淺析袋裝砂井排水工藝法在建筑施工中的應(yīng)用

摘要:隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的新技術(shù)及新方法都應(yīng)用到處理軟土路基中(如塑料排水板等)。但是各種新技術(shù)及新方法都必須要有一個(gè)驗(yàn)證過程，其間必然會(huì)存在各種各樣的難點(diǎn)暫時(shí)無法解決(如施工工藝還不夠完善、質(zhì)量難于控制等問題)，因此袋裝砂井在處理軟土路基上還是很受歡迎的。本文結(jié)合袋裝砂井排水法的特點(diǎn)及適用范圍，探討了袋裝砂井在軟土地基施工中的工藝程序，并提出了幾條行而有效的質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞:袋裝砂井 軟土地基 應(yīng)用

0 引言

袋裝砂井加固軟土地基法屬于垂直排水加固地基方法，是在一般砂井法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新工藝、新技術(shù)。它是在需要加固地段的地面上先填筑好排水坡(路拱或橫坡)，并鋪設(shè)好排水墊層，再將加工好的砂袋垂直置入地基中已成孔內(nèi)，形成袋裝砂井，然后對(duì)地基加載預(yù)壓，使地基中的水分迅速?gòu)拇熬信懦觯瑥亩_(dá)到加速地基工沉降固結(jié)的目的。

1 袋裝砂井排水法的特點(diǎn)及適用范圍

排水固結(jié)法是處理粘土地基的有效方法之一，它可以解決沉降與穩(wěn)定問題。沉降問題即是使地基的沉降在加載預(yù)壓期間大部分或基本完成，使構(gòu)筑物在使用期間不產(chǎn)生不利的沉降或沉降差。穩(wěn)定問題即加速地基土的抗剪強(qiáng)度的增長(zhǎng)，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。其特點(diǎn)主要表現(xiàn)為:①本工法采用袋裝砂井的直徑一般為7～12cm，間距為100～350cm，加固地基深度20m左右。②由于本工法采用的砂袋具有一定的抗拉強(qiáng)度和韌性，能在地基產(chǎn)生變形的情況下，保持砂井排水的連續(xù)與暢通，所以排水加固效果明顯、可靠。③本工法成功地解決了施工中砂袋隨套管上拔的問題，使砂井合格率達(dá)100%。④施工機(jī)具設(shè)備簡(jiǎn)單、輕便，振動(dòng)及噪音小，施工靈活，對(duì)地基及周圍建筑物擾動(dòng)小。⑤成本低、效率高，以較小的投入，即可達(dá)到理想的加固效果。

本工法適用于軟粘土和超軟粘土地區(qū)的鐵路、公路、機(jī)場(chǎng)、碼頭、工業(yè)與民用建筑物等地基加固工程，尤其適用于對(duì)周圍受擾動(dòng)條件限制的地基加固工程。

2 袋裝砂井排水法的施工工藝

2.1 施工準(zhǔn)備 本工法強(qiáng)調(diào)在施工前必須認(rèn)真熟悉和掌握設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量要求及操作規(guī)范，仔細(xì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘及地質(zhì)調(diào)查取樣分析，在此基礎(chǔ)上，編制施工組織設(shè)計(jì)，合理調(diào)配施工機(jī)具及組織勞力，搞好各工種的崗前培訓(xùn)及認(rèn)證工作，為正常的施工作好前期準(zhǔn)備。

2.1.1 主要機(jī)具選配 目前國(guó)內(nèi)常用的袋裝砂井打設(shè)機(jī)有以下幾種。①專用打設(shè)機(jī):該機(jī)配有寬履帶行走、機(jī)架、起升、振動(dòng)錘、灌裝砂袋等系統(tǒng)。機(jī)體對(duì)地壓強(qiáng)較小，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，打設(shè)深度可達(dá)20m，每臺(tái)班可打設(shè)2000延米。②輕型柴油打設(shè)機(jī)(DD-6型):該機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單，拆裝方便，移位靈活，打設(shè)深度單節(jié)可達(dá)8m，按長(zhǎng)套管可達(dá)24m，每臺(tái)班可打設(shè)300—400延米。③門式打設(shè)機(jī):該機(jī)需鋪軌行走，轉(zhuǎn)向較困難，振動(dòng)錘打設(shè)深度可達(dá)20m，宜用于地形平坦的大面積區(qū)域施工。

