浅析袋装砂井在公路软基处理中的质量控制

浅析袋装砂井在公路软基处理中的质量控制
摘要：文章介绍了袋装砂井在公路软基加固处理中的施工要求，结合实际工作经验，阐述了袋装砂井在公路软基加固处理中的质量控制。

关键词：袋装砂井；软基加固处理；质量控制
随着科学技术的发展，越来越多的新技术及新方法都应用到处理软土路基中。

但是各种新技术及新方法都必须要有一个验证过程，其间必然会存在各种各样的难点暂时无法解决，因此，袋装砂井在公路处理软土路基中得到更广泛的应用。

1袋装砂井在公路软基加固处理中的施工要求
袋装砂井施工一般采用导管式振动打设机械，行进方式通常有轨道门架式、履带臂架式、步履臂架式、吊机导架式等。

袋装砂井施工包括设备就位、整理桩尖、振动沉管、将砂袋放人导管、往管内灌水、振动拔管等工序。

袋装砂井施工要求：①砂袋宜用干砂密实灌制；②砂井应定位准确，平面井距偏差不应大于井径，垂直度不应大于1.5；③砂井深度不得小于设计要求，且埋入砂垫层的长度不应小于0.5 m；④导管内径宜略大于砂井直径，且应在砂袋入口处的导管口装设滚轮，避免砂袋被刮破；⑤灌砂用聚丙烯编织袋应避免太阳光长时间直接照射；⑥拔管上带砂袋的长度不宜超过0.50 m。

2袋装砂井在公路软基加固处理中的质量控制
2.1袋装砂井施工前质量控制
2.1.1控制原材料
控制砂垫层及砂袋用砂的质量：砂袋是淤泥中游离水分渗透上升到地表的竖直通道，砂垫层则是上升到地表的自由水横向排出路基的通道。

这两项是软基加固处理的根基，若这两个通道不畅，则后续施工全部失败。

设计文件与施工规范对砂垫层材料的要求：洁净中、粗砂，含泥量不大于5%。

对砂袋用砂的要求：渗水率较高的中、粗砂，大于0.5 mm的砂含量宜占总量的50%以上，含泥量不大于3%，渗透系数不小于5×10－3cm/s。

由于设计意图不同，这两种砂在某些参数上的要求是不同的。

砂垫层侧重于空隙率，以利于排水，砂要尽量粗；砂袋则侧重于渗透率，以利于水通过毛细作用上升，细砂要占一定比例。

控制砂井用袋的质量：砂袋是淤泥竖向排水通道的载体，一是要有一定的渗
透性；二是要能够承受在灌砂架上抖动砂袋产生的拉力；三是砂袋接头要少。

2.1.2对施工设备的要求
袋装砂井的施工设备可分为履带式和滚筒式。

履带式砂井机的行走或就位与常规的运输设备一样；滚筒式砂井机则要人为地反复调整砂井机下滚筒的角度来完成就位。

滚筒式设备在施工过程中，一是行走缓慢，直接导致施工进度慢；二是设备为了自稳，滚筒长度通常超过10 m。

设备在调头时，滚筒要反复挪动，在已经施工的位置，滚筒很容易碾破袋头，在袋头位置造成断袋。

因此本项目不推荐使用滚筒式施工设备。

若设备紧张，必须使用时，则要把施工完成的砂袋预先埋入砂垫层，防止行走时碾破袋头。

2.2袋装砂井施工过程的质量控制
2.2.1控制砂袋长度和灌砂率
砂袋长度的控制：为了在最短时间内完成固结，要求袋装砂井打穿淤泥层，尽可能把淤泥中的水引到地表。

由于地质变化的不确定，设计提供的砂袋长度与实际情况往往有出入。

在施工时，本项目以设计为参考，正式施工先试打的做法：每25 m选择1个断面，试打2个点，按照相邻两个断面试打砂井的平均长度作为这段的施工长度，尽可能使每根砂井打穿淤泥，发挥最大作用。

灌砂率的控制：灌砂率是为了保证砂袋在施工各个阶段都处于饱满状态。

为了保证沙袋饱满，本项目采用过程控制来确保砂袋饱满。

（1）采用灌砂架灌砂，杜绝人工灌砂。

要求灌砂架的高度大于砂袋的一半，确保灌砂过程中砂袋处于悬空状态；灌好的砂袋要避免长时间曝晒。

（2）采用“二次抖动”的方式。

除了在灌砂架上抖动一次外，在砂袋人井前挂到机架上随打桩过程再次抖动，抖空部分及时补充，保证砂袋密实。

（3）加强对袋头空虚部分的补灌。

砂袋入井过程中的晃动，会使砂袋袋头部分出现50～100 cm的空洞。

如果不及时补砂或补充不完整，缺砂位置刚好在淤泥以下，很容易在砂垫层或土层以下“断颈”，使砂井和砂垫层不能连通，形成“断桩”。

2.2.2桩头淤泥的及时处理
砂井机移位施工下一个桩位时，导管上附着的淤泥会随打桩机的震动下滑，聚积在桩头位置，在砂袋周围形成一个泥堆，把砂袋包裹，使砂袋和砂垫层隔离，
导致排水系统堵塞。

