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摘要：文章结合工程实际对袋装砂井堆载预压法在处理公路软地基中的施工工艺进行了分析，结果表明，应用此方法是目前解决珠三角冲积平原地区软土地基的有效办法。
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关键词：袋装砂井 软土基堆载预压法排水固结
Abstract: With the combination of practical engineering of the bagged sand drain preloading method in treatment of highway soft foundation in construction process analysis, the results show that, the application of this method is effective measures to solve the Pearl River Delta alluvial plain soft soil region.
Key Words: bag sand well in soft soil foundation by preloading drainage consolidation
中图分类号：TU447文献标识码：A 文章编号：
1工程概况
阳阳高速公路LK0+000～LK5+154分布于漠阳江入海河口一带，地势平坦开阔，沿线所经路段多为鱼塘和水田，属于海陆交相互沉积地貌型区，为珠江三角洲地区典型的平原地貌。本区广泛分布软土，沉积层由薄层状富泥质砂土、粉土、砂质粘土、淤泥、含泥炭淤泥、海泛砂粘土、粘土等组成。其中以软～流塑状淤泥质粘土、淤泥土为主。软土分布不连续，层厚为0～14m平均10.15m。根据土质勘探及土样试验结果表明，该段软土具有孔隙比大（ e=1.01～1.95），天然含水量高（w=34.1%～73.9%），压缩性高，抗剪强度低，承载力低的特点，工程地质条件较差。
2 设计方案比选与确定
根据珠三角地区软基处理的实例分析：广佛高速公路原软基加固采用袋装砂井处理，现已投入营运达7年之久。根据地质钻探资料表明，路面宽度范围软基固结已基本完成，从土路肩至边坡范围，软基固结逐渐接近天然原状土，加固效果很好。加之目前袋装砂井处理软基的施工工艺成熟，专业施工单位水平稳定，经济和效果比较恰当。根据此情况，再对设计采用袋装砂井、碎石桩、粉喷桩施工等三种方案，进行了充分地分析论证，分析结果见表1。
方案 袋装砂井 碎石桩 粉喷桩
布置形式 等三角形布置 等三角形布置 等三角形布置
加固原理 排水固结 复合地基 复合地基
加固效果 工后沉降大,填土速度慢,工期长 工后沉降小,填土速度快,工期短 工后沉降小,填土速度快,工期短
施工难度 施工面大,砂垫层易做,施工难度小 施工面狭小,泥浆外运量大,施工难度大 施工面较小,开挖量大,施工难度大
造价 适中 较高 较高
不安全因素 小 小 小
表1 软土基加固方案对比
综上所述，阳阳项目LK0+000～LK5+154段部分软基采用“袋装砂井+砂垫层+堆载预压”的方式处理软基是目前最佳的选择。
3袋装砂井堆载预压法原理
袋装砂井堆载预压法是排水固结法处理路基的一种方法，其原理为软土地基中打入砂袋作为排水通道以增加土层的排水途径,缩短排水的距离。在荷载的作用下,产生的附加应力使土颗粒间的孔隙水通过插在软土层中的砂井排出地层外面以达到土颗粒间位移密实,从而大大加速了地基的固结与沉降。减少压缩性,降低孔隙比和含水量,增加土体密实度,在较短时间内达到较高的固结度,以提高软土路基的承载力和抗剪能力,从而保证路堤和地基的稳定。
4袋装砂井原材料要求
本工程砂井采用渗水率较高的中粗砂，粒径大于0.5mm的砂含占砂总重量50%以上，含泥量不超过3%，渗透系数K≥5×10-3cm/s。砂垫层用砂粒径比砂井略粗，含泥量不超过5%，渗透系数K≥5×10-3cm/s，密实度按不小于90%控制。