2.1.2 配套設(shè)備①灌砂袋設(shè)備:除專用打設(shè)機(jī)隨機(jī)配有灌砂袋系統(tǒng)外，采用其它打設(shè)機(jī)時(shí)，應(yīng)自制灌砂袋設(shè)備，常用的有門式機(jī)械振動(dòng)灌砂袋架、三角架、獨(dú)角架等。②成孔套管:所用套管應(yīng)為無縫鋼管，內(nèi)徑比砂袋稍大，內(nèi)壁光潔。其長(zhǎng)度、剛度要與設(shè)計(jì)的袋裝砂井相適應(yīng)。當(dāng)打樁架高度不夠時(shí)，套管可分節(jié)接長(zhǎng)(可采用法蘭盤連接)。③樁尖與樁帽:樁尖多采用在導(dǎo)管端口設(shè)置一活瓣封門，利用套管內(nèi)砂袋的壓力將其頂開，隨套管拔出，可多次使用;也有一次性使用的樁尖，套管到位后，樁尖不再隨套管拔出。樁帽可根據(jù)套管直徑與樁錘型號(hào)加工配套。樁尖與樁帽都要有一定的密封性，防止套管內(nèi)進(jìn)入泥漿等雜物。

2.1.3 主要材料的選定①砂袋:應(yīng)采用透水性、耐水性好、韌性強(qiáng)的麻布或聚丙乙烯編織布制作，砂袋長(zhǎng)度應(yīng)比設(shè)計(jì)井深多150—200cm。②砂料:應(yīng)選用滲水率較高的干燥粗砂，大于0.5mm粒徑的應(yīng)占總量的50%以上，含泥量不得超過3%。

2.1.4 勞動(dòng)力組織:袋裝砂井屬隱蔽工程，要求操作人員必須具有良好的施工經(jīng)驗(yàn)與操作技能。符合一定的配比。

2.2 工藝要求及技術(shù)措施①認(rèn)真熟悉施工圖紙，領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，編制特殊作業(yè)指導(dǎo)書。②清理場(chǎng)地，將路幅范圍內(nèi)原地面的淤泥、樹根、腐植土等不適用材料全部挖除。③填筑土拱坡，以4%的橫坡填成路拱形，并碾壓密實(shí)。④填筑砂墊層，在路拱橫坡上按設(shè)計(jì)要求和砂墊層施工要求均勻等厚的鋪設(shè)砂墊層。⑤機(jī)具定位，根據(jù)設(shè)計(jì)布置的行間距采用小木樁正確定位，機(jī)具定位時(shí)要保證錘中心與地面定位在同一線上，并用經(jīng)緯儀觀測(cè)控制導(dǎo)向架的垂直度。⑥砂井灌砂不得過急，并保證砂樁的連續(xù)性，砂井內(nèi)應(yīng)灌中粗砂，灌砂率不得小于90%。⑦砂井頂部應(yīng)鋪設(shè)砂墊層，使與砂井聯(lián)結(jié)，以利排水，砂井回填使用的中粗砂含泥量不大于3%。⑧拔套管時(shí)，若帶出砂袋，則機(jī)具要重新定位，砂井要重新灌注。⑨樁機(jī)移位至下一樁位，同時(shí)及時(shí)清理套管帶出的淤泥土，并用干凈的砂礫回填留下的洞穴，確保排水暢通。

3 施工質(zhì)量控制

為保證施工質(zhì)量與進(jìn)度，工作中應(yīng)注意幾個(gè)問題:

