袋裝砂井法在橋梁工程軟土地基處理中的應(yīng)用

摘 要：隨著我國橋梁事業(yè)的快速發(fā)展，軟土地基施工技術(shù)也在不斷提高。當(dāng)前使用最為廣泛的就是袋裝砂井法。文章重點(diǎn)分析了這種針對(duì)地基軟土施工技術(shù)的特性和優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)具體的施工工藝進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：袋裝砂井法；軟土地基；施工工藝

在橋梁施工中經(jīng)常會(huì)遇到軟土地基，特別是修建江河湖泊附近的橋梁。軟土地基本身的地基承載能力是不夠的，這就會(huì)影響到橋梁工程的穩(wěn)定性，避免多少年以后出現(xiàn)沉陷變形，影響到橋梁的使用壽命。為了保證地基具有足夠的強(qiáng)度，橋梁不發(fā)生沉降就需要對(duì)橋梁軟土地基進(jìn)行加固處理。這樣就能夠增加橋梁地基的承載力，進(jìn)而增加了整個(gè)橋梁工程的荷載管理。目前，我們?cè)谲浲恋鼗庸踢^程中經(jīng)常的方法就是袋裝砂井法。下面我們就針對(duì)這種施工工藝進(jìn)行相關(guān)闡述。

1 軟土地基概述

軟土是在靜水或緩慢流水環(huán)境中以細(xì)顆粒為主的近代沉積物，是一種呈軟塑狀態(tài)的飽和粘性土，包括淤泥、淤泥質(zhì)土和部分沖填土、雜填土及其他壓縮性土。由上述軟土構(gòu)成的地基稱之為軟土地基，其廣泛分布于我國東南沿海地區(qū)和內(nèi)陸江河湖泊的周圍。軟土地基主要有以下工程特性：

（1）含水量高、空隙比大。一般含水量在35%～80%，空隙比為1～2。且含水量越大，土的抗剪強(qiáng)度越小、壓縮性越大。

（2）抗剪強(qiáng)度低。根據(jù)工程試驗(yàn)結(jié)果，我國軟土的天然不排水抗剪強(qiáng)度一般小于20kPa，其變化范圍約在5～25kPa，有效內(nèi)摩擦角約為20°～35°，固結(jié)不排水剪內(nèi)摩擦角為12°～17°。

（3）壓縮性高。一般正常固結(jié)的軟土層的壓縮系數(shù)為0.5～1.5MPa-1，最大可以達(dá)到4.5MPa-1，壓縮指數(shù)C約為0.35～0.75。

（4）滲透性小。軟土的滲透系數(shù)一般約為i×10-6～i×10-8cm/s，固結(jié)速率很慢。當(dāng)軟土曾厚度超過10m，要使土層達(dá)到較大的固結(jié)度往往需要5年至10年或者更久。

2 袋裝砂井簡介

袋裝砂井的作用原理與一般砂井完全相同，它的作用原理是：袋裝砂井加載預(yù)壓，使空隙水能就近流入砂井，并通過砂井作為排水通道而排出地面，縮短排水固結(jié)時(shí)間，增強(qiáng)處理效果。

2.1 袋裝砂井的優(yōu)點(diǎn)

袋裝砂井軟土地基施工法之所以能夠被廣泛使用，它具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

一是袋裝砂井能夠在地基受力變形的時(shí)候根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行自我調(diào)整，進(jìn)而適應(yīng)這種地基變位，所以砂井的連續(xù)性不會(huì)受到砂井錯(cuò)位的影響。

二是隨著這種技術(shù)的不斷發(fā)展，袋裝砂井的直徑縮小了很多，目前最為常見的就是直徑為七厘米，加固同樣面積的軟土地基，這種方法所使用的砂量比普通的砂井要少很多，節(jié)省了費(fèi)用。

2.2 袋裝砂井的選用

我們已經(jīng)了解到袋裝砂井法對(duì)軟土地基加固具有很好的作用，特別是用于那種連續(xù)薄砂層的軟土地基效果最好。但是針對(duì)那些滲透性比較好而且含有大量織物腐爛物的軟土效果不是很明顯，盡量不要采用。在選擇使用這種方法加固地基土?xí)r，應(yīng)該考慮到原來地基土的固結(jié)情況。如果發(fā)現(xiàn)原來固結(jié)的壓力已經(jīng)超過了設(shè)計(jì)堆載壓力時(shí)，即使再加載也不可能超過靜水壓，這就導(dǎo)致砂井沒有排水效果；；如果原來固結(jié)壓力達(dá)到了加載的一部分，那么堆載在這種情況下，也會(huì)造成砂井沒有陪睡效果。在對(duì)靈敏度很高的軟土中使用砂井方法，那么就需要注意軟土的融變性，避免土體結(jié)構(gòu)受到破壞。