砂袋材料选用聚丙烯编织袋，抗拉强度能承受砂袋自重，砂袋应具有良好的透水性。
土工格栅采用双向向拉伸聚乙烯土工格栅，设计抗拉强度不小于40kN/m，纵向屈服伸长率不大于13%，横向屈服伸长率不大于16%。
5施工工艺
（1）整平场地
清除表面杂草，平整地面。若原地面为鱼塘，应抽干塘水，清除表层淤泥40cm，然后换填砂性土。若原地面为农田，应在路基两侧开沟排干地表水，并清除表层杂草、淤泥等杂物。
（2）摊铺下层砂垫层
表层清淤符合要求后，在整平的地面或经换填砂后的鱼塘上摊铺30cm厚的砂垫层，并用压路机稳压密实。砂垫层应延伸出坡脚外1.5m，确保排水畅通。
（3）打设袋装砂井
袋装砂井间距为1.0～1.5m，呈正三角形布置，砂井直径7cm。袋装砂井处治软土的深度不小于软土厚度，处理深度为6～22m。
按照砂井平面位置图将打桩机具定位在砂井位置，打入套管，然后沉入砂袋。砂井采用振动法施工，导管应垂直，钢套管不得弯曲，沉桩时用经纬仪或重锤控制垂直度。
（4）土工格栅铺设
砂井施工完成后，平整原砂垫层。将土工格栅平整地铺设在砂垫层上，最大拉力方向沿横向铺设，土工格栅受力方向搭接长度不小于30cm，非受力方向搭接长度不小于20cm，并用U型钉固定。再在土工格栅上铺20cm砂垫层，伸出的砂袋应竖直埋设在砂垫层内，不得卧倒。
（5）路基填筑
袋装砂井施工完成后进行堆土预压，软基处理按照12个月工期设计，路基填筑期控制6个月，预压期控制6个月。路堤填筑过程中，每层填筑厚度不超过30cm，严格控制填筑速度并加强监测，防止施工过程中造成路基失稳。路堤填筑速度控制标准为：路基中心沉降速率≤15mm/d，坡脚水平位移速率≤5mm/d，路堤在填筑过程中，当沉降速率或侧向位移速率偏大，有可能导致路堤失稳时，应立即停止加载。
6施工监测
（1）监测内容
监测内容为孔隙水压力、路堤沉降、深层土水平位移和路堤侧面水平位移。
（2）监测方法
监测断面包括一般路段监测断面和桥头路段监测断面。一般路段监测断面按100～200m设置；桥头设置间距不超过50m，且第一个断面应设置桥头搭板末端。一般路段断面设置表面沉降板3块，分别埋设于路堤中心及两侧路肩处，沉降板在软基处理施工完成后埋设，测斜管2个，分别埋设于路堤两侧坡脚处，孔隙水压仪6个，埋设于路堤中心。对于桥头路段监测断面，包括5块沉降板、2个测斜管、1个孔隙水压力计、1个分层沉降标。
堆载过程中监测频率如表2：
阶段
观测项目 填筑期 预压期
第1个月 预压期
第1-3个月 预压期
第3个月~上路面
路堤沉降 隔天1次 隔天1次 1次/7d 1次/15d
孔隙水压力 隔天1次 隔天1次 1次/7d 1次/15d
路堤侧面水平位移 隔天1次 隔天1次 1次/7d 1次/15d
深层土水平位移 隔天1次 隔天1次 1次/7d 1次/15d
表2 监测频率表
（3）监测标准
加载期间稳定控制标准为：沉降速率不大于15mm/天；侧向位移不大于5mm/天；单级孔压系数不大于于0.8；综合孔压系数不大于0.6。
当沉降速率超过20mm/天时，必须停止加载，直到沉降速率满足要求时，方可加载。设计预压期为不小于6个月，同时满足连续2个月的观测沉降速率小于5mm/月时，可判断路基沉降稳定，根据观测结果来指导全线的施工。
结束语
在沿海地区的地质普遍存在着较深厚的滨海相淤泥，其含水量高，压缩性大，灵敏度高，强度低，有机质含量高。实践证明，袋装砂井堆载预压法可利用前一期之路堤土方作为荷载加以预压，使软土排水固结，从而提高地基承载力，并减少地基沉降，施工方便，是软土路基处治的一种好方法。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。 |
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发表于 2018-7-16 16:53:39