3.1 考慮砂井兩端頭灌砂打結(jié)需要，砂袋事先要下足材料長(zhǎng)度;灌砂要逐段灌滿并用力抖落密實(shí)。這種預(yù)裝的袋裝砂井便于質(zhì)理檢驗(yàn)，可防止偷工減料行為。過去一些砂井質(zhì)量問題常發(fā)生在砂袋下料短，灌砂率不夠，達(dá)不到要求打設(shè)的深度造成排水功能不理想，使軟基加固效果差。

3.2 樁管斷面尺寸應(yīng)盡量小并有足夠剛度，壁厚一般不少于8mm，圓形或菱形，以減少施插時(shí)對(duì)土層擾動(dòng)。為提高效率，軟土導(dǎo)層或超軟土層施工時(shí)可使用雙管機(jī)。本次施工感到雙管機(jī)使用效率并不高，主要是機(jī)組人員配備較少，灌砂與裝砂袋入樁管中速度緩慢所致。雙管機(jī)最大毛病是，如土層中有硬層或石塊等，一根管難以施插則影響了打設(shè)速度。

3.3 比較和總結(jié)過去批設(shè)塑料排水板所使用過的許多樁靴，認(rèn)為薄鐵皮樁靴和鋼筋樁靴加工方便，簡(jiǎn)單適用，回帶現(xiàn)象少，淤泥堵管少。但砂井施工較之亦有所區(qū)別。為防止泥漿擠入管仙以至砂井在管上撥時(shí)上牽問題，需采用定裝置或生尖活頁瓣式防泥裝置。但究竟使用何種樁靴，應(yīng)視土質(zhì)，具體各種及試驗(yàn)情況而定。

3.4 施插砂井是地下隱蔽工程，砂井打設(shè)是符合設(shè)計(jì)要求，一般只有堆載預(yù)壓后從砂墊導(dǎo)排水量大小才能真實(shí)地了解到，排水效果好能加速軟基固結(jié)，土強(qiáng)度提高。如果在砂井打設(shè)后鉆控埋設(shè)監(jiān)測(cè)儀器，如地表沉九權(quán)，孔隙水壓力計(jì)或深層沉降儀等就可準(zhǔn)確、形象觀測(cè)到軟基應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。由于受條件所限，監(jiān)測(cè)難以實(shí)施時(shí)，砂井的質(zhì)量控制關(guān)鍵應(yīng)是加強(qiáng)施工前材料檢查，施工過程的中間控制和最后驗(yàn)收，防止漏打，短樁或打高不到位等情況發(fā)生。因此，每班都應(yīng)派施工員，質(zhì)檢員進(jìn)行仔細(xì)檢查、指導(dǎo)和監(jiān)督，掌握每個(gè)工序質(zhì)量，包括檢查砂袋質(zhì)量，是否有損壞、老化、污染;檢查灌裝的砂袋是否符合設(shè)計(jì)長(zhǎng)度與灌砂飽滿率要求，是否有漏砂現(xiàn)象;施工中要進(jìn)一步核定設(shè)計(jì)要求的施工區(qū)域及樁體位置，防止間距拉大或布置不均勻，同時(shí)應(yīng)檢查樁機(jī)垂直度，以免砂井打設(shè)傾斜度過大。

在科學(xué)技術(shù)日異發(fā)展的今天，處理軟基的新方法及新工藝越來越多，但由于各種新型的排水固結(jié)法的施工工藝還不夠完善，施工中存在質(zhì)量控制難等一系列問題，所以袋裝砂井在鐵路及公路建設(shè)中被認(rèn)為是一種軟土路基加固的好方法。而且被廣泛應(yīng)用在加固軟土路基中。施工中若能嚴(yán)格按照施工工藝與質(zhì)量控制要求合理施工，選用較為適宜的打樁設(shè)備，砂井施工工效就好，經(jīng)濟(jì)效益也就有所提高，也易保證較好的施工質(zhì)量。

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