排水固結法在公路軟基處理中的應用

張海峰

摘 要： 以某公路軟土地基處理工程為背景，介紹了采用排水固結法處理軟土地基的要點。該工程施工與現場實時監測相結合，在充分了解排水固結法原理的基礎上，對公路軟基處理中排水固結法的施工流程及質量控制進行了探討。

關鍵詞： 軟土路基；排水固結；原理；施工工藝

某公路部分路段存有軟土1～2層，其中第一層軟土平均厚度為10m，最厚地區約有15m，但軟土埋藏比較淺，平均含水量為85%，孔隙比在1.6～3.0之間，作為路基的工程性很差，需要進行固結處理。結合上述情況，我們采取排水固結法進行路基處理，具體實施方式如下所示。

一、排水固結法原理

排水固結法是對天然地基，或先在地基中設置砂井（袋裝砂井或塑料排水帶）等豎向排水體，然后利用建筑物本身重量分級逐漸加載；或在建筑物建造前在場地上先行加載預壓，使土體中的孔隙水排出，逐漸固結，地基發生沉降，同時強度逐步提高的方法。

排水固結的原理是地基在荷載作用下，通過布置豎向排水井（砂井或塑料排水袋等），使土中的孔隙水被慢慢排出，孔隙比減小，地基發生固結變形，地基土的強度逐漸增長。

排水固結法主要用于解決地基的沉降和穩定問題。為了加速固結，最有效的辦法就是在天然土層中增加排水途徑，縮短排水距離，設置豎向排水井（砂井或塑料排水袋），以加速地基的固結，縮短預壓工程的預壓期，使其在短時期內達到較好的固結效果，使沉降提前完成；并加速地基土抗剪強度的增長，使地基承載力提高的速率始終大于施工荷載增長的速率，以保證地基的穩定性。

二、公路軟土路基施工中排水固結法的施工流程

1、施工準備

為確保施工進度，首先要扎實做好軟土路基施工的前期準備工作。一是全面了解施工圖紙，及時勘察施工路段的實際條件。特別需要認真核查公路路基建設的工程數量和編制土石方，從而制定出行之有效的施工方案。施工監測工作要在核實完畢后及時進行。其中，對導線點和水準點進行精確的測量都屬于監測內容。在監測橫斷面時，要對路基邊緣、取土坑及邊溝進行準確的確認，并認真核查這些細節問題。最重要的一點就是查修施工設備，確保工作的精度與施工標準相符合。另外，及時將排水設施設置在施工現場，只有充分做好施工前的準備工作，才能夠確保后期的順利施工。

2、砂墊層施工

砂墊層的功能就是在預壓施工中，從土體進入墊層的滲透水快速排出，達到土層固結的作用。砂墊層質量將對加固效果與預壓時間起到決定性的作用。選用級配相應的中粗砂，作為砂墊層材料，可確保砂墊層具有良好的滲透性。在施工應用中，應確保其含泥量在5%以下，不能混入雜質與有機質。在確定砂墊層厚度時，應及時排出土層內的滲透水，一般控制在30厘米到50厘米之間，可以起到持力層的作用。當地基表層厚度符合施工要求后，其承載力將大大提升，在運輸機械行駛過程中，通常選用機械分堆攤鋪法進行施工，也就是先進行多個干砂堆的鋪設，再通過機械或人工的方式進行鋪平。當其承載力較低時，可以選用順序推進攤鋪法進行施工。

3、袋裝砂井施工

砂井（直徑30到50厘米）、袋裝砂井（7到12厘米）及塑料排水板是構成豎向排水體的主要組成部分。因袋裝砂井具有較小的斷面，體積較小，施工方便及成本低等優勢，在公路工程軟土路基處理中得到了廣泛地應用。依據排水要求，應確保袋裝砂井編織袋具有不錯的透水性，避免漏失袋內砂。在袋裝砂井材料選用中，應確保袋子具有較高的抗拉強度，通常情況下，其縱向抗拉強度在18.KN/M的范圍內，抗拉縱向延伸率必須控制在17.6%左右，確保其能夠對袋內砂的重量與彎曲出現的拉力進行最大限度地承受，同時具備良好的抗老化能力與抗腐蝕能力。現階段，應用最多的就是聚丙烯編織袋。相比砂的滲透系數，這種袋子的滲透系數要高出一些。在袋裝砂井施工中，一般選用中、粗砂作為施工材料，這種材料具有較高滲水率，粒徑在0.5毫米以上的砂總量必須超過材料的一般，同時應嚴格控制其含泥量，一般在3%以下。其施工工藝如下所述：

