袋装砂井在轨道交通工程较硬地质条件软基处理中的应用

1、工程基本情况

东莞市城市快速轨道交通R2线工程的东城车辆段与综合基地±0.00以下工程，位于东莞市东城区及茶山镇交界处，此工程北侧有茶山环城道路和污水处理厂，东南侧有变电站和坑口排站，南侧位临寒溪河，呈南北向布局。工程建设内容包括：站场土石方工程、软基处理工程、出入段明挖工程、框架箱梁工程、原茶山污水厂尾水管改迁工程、边坡防护工程等。工程造价约3.34亿元。东城车辆段段址区域内存在大量鱼塘，地势平坦，有少量房屋。现状塘埂高程平均4m，鱼塘水深平均2m。施工范围内有两条高压线（一条为220千伏，一条为110千伏）穿过，影响软基处理等工序的施工。

车辆段段址范围内上覆地层主要为第四系全新统人工填筑土（Q4ml），全新统冲洪积层（Q4al+pl），更新统冲洪积层（Q3al+pl），第四系残积层（Qel），下伏基岩为震旦系大绀山组（Zd）混合片麻岩。

受东江水位的制约，地下水位除受潮涨潮落影响外，一般较为稳定。由于与寒溪河紧邻，地下水侧向补给丰富，是场地地下水的充足补给源。（如图1）

2、既有岸堤、塘埂、道路等地质较硬部位软基处理方案比选

＞＞图1 施工场地平面图

车辆段场坪软基处理采用塑料排水板施工为主，搅拌桩施工以及高压旋喷桩穿插施工。然而在既有岸堤、塘埂、道路部位，塑料排水板施工比较困难。根据以往经验，搅拌桩、高压旋喷桩、袋装砂井等施工方法均能处理塘梗等相对较硬的区域，我司根据现场的实际情况、工程造价、工期及材料采购等各方面考虑，详细分析各方案的优点及工期，推荐采用袋装砂井。（如表1）

经以上各方案的比较，袋装砂井具有施工速度快、节约工期、成本低，参建各方一致同意我司推荐采用袋装砂井方案。

3、袋装砂井施工工艺

3.1袋装砂井设计

袋装砂井按正方形布置，直径为70cm，间距为1.0m，设计长度视软土深度和填土高度不同而不同，施工长度=设计长度+30cm，砂井袋采用聚丙烯编织布；砂料采用洁净的干中粗砂，含泥量不大于3%，有机质含量不大于1%，并采用合适的施工机械以保证砂的密实度。

3.2施工方法及技术措施

⑴施工准备

在砂井平面布置图上标出打桩顺序，分析研究钻孔柱状图、地质剖面图，了解土体的力学指标和颗粒成分、砂井标高处的上下土层性质的变化，了解挖泥分层厚度和局部深度情况，最后针对井管施工可能出现的问题制定相应的解决方案。

⑵测量放样

①根据控制基线测出各桩位，并与监理人员、业主代表进行基线和桩位的复核、签证工作，桩位确立后指挥桩机进入施工地点。

②用全站仪测放各分区的砂井的控制点，在控制点打下木桩作为标志。

③根据已设置的测量基点，分区位用钢尺与经纬仪按正方形设置，按设计间距测放出砂井打设位置，并用签子插入砂垫层作好标记。

⑶就位袋装砂井机

根据桩位标识进行砂井机定位。施工袋装砂井实工中，打设机确定位置时，调整桩机的位置，使管靴与板位标记的偏差需控制在70mm以下，再调整桩架的垂直度。

⑷井管施打

＞＞图2 现场施工图

＞＞表1 袋装砂井、搅拌桩、旋喷桩方案对比

＞＞表2 袋装砂井质量标准与检查频率

井管施工采用锤击法。首先将井管夹住，再调整其垂直度，缓放桩锤压管，微调井管的垂直度及平面位置至达到施工要求。施打过程中，尤其在基槽边坡上施打井管时要尽量避免井管的移动及摇动，过程中尽量不停顿，连续施打至设计深度。管底以标高控制为主，贯入击数为次，应保证管底标高及设计深度。（如图2）

⑸孔内放砂袋、振实、拔桩管

井管沉入土层中到达设计深度，将砂袋放入井管，砂井灌砂率应大于95%，砂井袋应深入砂垫层0.5m以上。砂袋入井应用桩架吊起垂直下井，防止砂袋发生扭结、缩颈、断裂和砂袋磨损。砂袋质量要符合设计及相关规范要求，灌砂过程中，砂袋不应出现空、散、破的现象。施工中若发生上述现象，应在原边缘重打，连续两次将砂袋带出时，应停止施工，待查明原因再施工。根据施工进度，控制装砂的数量，以免积压过多，长时间露天堆放，使编织袋老化。

拔钢套管时应注意垂直起吊，以防带出或损坏砂袋。

⑹袋装砂井施工质量控制

桩身连续性用拨出管速度控制。拨管速度根据试验确定，拨管1m控制在30秒内。施工中要保证砂井不断井，砂井须伸入砂垫层50cm，将开口扎牢，并不得卧倒。桩直径用灌砂量控制。当灌砂量没有达到施工要求时，可在原位再沉下桩管道灌砂1次或在侧部补加1根砂桩。砂垫厚度符合设计要求，在砂垫层表层不能含有裂口的碎砾石，以免损伤土工布。在砂砾垫层铺设完之后，每隔约50～100m摆放一些静力触探孔，以验证地层条件的准确性及确定合适的的处理深度。袋装砂井需穿透软50cm土层。袋装砂井的平面布设、长度、灌砂数量要严格作出记录，并报监理人员批准后，才可进行下一工序的施工。袋装砂井深度要大于设计深度，顶部伸入砂垫层50cm以上，使其与砂砾垫层相贯通，确保排水畅通。袋装砂井套管插入地基时要按要求控制垂直度和桩位，沉入深度要保证砂袋放至井底标高。拨管时需防止带出砂袋。

砂井的井距、桩径、桩长、灌砂量、竖直度的允许偏差应符合表2规定。

4、施工效果及运用

（1）现东城车辆段已移交上部结构单位施工，经我司后续监测数据显示，袋装砂井处理区域，工后沉降小，满足施工工后沉降要求和车辆段的功能使用要求。

（2）较深层搅拌桩、高压旋喷桩，袋装砂井节省工程造价约500万元。

（3）施工工期短，比搅拌桩、旋喷桩工期节约了4.5个月，为后续场地移交提供了时间的便利，得到业主及参建各方的一致认同。

（4）袋装砂井在东城车辆段的成功运用，具有节约工期、降低工程造价等优势，已在我司其他地基处理的类似工程中推广运用，特别是珠海十字门中央商务区横琴片区市政基础设施工程中得到大量推广运用。

5、结束语

经过本工程的实际应用及沉降观测，袋装砂井能很好解决既有岸堤、塘埂、道路等地质较硬部位软基工程，达到预期的效果，又节省了工程造价及工期，对类似的软基处理工程有良好的借鉴意义。