堆载预压袋装砂井排软土水效果分析

　　摘要：由于土地资源的稀缺性以及地质类型的复杂性，在工程项目的建设过程中，软土地基是经常会遇到的一种状况，因此在施工过程中就必然面临软土地基的排水问题。文章以某高速公路的软土地基施工为例，简述了堆载预压袋装砂井技术的排水效果。希望文章的研究对于我们采取科学的技术处理软土地基问题能够起到一定的参考和借鉴作用。

　　关键词：软土地基,袋装砂井,排水

　　软土地基的含水量相对较高，土层的孔隙非常大，塑性较高，而且强度相对较低，压缩性大，灵敏度也比较高。在各种工程项目的施工过程中，软土地基也非常常见，如何解决软土地基的排水问题，防止其自然沉降以及侧向位移。从这个角度来看，文章对堆载预压袋装砂井排软土水效果的分析具有非常重要的现实意义。

　　1工程概况

　　公路工程路基中常见的软土，一般是指处于软塑或流塑的粘性土，因沉积年代和成分不同，软土的类型十分复杂，多分布于海滨、湖滨、河流沿岸等地势比较低洼的地带，地表终年潮湿或积水，多数含有一定的有机物质，其含水量大、强度低、沉降量大、压缩性高、固结变形持续时间长，并具有蠕变性、触变性等特殊的工程地质特性，如处理不当，会给公路施工和使用造成很大影响。选用软土作为路基，必须根据软土的不同特征，分布情况和地理环境等因素，采取切实可行的技术措施加以处理。近年来，国内外工程实践已积累了大量的处理方法，诸如：轻型填方处理法，加固填方处理法，土工织物处理软土地基法，深层拌处理法，冻结法和注入化学药剂法，真空联合堆载预压处理软土地基。其中，排水固结法是软土路基处治的有效和常用方法，袋装沙井堆载预压法属于排水固结法中的一种，适用于透水性低的软弱粘性土处理。

　　某高速公路一期第一合同段工程位于云南省昆明市，全长接近1.5公里，基于气候特点造成云南省公路路基路面水毁较为严重。通过对多条公路调查，发现水灾害多发生在路基路面排水设置不完善的路段上。而山区高速公路，地质构造复杂多变，岩体破碎，地质病害较多，而地质病害的诱发因素又多与水有关。水的来源除了降雨(尤其是梅雨、雨季集中降雨)外，还有多种来源。由于现有高等级公路大部分基层的透水性非常小，水很难迅速从基层排走，只能沿沥青层和基层的界面扩散、积聚。在行车荷载的反复作用下，随着车轮的向前滚动，在轮胎前的水受轮胎挤压进入路面孔隙中，造成水压力，在轮后产生一真空区域，将路面孔隙中的水分吸出，如此循环往复便形成水力冲刷和动水压力，使水泥混凝土路面产生卿泥、脱空，使沥青混凝土路面中的沥青从碎石表面剥落下来产生龟裂、松散等破坏。且该合同段的路基基本上都是填土路基，将路基填高2m-7m左右，在路堤的两侧存有大量的软土地基，软土的厚度达到了5m到9m，厚度的变化幅度也比较大，容易形成淤泥以及淤泥质的粘土层，土层富含有机质，强度非常低。

　　根据地质勘查结果得出，该工程地段的软土地基的含水量相对较高，土层的孔隙非常大，塑性较高，而且强度相对较低，压缩性大，灵敏度也比较高。平均渗透系数为2.93’10-6cm2/s，径向固结系数Cr=2.23×10-3 cm2/s。在这种背景下，如果不及时的采取相应的措施，可能导致填方路堤失稳。

　　2堆载预压袋装砂井施工方案

　　2.1排水体的设计以及施工方案

　　在排水体的选择方面，采用袋装砂井，井直径为7厘米，砂井间距控制在1.2厘米以上，1.5厘米以下，按照等边三角形的形状进行布置。沙袋的选择方面，选用渗透系数高于5×10-3 cm/s，抗拉强度高于150N/cm的聚丙烯编织袋。在砂井袋装砂才俩偶的选择方面，选用风干的中粗砂，含泥量要小于3%，细读模数不高于2.7，渗透系数要高于0.06mm/s，灌砂的数量应该大于干密度的95%左右。

