摘要：軟土路基是公路工程較為普遍存在的工程地質(zhì)問(wèn)題，本文就某高速公路段軟基工程實(shí)例，淺談\"袋狀砂井+等載預(yù)壓\"處理措施施工工藝分析。

關(guān)鍵詞：高速公路；軟土路基；袋狀砂井+等載預(yù)壓；施工工藝

在高速公路建設(shè)中常常會(huì)遇到軟土路基，其厚度3.0-20多米不等，上覆硬殼層厚度一般在1～3米，薄層路基一般采用換填的處理方式，其深度一般不超過(guò)3米，對(duì)于3米以上的軟土路基，考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，大都采用袋狀砂井+砂墊層+等載預(yù)壓的處理方式。

本文結(jié)合某高速公路第工程實(shí)例，淺談“砂井+砂墊層+等載預(yù)壓”的施工工藝，分析施工過(guò)程中的重點(diǎn)控制。

1工程概況

此高速公路大部分位于軟土地基上，軟土地基線路有4647m（含匝道軟土地基的長(zhǎng)度），袋裝砂井累計(jì)長(zhǎng)度為220萬(wàn)米。

本標(biāo)段軟土分布范圍廣，分布厚度變化較大，埋深深淺不一，軟土的含水量高、壓縮性大、滲透系數(shù)小、抗剪強(qiáng)度低，難滿足路基穩(wěn)定和沉降要求，因此，需進(jìn)行軟基處理，處理方法主要采用堆載預(yù)壓結(jié)合袋裝砂井排水方法進(jìn)行軟基處理。

2堆載預(yù)壓結(jié)合袋裝砂井排水固結(jié)預(yù)壓原理

排水固結(jié)預(yù)壓法是利用地基排水固結(jié)的特性，通過(guò)施加預(yù)壓荷載，利用砂井加速排水，以加速飽和軟粘土固結(jié)發(fā)展的一種軟土地基處理方法，其排水原理可用下圖一來(lái)說(shuō)明：

飽和軟粘土地基在荷載作用下，孔隙中的水被慢慢排出，孔隙體積慢慢地減少，地基發(fā)生固結(jié)變形，同時(shí)，隨著超靜水壓力消散，有效應(yīng)力逐漸提高，地基土的強(qiáng)度逐漸增長(zhǎng)。袋裝砂井的作用就是加速孔隙中的水排出，縮短固結(jié)排水的周期。

一般砂井的平面布置有梅花形和正方形兩種，如下圖2

在大面積荷載的作用下，假設(shè)每根砂井為一獨(dú)立的排水系統(tǒng)。正方形布置時(shí)，每根砂井影響范圍為一正方形（圖A），梅花形布置時(shí)，則為一正六邊形（圖B），為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，每根砂井的影響范圍以等面積圓代替，其影響直徑為d

梅花形布置時(shí)：

正方形布置時(shí)：

式中L為砂井的間距

3 袋裝砂井的設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1此公路的軟基處理設(shè)計(jì)主要為袋裝砂井+超載預(yù)壓，見(jiàn)下圖所示：

3.2砂井施工工藝

3.2.1工藝流程

清表整平原地面→填筑土50-80cm→壓實(shí)（壓實(shí)度不小于85%）→填中粗砂20cm→砂井位放樣→砂井機(jī)定位→打入套管→沉入砂袋→拔出套管→機(jī)具移位→鋪砂10cm→鋪土工格柵→填中粗砂30cm

3.2.2 施工要點(diǎn)：

砂井排水固結(jié)預(yù)壓法的最終要達(dá)到的目的有兩點(diǎn)：a.以減少沉降為目的；b.以提高地基承載力與穩(wěn)定性為目的；兩者的要求雖然不同，但其原理及基本內(nèi)容都是一致的。在砂井的施工過(guò)程中應(yīng)考慮井阻（由于井料的滲透系數(shù)等原理的影響產(chǎn)生）和涂抹區(qū)（由于施工時(shí)對(duì)土的擾動(dòng)改變?cè)恋目紫侗鹊挠绊懏a(chǎn)生）的影響，盡量減少井阻與涂抹區(qū)讓砂井達(dá)到最佳的排水固結(jié)狀態(tài)，以下分類說(shuō)明：a.井阻的減少：嚴(yán)格控制袋裝砂井的原材料控制，砂井袋要求具有良好的透水性，裝砂后砂袋的滲透系數(shù)應(yīng)不小于砂的滲透系數(shù)，良好的耐水性，韌性好及抗拉強(qiáng)度能保證承受砂袋自重，其物理力學(xué)指標(biāo)符合規(guī)范要求；對(duì)砂盡量采用滲水率高的潔凈中粗砂；b.涂抹區(qū)影響的減少：決定涂抹區(qū)影響大小的主要有三大因素：砂井的間距，砂井的深度，砂井的施工方法。砂井的間距及打入深度是影響砂井地基固結(jié)效果的重要因素，在實(shí)際施工中砂井的間距并非越小越好，間距過(guò)小，打得密，在施工過(guò)程中相互擠壓，擾動(dòng)地基，增大涂抹層的厚度，反而減低固結(jié)效果。袋裝砂井的間距宜在1.0-2.0m范圍內(nèi)選擇，因此施工中要適當(dāng)控制砂井的間距，盡量做到設(shè)計(jì)值。