（1）場地清理及放樣

在公路工程軟基排水固結技術施工中應及時平整與清理施工場地。將地面積水在施工前期及時排出，同時應進行路面硬化處理，并確保工程便道的暢通性。在確定施工位置時，應嚴格遵循相關設計規定進行，確保其偏差在2厘米以下。應準確測量與記錄場地高程，并遵循圖紙要求利用全站儀進行準確放樣測量，同時施工人員必須定期進行復核。

在基底回填中，先沿坡腳線向外側筑草袋圍堰，臺階開挖施工應在陡于1：5的基面橫坡部分路段進行，一般在1米到2米之間進行臺階寬度的控制，臺階頂面在進行反向橫坡設置時，應確保其坡度為2%到4%之間。在清理與回填基底時，應在基面進行0.3%坡度的留設，這樣可以為基面或砂墊層排水提供方便。

（2）砂井就位與壓管

完成基底作業后，可以進行砂井機與套管就位。就位砂井機后，應確保導軌、套管管身與地面呈垂直狀態，并與樁位對準，垂直度誤差在1.5%的合理范圍內進行有效控制，并遵循相應長度在套管上將標尺位置劃出，進而達到砂井入土深度有效控制的目的。不能出現彎曲套管、內壁不光滑、毛刺等現象，8厘米到10厘米作為管徑控制的合理范圍。完成砂井機就位工作后，應及時將砂井機壓力裝置與激振器啟動，慢慢將套管振動壓入軟土內，確保壓力的均勻性。壓管作業必須不間斷向下壓，不能出現起管在壓入等現象。當壓管與風化巖層接近時，要對套管下沉速度加以重視，如下沉速度逐漸變慢后，必須準確計量套管入土的長度，保證風化巖層內套管長度在50厘米以上。

（3）填砂袋

利用入口砂袋快速平穩地向套管口邊送入，同時將袋尾拉起，并通過激振器將套管提升，當高度升至0.5米時，將砂袋放開，向孔底進行放置。在套管內放置砂袋時，應避免砂袋扭結、縮頸等情況的出現。拔管施工中應確保砂袋不被帶出或砂袋不出現破損情況。當出現問題后，應對其原因進行認真分析，必須及時清理拔管帶出的土，已經形成的砂漿口必須確保其能夠與砂墊層相互貫通，施工過程中要真實記錄每根砂井的灌砂量。

4、預壓系統施工

預壓荷載是排水固結法的重要組成部分，它促使顆粒間自由水排出的動力。預壓的實施，主要體現在分級加荷，每級加荷的穩定性依賴于前一級預壓后強度的提高。為加速地基固結，堆載預壓與沙礫墊層及袋裝砂井相結合對基底進行處理。為保證施工的安全與進度，設置觀測斷面，觀測沉降和位移，以指導施工。

每個觀測電面設置5個觀測點和兩個水準點。路基填筑前，按設計要求對清理好的地表上于路中心、左右路肩安裝沉降板；同時在路堤坡腳外1米埋設位移觀測樁。預壓期內，應按規定進行沉降觀測。路堤沉降變形達到設計預期值后才能鋪筑路面，并將超出路床以上多余土卸載，將路堤整修到路床面標高和滿足壓實要求。

三、結束語

綜上所述，公路工程是關系到國民經濟增長的重要工程，隨著我國公路工程發展建設要求的不斷提高，因大氣因素與行車荷載的直接作用，路基往往會出現各種質量問題。軟土地基作為公路工程施工中常見的病害問題，只有充分了解其病害原因，選用與之相適應的施工方式，如排水固結法，才能提升施工質量，才能為公路工程建設提供可靠的技術支撐。■

參考文獻

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