　　2.2堆载预压设计施工方案

　　在具体的堆载预压施工的过程中，要将路堤设置1米的等载预压，在桥头路段则需要在上述的等载预压设计的基础上再增加0.5米左右的超载预压。

　　在桥头部分以及高填土路段部分，则采用的是砂垫层与装袋砂井结合3层土格栅加筋的设计，除此之外的其他路堤部分则是采用的砂垫层与装袋砂井结合2层土工布，详情如下图所示：

　　在填土高度不高于1米的路段部分，与桥头路段等的处理方法基本一致，都要加设0.5米左右的超载预压。砂垫层的厚度均匀控制在50cm左右，其铺设的宽度则控制在衍生出路基两侧坡脚分别1m，并且没隔50m，则多延伸出1.5m，达到2m，使其能够更为便于排水。土工格栅部分采用的是单项拉伸的聚乙烯土工格栅，为了确保工程质量和工程设计的基本需求，聚乙烯土工格栅的抗拉强度不能够抵御30KN/m，延伸率不能够超过10%。

　　3堆载预压袋装砂井施工的监控

　　为了确保堆载预压袋装砂井施工方案能够得到落实，保证路堤填土工程的安全、快速实现，需要在陆地桥头设置一段监控断面，以有效的测量软土地基的排水状况、沉降量、沉降的速度、侧移状况等等。

　　3.1堆载预压袋装砂井施工监控断面

　　堆载预压袋装砂井施工监控断面分为两个构成部分，即主监控断面以及普通监控断面，详情如下图所示：

　　如上图所示，住监控断面在桥头路段继续拧设置，并且对整个路基和路堤的形变与应力数据进行检测，在住监控断面，通过设置沉降板5块、测斜管2跟、孔隙水压力计1个，沉降标1个以及土压力盒1个实现对相应数据的监控。而普通监控断面则只需要3个沉降板、2个位移标，在布设方面，基本上只要确定没50m到100m有一个即可。

　　3.2监测标准

　　监测标准主要是通过括孔压、侧向位移以及沉降三项主要的指标实现的对测排水状况的监测。我们以单级孔压系数不高于0.6，综合孔压系数不高于0.4，沉降速率低于15mm/d，同时侧向位移低于5mm/d，作为排水效果较强，路堤得到稳定控制的标准。

　　4堆载预压袋装砂井施工的排水效果

　　通过对工程施工结果的综合监测分析，我们依然采用上文述及的孔压、侧向位移以及沉降三项主要的指标判断堆载预压袋装砂井施工的排水效果：

　　(1)孔压效果

　　随着堆载预压袋装砂井施工的开始，软土地基内的孔隙水压力也随之增大，经过对该工程项目的综合分析，发现其单级空压系数为0.49，低于0.6，综合空压系数为0.31，低于0.4。根据前文提及的监测标准，孔压效果是符合排水效果较强的标准的。

　　(2)侧向位移

　　堆载预压袋装砂井施工使得软土地基的排水效果较好，排出了较多的水，则软土地基的可塑性会下降，强度会提升，进而会使得侧向位移速度下降。通过对某工程的实际监测数据的分析，发现在经过堆载预压袋装砂井施工之后，侧向位移速度由最初的7.5mm/d-8.2mm/d，下降到了4.3mm/d-4.7mm/d，这一数据已经低于5mm/d，按照前文提及的相关标准，侧向位移情况也显示进行了堆载预压袋装砂井施工之后，软土地基的排水情况较好。

　　(3)沉降

　　随加载高度和加载速率的不同，沉降速率也不同，监测资料显示加载速率对沉降速率的影响较大。但是，在堆载预压袋装砂井施工全部完成之后，加载速率开始基本稳定，远低于15mm/d。因此，从沉降的方面来看，也可以看出该施工技术在软土地基中应用的排水效果相对较好。

　　5结语

　　通过施工的实际情况以及相关的监测数据可以发现，堆载预压袋装砂井施工方案的设计是比较合理的，它能够确保较好的排水效果，能够有效的抑制沉降以及侧向位移，有效的提升了路堤安全性。因此，综合来看在软土地基条件下，堆载预压袋装砂井施工具有较强的可行性，值得推广。

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