袋装砂井法在桥梁工程软土地基处理中的应用

袋装砂井法在桥梁工程软土地基处理中的应用

[摘要] 袋装砂井是一种常用的软土地基处理方法。分析了软土地基的工程特性和袋装砂井的优点，阐述了砂井选用和布置要点，概述了袋装砂井的施工工艺。

[关键词] 袋装砂井法 软土地基 施工工艺 1引言

袋装沙井法具有理论成熟，施工简易，造价低廉，质量容易被控制等优点。袋装沙井法是固结排水法的一种，是在软弱地基中设置若干沙井，在沙井上铺砂垫层，再在砂垫层上铺设土工布。通过增加排水措施，缩短排水距离，提高排水速度，从而使地基土的密实度增加，提高其承载能力。土工布的作用是提高其稳定性，使之不会沿滑动面滑动。在江河湖泊附近修建铁路桥梁时，会不可避免地遇到软土地基。该文简要分析软土地基的工程特性和袋装砂井法的施工工艺。

2 袋装砂井简介

袋装砂井的作用原理与一般砂井完全相同，它的作用原理是：袋装砂井加载预压，使空隙水能就近流入砂井，并通过砂井作为排水通道而排出地面，缩短排水固结时间，增强处理效果。

2.1 袋装砂井的优点

袋装砂井与普通砂井相比具有显著的优点。

2.1.1袋装砂井能适应软土固结产生的地基变位，在受力时能与地基变形相协调，故砂井的连续性不会受到砂井错位、断颈等影响。

2.1.2袋装砂井直径大为缩小，目前我国采用直径多为7cm，加固同样面积的土，袋装砂井的用砂量要比普通砂井少得多，能节省费用近半。

2.1.3袋装砂井施工机具轻便简单、效率高，一般每台班（8h）可打设100根左右。

2.1.4袋装砂井打设时，排泥量较普通砂井要少，对土体扰动也小，施工比较便捷，对周围影响也小。

2.2 袋装砂井的选用

袋装砂井适用于软土地基处理，特别是用于软土地基中存在连续薄砂层时更为有效；但对于渗透性好的以及含有大量腐殖物的土效果不显著，不宜采用。在选择袋装砂井排水法加固地基时，需要注意原地基的固结状态。如在先期固结压

力（原已压密稳定的最大压力）已超过设计堆载压力值时，加载就不可能产生超静水压，砂井即无排水效果；如先期固结压力值达到加载的一部分时，则堆载在该部分作用下砂井亦无排水效果。对于灵敏度高的软土采用砂井法时，要注意其融变性，特别是采用封底钢管冲击法（或振动法）施工时，土体结构受机械扰动而破坏，打井后短期内反会使强度降低。贴于 中国论文下载中心 http://www.studa.net

2.3 砂井布置

普通砂井直径一般为30～40cm，护管砂井直径可小到15cm，袋装砂井直径可小到7～12cm。砂井间距是指相邻砂井中心之间的距离，是影响固结速率的主要原因之一。砂井间距一般为砂井直径的6～10倍，常用2～4m。砂井平面布置形式有正方形和正三角形两种。正方形排列时，每个砂井的影响范围为一个正方形；正三角形排列时，每个砂井影响范围为一个正六边形。砂井长度一般为10～20cm，具体应用时，需根据软土层的厚度、荷载大小和工程要求而定。一般来说，砂井不一定都要穿过整个软土层，当软土层不厚、底部有透水层时，砂井应尽可能穿透软土层；如软土层较厚或土中夹有砂层时，有否必要将砂井穿透软土层应按工程要求和土质条件等情况而定。在砂井顶部应铺设砂垫层，可作为良好的排水通道，并与各砂井连通，从而将水排至场地以外。砂垫层的宽度应大于堆荷载或建筑物的底宽，并伸出砂井区外边线2倍砂井的直径；施工过程中应保持垫层不受扰动，铺设平整，垫层用砂要求与砂井相同，垫层铺设厚度一般为50cm左右。

3 袋装砂井的施工工艺

袋装砂井与普通砂井的施工工艺基本相同，如砂井的成孔方法、使用的机械设备以及堆载预压等。该文简要介绍其施工工艺。

3.1 施工工序

袋装砂井施工工序分为两种，即现场灌砂成井和预制砂袋直接投放孔内成井。

现场灌砂成井工序为：

3.1.1将钢套管（下端用可开闭的底盖或预制桩靴）打入土中要求的深度（管径较砂袋直径大，一般袋装砂井直径为7cm，导管采用 89×4.5㎜无缝钢管）；（2） 将准备好的砂袋，长比砂井长2m，扎好下口后向袋内灌入洁净的粗砂约20cm上下（高度）作为重压，放到套管沉到要求深度；

3.1.2在将砂井放入套管内不能达到要求深度，会有一部分拖留在地面，此时需机械排泥处理，继续下沉达到规定深度；

3.1.3将袋口固定于装砂漏斗，通过振动装砂入袋，砂装满后，卸下砂袋，

拧紧套管上盖，然后一般把压缩空气送进套管，一边提升套管直至地面。

预制砂袋直接投放孔内成井工序：

① 预先在砂袋里装满砂料，并将上口扎结牢靠，运送到现场，弯成圆形堆放；

② 套管成孔后，随即将预制砂袋投放孔内，拔管成井。

3.2 质量控制

3.2.1每根砂井的长度均须露出地面50～100cm，伸入砂垫排水层以利于排水通道流畅，如果长度所留很少或多余过多（可能砂袋被拔套管时部分带出）皆应重新施工，以保证成井质量。

3.2.2采用袋装砂井时，砂袋必须选用透水性和耐水性好以及韧性较强的麻布、再生布或聚丙烯编织布制作。

3.2.3灌入砂袋的砂，应捣固密实；砂井位置的允许偏差为该砂井的直径；垂直度的允许偏差为1.5％。

3.3 堆载预压

一般情况下，预压荷载的大小宜接近设计荷载，必要时可超过设计荷载10％～20％。施加预压荷载，任何情况下作用于地基的荷载不得超过地基的极限荷载，以免地基失稳破坏，在需要施加较大荷载时，应分级加载，并控制加荷速率，使之与地基的强度增长相适应。当达到以下条件时，可以进行卸荷：（1）地面总沉降量达到预压荷载下计算最终沉降量的80％以上；（2）理论计算的地基总固结度达到80％以上；（3）地面沉降速度已降到0.5～1.0㎜/d以下。

4 结语

通过以上分析，可见软土路基处理方法有多种，因此在施工中要根据路基地基的实际情况，选择合理的处理方法，不仅提高软土路基的质量，增加承载力和稳定性，还可以加快施工工期，取得良好的经济效益。总之，软土路基处理因素复杂，需进一步探讨更完善更好的处理方法。

参考文献：

王国清，公路工程质量问题及防治措施百问，人民交通出版社，2004.11.

杨文渊，徐犇. 桥梁施工工程师手册〔M〕. 北京：人民交通出版社，2003