因此在施工中要派专人清运落在导管周围的淤泥。

2.2.3雨季施工的注意事项
雨季尤其是雷雨天气，最好不进行砂井施工。

但砂井用砂要及时覆盖，保证不淋雨，这样在雨停后可以马上进行灌袋。

否则会造成湿砂很难入袋，或入袋风干后，体积缩小，灌砂率难以保证。

2.3控制加载
路基填筑的过程就是对袋装砂井加载的过程，这个过程的控制直接影响到施工进度、路基稳定、袋装砂井的处理效果。

控制加载一般是通过孔隙水压力观测分析来判断加载速率，从而达到控制加载。

2.3.1孔隙水压力→时间→荷载关系过程线
从中可以看出，3个测点孔隙水压力的消涨变化与荷载的变化均成很好的对应关系，反应相当灵敏，符合一般规律。

孔隙水压力最大值发生在路基中线下－8 m（埋设深度10 m）处的淤泥层中。

2.3.2孔隙水压力系数
根据开普顿提出的孔隙水压力理论，孔隙水压力系数B值的表达式为：
B＝△U /△P （1）
综合孔隙水压力系数B表达式为：
B＝（Ui－Uo）/ΣPi（2）
式中，△U：孔隙水压力增量，kPa；
△P：荷载增量，kPa；
Ui：第i测点孔隙水压力，kPa；
Uo：初始孔隙水压力，kPa；
Σ△Pi：累计到第i级的总荷载，kPa。

按上式，第1号孔压测点在各级荷载作用下的单级孔压系数、综合孔压系数汇总。

加载后，第3、4、5级单级孔压系数与第1、4、5级综合孔压系数均未超过设计控制标准。

第1级的单级孔压系数与第3级的综合孔压系数虽然超过了上述
控制指标，但没有超过本工程修正标准控制值，路基稳定。

路基两侧砂垫层有明水渗出，表明袋装砂井达到了预期效果。

2.3.3孔隙水压力观测
最大孔隙水压力的确定：孔隙水压力观测的重点之一是如何尽可能地捕捉到加载后的最大孔隙水压力值，以利对路基发展趋势做出判断。

由于最大孔隙水压力值往往消散较快，特别是排水条件较好的区段更是如此。

如果机械地与沉降、位移“同步观测”，即：加载期间每天观测1次，能获得最大孔隙水压力的几率则很小。

因此，须变“同步观测”为“跟踪观测”，其方法为观测工作在加载土离孔压测点10 m左右时，就守候其旁开始进行并定时观测，一般每隔15～30 min观测一次。

直至加载土超过测点位置10 m以上，或观测到的孔压值稳定4 h以上，或孔压值开始下降后为止。

取其最大值可视为本级加载后的最大孔隙水压力值。

荷载增量的测量方法：在进行孔压观测的同时，应进行加载增量的测量。

利用提供的填土压实厚度，取其算术平均值作为填土厚度。

这样虽然简单，但往往不够准确。

因此，可在离孔压测点两端4～5 m处，各设一固定观测点，当加载完成且经碾压后，即对该点地面高程进行测量，取其差值与两次观测间沉降量之和作为本次加载增量。

2.4做好隐蔽工程检测及后期维护
施工完成后，袋装砂井便成了隐蔽工程。

本项目利用“钻孔桩循环清渣”原理，把施工完毕的砂袋成功地完整抽取出来，完成了对袋装砂井隐蔽工程的有效检测。

成功控制袋装砂井、砂垫层的施工质量，并不等于软基加固已经进入正常的堆载预压期。

确保砂井、砂垫层排水通畅，是贯穿整个预压期的大事，预压期保证砂垫层出水口的畅通，与控制砂井质量同等重要。

在路基加载过程中对砂垫层被完全覆盖的位置，要及时清理覆盖物。

若覆盖物难以清理，则要用渗沟、盲沟或PVC管连通砂垫层，保证内部水分可以排出。

由于砂垫层被堵塞，使软基深层孔隙水压持续高值，造成路基安全隐患并不鲜见。

3结束语
综上所述，软基具有强度低、压缩变形大及触变性明显等不良工程特性，在软基上修筑高等级公路，若不加以处理，常会发生路基失稳、沉陷等病害，影响公路的正常运营。

因此，选用既简单可行又经济合理的处理方法加固软土地基，提高其承载力并减少工后沉降，具有十分重要的意义。

Discussion on Sand Wick’s Quality Control in the Road Soft Ground Treatment
Luo Yanhua
Abstract: The author discusses sand wick’s construction requirements in the road
soft ground treatment, combined with practical working experience, describes sand wick’s quality control in the road soft ground treatment.
Key words: sand wick; soft ground treatment; quality control。