软土地基 换填海砂 工艺_浅谈袋装砂井法在桥梁工程软土地基处理中的应用
时间：2019-05-27 03:32:29 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘要：袋装砂井是深层软弱土的竖向排水体,它的设置能改善软弱土排水条件,加快土壤固结,加快路基沉降。它的施工质量直接影响到深层排水效果及地基的固结时间。本文就袋装砂井法在桥梁工程软土地基处理中的应用进行了探讨。
关键词：袋装砂井法， 桥梁工程， 软土地基处理， 应用
Abstract: the sand bags of soil deep Wells is weak vertical row water, it can improve the Settings of the weak soil drainage condition, speed up the soil consolidation, speed up the embankment settlement. It directly affects the quality of the construction of the deep water drainage effect, and the foundation of the consolidation of time. This paper is well sand bags in bridge engineering method of soft ground treatment of the application are discussed.
Keywords: sand bags of Wells, bridge engineering, soft soil foundation treatment, applications
中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：
1、前言
袋装砂井加固软土地基法是在一般砂井法的基础上发展起来的一种新工艺、新技术。它是在需要加固地段的地面上先填筑好排水坡(路拱或横坡),并铺设好排水垫层,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,使地基中的水分迅速从袋砂井中排出,从而达到加速地基沉降固结的目的。
2、软土地基的特性
2.1孔隙比和天然含水量大。我国软土的天然孔隙比一般e=l～2之间， 淤泥和淤泥质土的天然含水量w=50％～70％，一般大于液限，高的可达200％。
2.2压缩性高。我国淤泥和淤泥质土的压缩系的一般都大于0.5Mpa-1，建造在这种软土上的建筑物将发生较大的沉降，尤其是沉降的不均性，会造成建筑物的开裂和损坏。
2.3透水性弱。软士含水量大，可是，透水性却很小，渗透系数k≤1(mm∕d)。由于透水性如此微小，土体受荷载作用后，往往呈现很高的孔隙水压力，影响地基的压密固结。
2.4抗剪强度低。软土通常呈软塑一流塑状态,在外部荷载作用下,抗剪性能极差，根据部分资料统计,我国软土无侧限抗剪强度一般小于30KN／m2(相当于0.3kg／cm2 )。不排水剪时，其内磨擦角∮几乎等于零，抗剪强度仅取决于凝聚力C，C＜30KN／m2，固结快剪时，∮一般为50～150。因此,提高软士地基强度的关键是排水。如果土层有排水出路，它将随着有效压力的增加而逐步固结。反之，若没有良好的排水出路，随着荷载的增大,它的强度可能衰
减。在这类软土上的建筑物尽量采用“轻型薄壁”，减轻建筑荷重。
2.5灵敏度高。软粘土上尤其是海相沉积的软粘土，在结构未被破坏时具有一定的抗剪强度，但一经扰动，抗剪强度将显著降低。因此，在高灵敏度的软土地基上筑桥时应尽量避免对地基土的扰动。
3、袋装砂井简介
袋装砂井的作用原理与一般砂井完全相同，它的作用原理是：袋装砂井加载预压，使空隙水能就近流入砂井，并通过砂井作为排水通道而排出地面，缩短排水固结时间，增强处理效果。
3.1 袋装砂井的优点
袋装砂井与普通砂井相比具有显著的优点：①袋装砂井能适应软土固结产生的地基变位，在受力时能与地基变形相协调，故砂井的连续性不会受到砂井错位、断颈等影响。②袋装砂井直径大为缩小，目前我国采用直径多为7cm，加固同样面积的土，袋装砂井的用砂量要比普通砂井少得多，能节省费用近半。③袋装砂井施工机具轻便简单、效率高，一般每台班（8h）可打设100根左右。④袋装砂井打设时，排泥量较普通砂井要少，对土体扰动也小，施工比较便捷，对周围影响也小。
