袋裝砂井在軌道交通工程較硬地質條件軟基處理中的應用

1、工程基本情況

東莞市城市快速軌道交通R2線工程的東城車輛段與綜合基地±0.00以下工程，位于東莞市東城區及茶山鎮交界處，此工程北側有茶山環城道路和污水處理廠，東南側有變電站和坑口排站，南側位臨寒溪河，呈南北向布局。工程建設內容包括：站場土石方工程、軟基處理工程、出入段明挖工程、框架箱梁工程、原茶山污水廠尾水管改遷工程、邊坡防護工程等。工程造價約3.34億元。東城車輛段段址區域內存在大量魚塘，地勢平坦，有少量房屋。現狀塘埂高程平均4m，魚塘水深平均2m。施工范圍內有兩條高壓線（一條為220千伏，一條為110千伏）穿過，影響軟基處理等工序的施工。

車輛段段址范圍內上覆地層主要為第四系全新統人工填筑土（Q4ml），全新統沖洪積層（Q4al+pl），更新統沖洪積層（Q3al+pl），第四系殘積層（Qel），下伏基巖為震旦系大紺山組（Zd）混合片麻巖。

受東江水位的制約，地下水位除受潮漲潮落影響外，一般較為穩定。由于與寒溪河緊鄰，地下水側向補給豐富，是場地地下水的充足補給源。（如圖1）

2、既有岸堤、塘埂、道路等地質較硬部位軟基處理方案比選

＞＞圖1 施工場地平面圖

車輛段場坪軟基處理采用塑料排水板施工為主，攪拌樁施工以及高壓旋噴樁穿插施工。然而在既有岸堤、塘埂、道路部位，塑料排水板施工比較困難。根據以往經驗，攪拌樁、高壓旋噴樁、袋裝砂井等施工方法均能處理塘梗等相對較硬的區域，我司根據現場的實際情況、工程造價、工期及材料采購等各方面考慮，詳細分析各方案的優點及工期，推薦采用袋裝砂井。（如表1）

經以上各方案的比較，袋裝砂井具有施工速度快、節約工期、成本低，參建各方一致同意我司推薦采用袋裝砂井方案。

3、袋裝砂井施工工藝

3.1袋裝砂井設計

袋裝砂井按正方形布置，直徑為70cm，間距為1.0m，設計長度視軟土深度和填土高度不同而不同，施工長度=設計長度+30cm，砂井袋采用聚丙烯編織布；砂料采用潔凈的干中粗砂，含泥量不大于3%，有機質含量不大于1%，并采用合適的施工機械以保證砂的密實度。

3.2施工方法及技術措施

⑴施工準備

在砂井平面布置圖上標出打樁順序，分析研究鉆孔柱狀圖、地質剖面圖，了解土體的力學指標和顆粒成分、砂井標高處的上下土層性質的變化，了解挖泥分層厚度和局部深度情況，最后針對井管施工可能出現的問題制定相應的解決方案。

⑵測量放樣

①根據控制基線測出各樁位，并與監理人員、業主代表進行基線和樁位的復核、簽證工作，樁位確立后指揮樁機進入施工地點。

②用全站儀測放各分區的砂井的控制點，在控制點打下木樁作為標志。

③根據已設置的測量基點，分區位用鋼尺與經緯儀按正方形設置，按設計間距測放出砂井打設位置，并用簽子插入砂墊層作好標記。

⑶就位袋裝砂井機

根據樁位標識進行砂井機定位。施工袋裝砂井實工中，打設機確定位置時，調整樁機的位置，使管靴與板位標記的偏差需控制在70mm以下，再調整樁架的垂直度。

⑷井管施打

＞＞圖2 現場施工圖

＞＞表1 袋裝砂井、攪拌樁、旋噴樁方案對比

＞＞表2 袋裝砂井質量標準與檢查頻率

井管施工采用錘擊法。首先將井管夾住，再調整其垂直度，緩放樁錘壓管，微調井管的垂直度及平面位置至達到施工要求。施打過程中，尤其在基槽邊坡上施打井管時要盡量避免井管的移動及搖動，過程中盡量不停頓，連續施打至設計深度。管底以標高控制為主，貫入擊數為次，應保證管底標高及設計深度。（如圖2）

⑸孔內放砂袋、振實、拔樁管

井管沉入土層中到達設計深度，將砂袋放入井管，砂井灌砂率應大于95%，砂井袋應深入砂墊層0.5m以上。砂袋入井應用樁架吊起垂直下井，防止砂袋發生扭結、縮頸、斷裂和砂袋磨損。砂袋質量要符合設計及相關規范要求，灌砂過程中，砂袋不應出現空、散、破的現象。施工中若發生上述現象，應在原邊緣重打，連續兩次將砂袋帶出時，應停止施工，待查明原因再施工。根據施工進度，控制裝砂的數量，以免積壓過多，長時間露天堆放，使編織袋老化。

拔鋼套管時應注意垂直起吊，以防帶出或損壞砂袋。

⑹袋裝砂井施工質量控制

樁身連續性用撥出管速度控制。撥管速度根據試驗確定，撥管1m控制在30秒內。施工中要保證砂井不斷井，砂井須伸入砂墊層50cm，將開口扎牢，并不得臥倒。樁直徑用灌砂量控制。當灌砂量沒有達到施工要求時，可在原位再沉下樁管道灌砂1次或在側部補加1根砂樁。砂墊厚度符合設計要求，在砂墊層表層不能含有裂口的碎礫石，以免損傷土工布。在砂礫墊層鋪設完之后，每隔約50～100m擺放一些靜力觸探孔，以驗證地層條件的準確性及確定合適的的處理深度。袋裝砂井需穿透軟50cm土層。袋裝砂井的平面布設、長度、灌砂數量要嚴格作出記錄，并報監理人員批準后，才可進行下一工序的施工。袋裝砂井深度要大于設計深度，頂部伸入砂墊層50cm以上，使其與砂礫墊層相貫通，確保排水暢通。袋裝砂井套管插入地基時要按要求控制垂直度和樁位，沉入深度要保證砂袋放至井底標高。撥管時需防止帶出砂袋。

砂井的井距、樁徑、樁長、灌砂量、豎直度的允許偏差應符合表2規定。

4、施工效果及運用

（1）現東城車輛段已移交上部結構單位施工，經我司后續監測數據顯示，袋裝砂井處理區域，工后沉降小，滿足施工工后沉降要求和車輛段的功能使用要求。

（2）較深層攪拌樁、高壓旋噴樁，袋裝砂井節省工程造價約500萬元。

（3）施工工期短，比攪拌樁、旋噴樁工期節約了4.5個月，為后續場地移交提供了時間的便利，得到業主及參建各方的一致認同。

（4）袋裝砂井在東城車輛段的成功運用，具有節約工期、降低工程造價等優勢，已在我司其他地基處理的類似工程中推廣運用，特別是珠海十字門中央商務區橫琴片區市政基礎設施工程中得到大量推廣運用。

5、結束語

經過本工程的實際應用及沉降觀測，袋裝砂井能很好解決既有岸堤、塘埂、道路等地質較硬部位軟基工程，達到預期的效果，又節省了工程造價及工期，對類似的軟基處理工程有良好的借鑒意義。