賈海洋

前言

公路工程是關系到國民經(jīng)濟增長的重要工程，隨著我國公路事業(yè)發(fā)展建設要求的不斷地提高，水排水固結法作為公路工程軟基處理的重要方式之一，其施工工藝選擇的科學性、合理性將直接關系著整個工程的質(zhì)量，關系到人們的生命安全。本文主要對公路工程軟土路基處理中排水固結法的原理、軟基病害特點及施工工藝進行了分析與探究。

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(fā)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(fā)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(wěn)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(nèi)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(wěn)定性。

二、公路工程軟基排水固結法的應用

1、堆載預壓法

在建筑場地臨時堆填土石等，對地基進行加載預壓，使地基沉降能夠提前完成，并通過地基土固結提高地基承載力，然后卸去預壓荷載建造建筑物，以消除建筑物基礎的部分均勻沉降，這種方法就成為堆載預壓法。一般情況是預壓荷載與建筑物荷載相等，但有時為了減少再次固結產(chǎn)生的障礙，預壓荷載也可大于建筑物荷載，一般預壓荷載的大小約為建筑物荷載的1.3倍，特殊情況則可根據(jù)工程具體要求來確定。為了加速堆載預壓地基固結速度，常與砂井法同時使用，稱為砂井堆載預壓法。沙井法適用于滲透性較差的軟弱粘性土，對于滲透性良好的砂土和粉土，無需用砂井排水固結處理地基;含水平夾砂或粉砂層的飽和軟土，水平向透水性良好，不用砂井處理地基也可獲得良好的固結效果。

2、真空預壓法

真空預壓指的是砂井真空預壓。即在粘土層上鋪設砂墊層，然后用薄膜密封砂墊層，用真空泵對砂墊及砂井進行抽氣，使地下水位降低，同時在地下水位作用下加速地基固結。亦即真空預壓是在總壓力不變的條件下，使孔隙水壓力減小、有效應力增加而使土體壓縮和強度增長。

3、降水預壓法

即用水泵抽出地基地下水來降低地下水位，減少孔隙水壓力，使有效應力增大，促進地基加固。降水預壓法特別適用于飽和粉土及飽和細砂地基。

4、電滲排水法

即通過電滲作用可逐漸排出土中水。在土中插入金屬電極并通以直流電，由于直流電場作用，土中的水從陽極流向陰極，然后將水從陰極排除，而不讓水在陽極附近補充，借助電滲作用可逐漸排除土中水。在工程上常利用它降低粘性土中的含水量或降低地下水位來提高地基承載力或邊坡的穩(wěn)定性。

三、公路工程軟基處理中排水固結法的施工工藝

1、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(zhì)量將對加固效果與預壓時間起到?jīng)Q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(zhì)與有機質(zhì)。在確定砂墊層厚度時，應及時排出土層內(nèi)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?shù)鼗韺雍穸确鲜┕ひ蠛?，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。

2、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(yōu)勢，在公路工程軟土路基處理中得到了廣泛地應用。依據(jù)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(nèi)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(nèi)，抗拉縱向延伸率必須控制在17.6%左右，確保其能夠?qū)Υ鼉?nèi)砂的重量與彎曲出現(xiàn)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?，F(xiàn)階段，應用最多的就是聚丙烯編織袋。相比砂的滲透系數(shù)，這種袋子的滲透系數(shù)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(guī)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(cè)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(yè)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(tài)，并與樁位對準，垂直度誤差在1.5%的合理范圍內(nèi)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(xiàn)彎曲套管、內(nèi)壁不光滑、毛刺等現(xiàn)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(nèi)，確保壓力的均勻性。壓管作業(yè)必須不間斷向下壓，不能出現(xiàn)起管在壓入等現(xiàn)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(nèi)套管長度在50厘米以上。

（3）填砂袋

利用入口滾輪砂袋快速平穩(wěn)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(nèi)放置砂袋時，應避免砂袋扭結、縮頸等情況的出現(xiàn)。拔管施工中應確保砂袋不被帶出或砂袋不出現(xiàn)破損情況。當出現(xiàn)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(jīng)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）成井檢查與補砂

成井質(zhì)量檢測應在砂井施工結束后立即進行，其平面位置、間距及孔徑必須與以下要求相符合：首先，平面位置誤差控制在10厘米以下，間距誤差控制在-5厘米到+5厘米之間，孔徑誤差必須控制在1厘米以下，抽查頻率必須大于2%。其次，已施打的砂井必須向袋內(nèi)及時補砂，平均一周補2次。

四、公路工程軟基施工排水固結法的質(zhì)量控制

1、軟基地基承載力低，采用堆載預壓時，為避免免地基因發(fā)生塑性變形而失穩(wěn)，需要控制加載速度和進行分級加載，使其與地基土的強度增長速度相適應。每級預壓荷載不應超過前期荷載作用下地基強度增加后的承載力。

2、軟土的強度的提高是在各級荷載預壓過程中逐步提高的，每級荷載量要與相應地基強度對應，因此在填土中應控制加載速率，使路路基土強度提供與外加荷載相適應，否則會使土體破壞，強度反而降低。當發(fā)現(xiàn)地基有超過加載控制標準的異常表現(xiàn)時，要及時采取措施，如暫停加載或卸載。

五、結束語

綜上所述，公路工程是關系到國民經(jīng)濟增長的重要工程，隨著我國公路工程發(fā)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(xiàn)各種質(zhì)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(zhì)量，才能為公路工程建設提供可靠的技術支撐。