3.2 袋装砂井的选用
袋装砂井适用于软土地基处理，特别是用于软土地基中存在连续薄砂层时更为有效；但对于渗透性好的以及含有大量腐殖物的土效果不显著，不宜采用。在选择袋装砂井排水法加固地基时，需要注意原地基的固结状态。如在先期固结压力（原已压密稳定的最大压力）已超过设计堆载压力值时，加载就不可能产生超静水压，砂井即无排水效果；如先期固结压力值达到加载的一部分时，则堆载在该部分作用下砂井亦无排水效果。对于灵敏度高的软土采用砂井法时，要注意其融变性，特别是采用封底钢管冲击法（或振动法）施工时，土体结构受机械扰动而破坏，打井后短期内反会使强度降低。
3.3 砂井布置
普通砂井直径一般为30～40cm，护管砂井直径可小到15cm，袋装砂井直径可小到7～12cm。砂井间距是指相邻砂井中心之间的距离，是影响固结速率的主要原因之一。砂井间距一般为砂井直径的6～10倍，常用2～4m。砂井平面布置形式有正方形和正三角形两种。正方形排列时，每个砂井的影响范围为一个正方形；正三角形排列时，每个砂井影响范围为一个正六边形。砂井长度一般为10～20cm，具体应用时，需根据软土层的厚度、荷载大小和工程要求而定。一般来说，砂井不一定都要穿过整个软土层，当软土层不厚、底部有透水层时，砂井应尽可能穿透软土层；如软土层较厚或土中夹有砂层时，有必要将砂井穿透软土层应按工程要求和土质条件等情况而定。在砂井顶部应铺设砂垫层，可作为良好的排水通道，并与各砂井连通，从而将水排至场地以外。砂垫层的宽度应大于堆荷载或建筑物的底宽，并伸出砂井区外边线2倍砂井的直径；施工过程中应保持垫层不受扰动，铺设平整，垫层用砂要求与砂井相同，垫层铺设厚度一般为50cm左右。
4、袋装砂井施工工序
4.1袋装砂井施工工序分为两种，即现场灌砂成井和预制砂袋直接投放孔内成井。现场灌砂成井工序为：①将钢套管（下端用可开闭的底盖或预制桩靴）打入土中要求的深度（管径较砂袋直径大，一般袋装砂井直径为7cm，导管采用 89×4.5㎜无缝钢管）；②将准备好的砂袋，长比砂井长2m，扎好下口后向袋内灌入洁净的粗砂约20cm上下（高度）作为重压，放到套管沉到要求深度；③在将砂井放入套管内不能达到要求深度，会有一部分拖留在地面，此时需机械排泥处理，继续下沉达到规定深度；④将袋口固定于装砂漏斗，通过振动装砂入袋，砂装满后，卸下砂袋，拧紧套管上盖，然后一般把压缩空气送进套管，一边提升套管直至地面。预制砂袋直接投放孔内成井工序：①预先在砂袋里装满砂料，并将上口扎结牢靠，运送到现场，弯成圆形堆放；②套管成孔后，随即将预制砂袋投放孔内，拔管成井。
4.2 质量控制。①每根砂井的长度均须露出地面50～100cm，伸入砂垫排水层以利于排水通道流畅，如果长度所留很少或多余过多（可能砂袋被拔套管时部分带出）皆应重新施工，以保证成井质量。②采用袋装砂井时，砂袋必须选用透水性和耐水性好以及韧性较强的麻布、再生布或聚丙烯编织布制作。③灌入砂袋的砂，应捣固密实；砂井位置的允许偏差为该砂井的直径；垂直度的允许偏差为1.5％。
4.3 堆载预压。一般情况下，预压荷载的大小宜接近设计荷载，必要时可超过设计荷载10％～20％。施加预压荷载，任何情况下作用于地基的荷载不得超过地基的极限荷载，以免地基失稳破坏，在需要施加较大荷载时，应分级加载，并控制加荷速率，使之与地基的强度增长相适应。当达到以下条件时，可以进行卸荷：①地面总沉降量达到预压荷载下计算最终沉降量的80％以上；②理论计算的地基总固结度达到80％以上；③地面沉降速度已降到0.5～1.0㎜/d以下。
5、结语
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,所以袋装砂井在公路及桥梁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。
参考文献：
[1]王永海;软土地基强度特性与工程应用探讨[J];工程建设与档案;2005，（04）
[2]刘惠珊;地基基础震害及处理措施[J];建筑科学;2002，（01）
[3]陈水安,屈荣英;湛江软土工程特征[J];西部探矿工程;2005，（04）
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
