袋装砂井排水法处理城市道路软基实例分析

袋装砂井排水法处理城市道路软基实例分析作者：乐大维

来源：《建筑工程技术与设计》2015年第10期

【摘要】软土地基具有高压缩性、高含水量、低强度等特性，直接在软土地基上进行市政道路建设难以满足工后沉降的要求，须对软土地基进行处理。本文结合湖南省娄底市新化县市政道路建设中的软基处理实际工程，分析了袋装砂井排水法处理软基的原理及注意事项，通过现场监测资料分析表明，采用袋装砂井排水法处理后的地基工后沉降满足要求，能够很好地达到软基处理的目的。

【关键词】软土地基；软基处理；袋装砂井排水法；工后沉降

1、引言

软土地基是指分布在滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、压缩性大、抗剪强度低的细粒土软弱地基，淤泥、淤泥质土、高压缩性饱和黏性土和粉土等均属于软土。在软土地基上直接修建路堤，容易出现路堤失稳或沉降过大等问题，给工程建设及社会资源带来很大的浪费，因此，建设过程中对软土地基的处理非常重要。

2、软基常用处理措施

软土地基处理常用的方法主要有开挖换填法、抛石挤淤法、反压护道法、砂井排水法、袋装砂井排水法、塑料板排水法、真空预压法、石灰桩法和搅拌桩法等，各种方法都具有一定的适用性，应根据软土性质、工程特点结合施工条件及工程费用等来选择，以获得比较经济且效果较佳的结果。袋装砂井排水法由于袋装砂井的直径小，材料消耗小，工程造价低，设备轻型，更适应在软弱地基上施工等优点，在软土层较厚、水平位移较大时，常常采用此方法处理软基。

3、袋装砂井排水法

袋装砂井排水法是指在含水量大、孔隙比大、压缩性高、软土深厚的软土地基中打入砂袋作为排水通道以增加土层的排水途径，缩短排水的矩离，在上部荷载的作用下，产生的附加应力使土颗粒间的孔隙水通过插在软土层中的砂井排出地层外面，以达到土颗间位移密实，从而大大加速了地基的固结与沉降，减少压缩性，降低孔隙比和含水量，增加土体密实度，在较短时间内达到较高的固结度，以提高软土路基的承载力和抗剪强度，从而保证路堤和地基的稳定。袋装砂井排水法有以下优点：

1、袋装砂井排水法的砂袋具有一定的抗拉强度和韧性，能在地基产生变形的情况下，保持砂井排水的连续与畅通，避免砂井错位、缩颈的现象，特别是当地基土水平位移较大时，袋装砂井较普通砂井更具有优越性。

2、袋装砂井直径大大缩小，一般采用7～12cm的直径，加固同等面积的软基，用砂量比普通砂井少得多，降低工程造价。

3、袋装砂井施工时，设备轻型，排泥量较普通砂井少，对土体扰动也小，施工较便捷，对周围影响较小。

4、材料消耗小，工程造价低，施工速度快、效率高，以较小的投入，即可达到理想的加固效果。

袋装砂井排水法处理软基是软基处理方法中一种简单有效的方法，适用于软粘土和超软粘土等软弱地基加固工程，尤其适用于对周围受扰动条件限制的地基加固工程。

4、工程及地质概况

湖南省娄底市新化县某条新建城市主干道沿线主要为丘陵、低山，地貌单元主要为剥蚀丘陵地貌，沿线地势由北向南呈阶梯状逐级倾斜，地面高程为：171.36～220.75m左右，地形起伏较大。该路里程DK3+889.4～DK3+900段靠近湖泊，路堤填土高度为4～6m。根据工程地质勘察报告得：该路段地基上部为淤泥，呈黑色，流塑，含有机质及腐殖质，孔隙比1.8，地基承载力为40kPa，厚度0.4～0.7m；中部是淤泥质土，呈深灰色，含有机质，孔隙比1.2，地基承载力为50kPa，厚度1.7～2.6m；下部为粉质黏土，褐黄色，可塑状态，饱和，含少量铁、锰氧化物，孔隙比0.8，地基承载力为130kPa，厚度在2.10～2.5 m范围内。软土层不宜直接作为天然地基使用，须进行软基处理。软土层以下的红粘土及中风化砂砾岩地基承载力较高，可作为路基下卧层。

5、软基处理方案选择

前述的软土地基厚度较大、含水率高、压缩性高、工程性质差，对软土地基的处理效果决定了道路建成后的工后沉降大小。城市主干道工后沉降标准为≤30cm，城市次干道为≤50cm，由于市政道路的特殊性，管廊等小型构筑物（箱涵、人行通道）工后沉降≤20cm。经过初步计算表明：如不经处理其工后沉降均不能满足要求，所以须对软土地基进行专项处理。

此路段软基处理方案基于以下几点因素，选择袋装砂井排水法处理软基。

⑴该路为城市主干路，道路等级高，对路基沉降要求严、路面的平整度要求高；

⑵软土层厚度约为4.20～5.8 m，厚度较大，浅层处理方法不再适用；

⑶路堤填土高度较大，采用袋装砂井排水法处理软基，可以加快软土中的水排出，提高地基承载力和稳定性；

⑷袋装砂井排水法施工机械轻型、施工速度快、方便。

袋装砂井排水法处理软基设计图如图1所示，袋装砂井呈梅花形布置，间距为1.5 m，袋装砂井穿过软土层0.5m；袋装砂井顶部铺设50cm砂砾垫层，垫层比路堤边坡坡脚宽出1m，坡脚处采用浆砌片石护坡，保护垫层不被破坏，同时用PVC管将水引排出垫层；在砂砾垫层上覆盖复合钢塑土工格栅，再在土工格栅上回填土方。

6、袋装砂井施工注意事项

①砂井定位要准确，垂直度要好，确保排水距离；

②砂井内应灌中粗砂，灌砂率不得小于90%，砂料含泥量一般要求小于3%；

③袋中的砂宜用风干砂，不宜用潮湿砂，以免袋内砂干燥后，体积减小，造成袋内砂柱缩短，与排水垫层不搭接等质量事故；

④采用聚丙烯编织袋，施工时应避免太阳光长时间暴晒，以免编织袋老化；

⑤在整个施工过程中，避免砂袋被挂破漏砂；

⑥砂井顶部应铺设砂垫层，使与砂井联结，以利排水，注意保证袋装砂井与排水垫层之间的连接。

7、结论

施工过程中，通过现场监测发现，路基填筑过程中（通常控制3天一层），每昼夜沉降量最大为0.08mm，坡脚水平位移速率最大为0.04mm，路基沉降和稳定情况较好

综上所述，袋装砂井排水法的应用具有施工方便、速度快、设备轻型、对周围影响小，加固效果显著等优势，因此在实际的工程施工中应用十分广泛，特别在本工程靠近湖泊路段、软基较厚的情况下，采用袋装砂井排水法处理软基，是目前加固软土地基中一种简单有效的方法。

参考文献：

[ ] 刘增荣.土力学[M].上海：同济大学出版社，2004.