砂井的深度主要根據(jù)土層的分布、地基中附加應(yīng)力大小、施工期限和條件及地基穩(wěn)定性等因素確定，在實(shí)際試樁確定砂井長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)把握以下幾點(diǎn)：a.當(dāng)軟土層不厚，低部有透水層時(shí)，砂井應(yīng)盡可能穿透軟土層；b.當(dāng)深厚的壓縮土層間有砂層或砂透鏡體時(shí)，砂井應(yīng)盡可能打至砂層；c.對(duì)于無(wú)砂層的深厚地基，則可根據(jù)其穩(wěn)定性及構(gòu)造物在地基中造成的附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之比確定；施工方法：由于施工過(guò)程中不可避免的要對(duì)土產(chǎn)生擾動(dòng)，采用性能好的機(jī)械以盡量減少對(duì)土的擾動(dòng)，這里不再詳述；

4 堆載預(yù)壓施工工藝

4.1工藝流程：采用路基自重及超載土方進(jìn)行堆載預(yù)壓，填筑過(guò)程如同普通路基填筑，在此不再累述。

4.2施工要點(diǎn)：a.路基寬度要預(yù)留沉降及超載預(yù)壓土方的寬度，不可過(guò)小，以免路基穩(wěn)定后產(chǎn)生路基寬度不足現(xiàn)象；b.嚴(yán)格控制填土速率，分期進(jìn)行填筑，以保證在堆載過(guò)程中路基的穩(wěn)定性，同時(shí)避免部分路基堆載過(guò)高而引起地基的局部破壞，如開(kāi)裂等；一般路基中心沉降小于10mm/晝夜，側(cè)向位移小于5mm/晝夜，路基基本是穩(wěn)定的，可繼續(xù)填筑；c.對(duì)超軟粘性土地基，填筑過(guò)程應(yīng)更加嚴(yán)格控制填土速率，以避免對(duì)土的擾動(dòng)和破壞，增大涂抹區(qū)而減低排水固結(jié)的效果。

5固結(jié)排水效果

根據(jù)沉降觀測(cè)資料，加載與沉降可以用下圖表示：

等載預(yù)壓填筑完成后三個(gè)月，該合同段的路基沉降量在20-80cm，沉降效果與預(yù)期基本相符，在填筑完成后6個(gè)月，路基沉降基本穩(wěn)定，沉降速率小于1mm/d，滿足設(shè)計(jì)要求。

6結(jié)論與建議

6.1從上述沉降計(jì)算分析及工程實(shí)例可以看出，薄層軟土路基是否要采取砂井處理主要是看其排水特性及軟土的厚度，對(duì)于小于3.0 m的軟土層，當(dāng)軟土固結(jié)系數(shù)大于1.0×10-3cm2/s時(shí)，采取“土工格柵+等載預(yù)壓”較為合理，若上覆硬殼層較厚時(shí)，可直接采用“等載預(yù)壓”。

6.2路基施工填筑時(shí)，應(yīng)在保證穩(wěn)定的前提下，加快進(jìn)度，爭(zhēng)取較長(zhǎng)的預(yù)壓時(shí)間，確保預(yù)壓期不低于6個(gè)月。并選擇典型觀測(cè)斷面進(jìn)行沉降觀測(cè)，根據(jù)沉降觀測(cè)資料，調(diào)整預(yù)壓高度，降低工后沉降。

6.3薄層軟土路基處理問(wèn)題在全國(guó)都是較為普遍存在的，選擇最優(yōu)處理措施對(duì)降低高速公路建設(shè)成本意義重大。

參考文獻(xiàn)

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