2.3 砂井布置

普通砂井的直徑一般都在三十到四十厘米，而護(hù)管砂井的直徑一般可以小到十五厘米，我們當(dāng)前使用的袋裝砂井的直徑一般可以小到七厘米到十二厘米。在進(jìn)行砂井布置的過程中，應(yīng)該計(jì)算好砂井間距，也就是相鄰砂井之間的距離，這也是影響砂井速率一個(gè)非常主要的原因。通常情況下，砂井間距一般為砂井直徑的六倍到十倍，常用的是二厘米到四厘米。在實(shí)際的工程中，砂井的平面布置形式有兩種，一種是正方形，在排列的過程中，應(yīng)該保證每個(gè)砂井的影響范圍是正方形，另一種是正三角形，在排列時(shí)，應(yīng)該保證每個(gè)砂井的影響范圍呈現(xiàn)一個(gè)正六邊形。我們通常使用的砂井長度為十厘米到二十厘米，在實(shí)際的施工過程中，應(yīng)該根據(jù)軟土地基情況、荷載的大小，以及工程建設(shè)的要求來決定。通常來看，在進(jìn)行砂井布置時(shí)，不一定要能夠穿過整個(gè)軟土層，在軟土層比較薄的情況，而且底部具有透水層時(shí)，應(yīng)該盡可能地使砂井穿過軟土層，但是如果軟土層比較厚而且中間有沙層的情況，是否需要穿過軟土層應(yīng)該根據(jù)工程建設(shè)的需要來確定。

3 袋裝砂井的施工工藝

袋裝砂井與普通砂井的施工工藝基本相同，如砂井的成孔方法、使用的機(jī)械設(shè)備以及堆載預(yù)壓等。該文簡要介紹其施工工藝。

3.1 施工工序

袋裝砂井施工工序分為兩種，即現(xiàn)場灌砂成井和預(yù)制砂袋直接投放孔內(nèi)成井。

現(xiàn)場灌砂成井工序?yàn)椋?/p>

（1）將鋼套管（下端用可開閉的底蓋或預(yù)制樁靴）打入土中要求的深度（管徑較砂袋直徑大，一般袋裝砂井直徑為7cm，導(dǎo)管采用 89×4.5㎜無縫鋼管）。

（2）將準(zhǔn)備好的砂袋，長比砂井長2m，扎好下口后向袋內(nèi)灌入潔凈的粗砂約20cm上下（高度）作為重壓，放到套管沉到要求深度。

（3）在將砂井放入套管內(nèi)不能達(dá)到要求深度，會(huì)有一部分拖留在地面，此時(shí)需機(jī)械排泥處理，繼續(xù)下沉達(dá)到規(guī)定深度。

（4）將袋口固定于裝砂漏斗，通過振動(dòng)裝砂入袋，砂裝滿后，卸下砂袋，擰緊套管上蓋，然后一般把壓縮空氣送進(jìn)套管，一邊提升套管直至地面。

預(yù)制砂袋直接投放孔內(nèi)成井工序：

（1）預(yù)先在砂袋里裝滿砂料，并將上口扎結(jié)牢靠，運(yùn)送到現(xiàn)場，彎成圓形堆放。

（2）套管成孔后，隨即將預(yù)制砂袋投放孔內(nèi)，拔管成井。

3.2 質(zhì)量控制

3.2.1 每根砂井的長度均須露出地面50～100cm，伸入砂墊排水層以利于排水通道流暢，如果長度所留很少或多余過多（可能砂袋被拔套管時(shí)部分帶出）皆應(yīng)重新施工，以保證成井質(zhì)量。

3.2.2 采用袋裝砂井時(shí)，砂袋必須選用透水性和耐水性好以及韌性較強(qiáng)的麻布、再生布或聚丙烯編織布制作。

3.3 堆載預(yù)壓

通常來講，最好是保證預(yù)壓何在的大小能夠和設(shè)計(jì)荷載相接近，如果可以的話最好是能夠超過設(shè)計(jì)荷載額百分之十到百分之二十。在進(jìn)行施壓預(yù)壓荷載的過程中，不論是什么情況，都應(yīng)該盡可能地保證施加給低級(jí)的荷載不能超過地基本身的荷載，進(jìn)而避免地基穩(wěn)定性不夠而遭到破壞。在施加較大級(jí)別的荷載時(shí)，最好是能夠分級(jí)進(jìn)行加載，控制好加載的速度，實(shí)質(zhì)能夠用和地基強(qiáng)度的增長相一致，在達(dá)到工程要求時(shí)需要卸載，需要滿足的條件為地面總沉降量達(dá)到預(yù)壓荷載最終沉降量的百分之八十以上，理論上計(jì)算的地基總固結(jié)度超過百分之八十以上。

4 結(jié)束語

在橋梁施工過程中，地基工程對(duì)整個(gè)工程質(zhì)量的影響是不言而喻的。而軟土地基是一種比較常見的地質(zhì)情況，為了保證橋梁的穩(wěn)定性，必須對(duì)軟土地基進(jìn)行加固，而當(dāng)前使用的袋裝砂井法具有施工簡便、效果顯著的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到軟土地基加固工程中，取得的效果是十分顯著的。

參考文獻(xiàn)

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