设砂垫层, 砂垫层多采用洁净的中粗砂, 含泥量不大于5%, 无其它杂质。砂垫层的铺设厚度应综合考虑松铺的换算系数, 以防止砂垫层加载压实后的厚度达不到设计要求。铺设砂垫层时, 砂垫层两侧边缘应最好比路堤坡脚高出1M左右的范围, 以确保施工期间从砂井运送来的水可以顺利得排送到地表中。

2.2 袋装砂井施工

(1) 测量放线定位:在已经铺设成型好的砂垫层上用经纬仪或全站仪来测定路基中线, 然后以所测的中线为基准来布置袋装砂井桩位;也可以边线为基线设置桩位, 但由于路基原地面高低不一致, 路基底宽也不同, 故易导致设置桩位较为零乱, 因此在测量放线定位时一般采用以中线为基线来设置桩位。

(2) 施工机械:根据软土层的厚度、总工程量的大小以及施工工期的要求, 通常在施工时多采取导管式振动打桩机之类的机具设备, 而在行进方式上多可采用轨道门架式或履带式和吊机导架式。

(3) 袋装砂井材料的选定:砂袋多采用透水性好、耐久性好、韧性强的聚丙乙烯编织材料制作, 袋子自身的抗拉强度应至少能保证可以承受得住砂袋的自重。装砂袋的宽应保证砂井直径不小于7cm, 砂料多采用渗水率较高、含泥量较低的中粗砂, 灌入砂袋的砂要充填密实, 灌砂率要达95%以上。

(4) 铺设土工格栅:袋装砂井打好以后, 利用人工将砂袋口顶面砂垫层整平, 再铺设一层单向土工格栅。

(5) 施工工艺流程:整平原地面—摊铺下层砂垫层—机具定位—打入套管—沉入砂袋—拔出套管—机具移位—埋砂袋头—摊铺上层砂垫层。

(6) 施工质量应符合工程要求规定:将砂料填装进砂袋后, 砂袋不能露天摆放以防老化;控制砂井的入土深度达到设计标高, 砂井的深度需深入进软土层以下0.5m以上;砂袋留出孔口长度应至少保证伸入砂垫层20m以上;防止砂袋发生扭结、缩颈、断裂和磨损。

3 施工质量控制

为保证施工质量与进度, 施工过程中应注意以下几个方面的问题。

(1) 设导管之前应首先保证导管长度和垂直度等各项参数是否与设计要求相符导管内是否残留有杂物;桩尖活门开启是否灵活, 封闭是否良好。

(2) 考虑砂井两端的灌砂打结是否满足设计需要, 砂料装入砂袋要达到指定深度灌砂要逐段灌满并用力抖落密实。这种预装的袋装砂井便于质理检验, 可防止偷工减料行为, 若砂袋不满, 应及时向袋内灌砂、补够, 检查砂袋外观有无裂缝、缩颈或鼓胀现象。

(3) 桩管断面尺寸应尽量小并满足有足够的刚度, 管子多采用圆形或菱形结构, 壁厚一般不少于8mm, 以减少施插时对土层扰动。为提高效率, 在软土导层或超软土层上开展施工多使用双管机施工, 而双管机缺点是如若碰上有硬层或硬石块的土层仅仅用一根管子是难以开展施插作业的, 从而影响了施插桩管的速度。

(4) 施工进展的同时, 随时对套管或孔位位置进行检查, 以确保垂直度能满足设计要求, 套管在拔出之后仍要复查砂袋的外露长度及砂袋入土深度是否满足设计要求。上拔导管如若超过砂袋长度50cm左右, 就需要重新补打1根管子。

4 袋装砂井堆载预压加固软土路基施工技术的特点及适用范围

4.1 特点

袋装砂井堆载预压加固软土路基施工技术的特点是在保证有充分的软粘土的排水固结性的同时, 又兼顾了施工软地基的抗剪强度和承载能力, 并且施工方法简单, 施工过程不需要特殊的施工机具, 可大大地缩短施工工期, 降低工程成本。

4.2 适用范围

袋装砂井堆载预压加固软土路基方法是软土地基处理加固最有效的方法之一, 适用于机场跑道、油罐、道路、路堤、码头等透水性低、饱和软弱粘性土的工程地基加固处理。

5 结语

袋装砂井加固软土地基成本低、效益高、施工进度快, 以较小的投人, 即可达到理想的加固效果, 且该施工所采用的机械设备简单、轻便、施工灵活、振动及噪音小、对地基及周围的建筑物扰动小, 因此可广泛适用于软砂土地区的铁路、公路、机场、码头、工业与民用建筑物等地基加固工程, 尤其适用于对周围受振动、扰动条件限制的地基加固工程。在过去一段时期, 软基工程加固中经常发生一些严重的质量事故, 这与软基施工管理不严, 片面追求进度, 夜间施工及施工队伍技术素质差, 分包管理不好等有关, 施工中要具体队伍具体对待, 既人信任又严格监督, 加强质量管理, 调动机组与施工人员积极性, 采取有效的措施, 使质量控制与管理更规范更落实。

摘要：本文系统地阐述了袋装砂井堆载预压加固软土路基施工的原理、工艺要求和软基段填筑施工注意事项, 并对袋装砂井堆载预压加固软土路基施工技术的未来前景做了相关阐述。

关键词：袋装砂井,软土加固,施工技术