排水固结法在公路工程软基施工中的应用

万明明

罗山县公路管理局

排水固结法在公路工程软基施工中的应用

万明明

罗山县公路管理局

作为国民经济增长的基础工程，随着我国公路事业发展建设要求的不断地提高，排水固结法在公路工程软基处理得到了广泛地应用，其施工工艺选择的科学性、合理性将直接关系着整个工程的质量，关系到人们的生命安全。本文主要对公路工程软土路基施工中排水固结法的原理、流程进行了分析与探究。

排水固结法；软土路基；施工流程；加固原理

一、公路工程软基砂垫层施工技术应用

排水固结的原理是地基在荷载作用下，通过布置竖向排水井（砂井或塑料排水袋等），使土中的孔隙水被慢慢排出，孔隙比减小，地基发生固结变形，地基土的强度逐渐增长。排水固结法主要用于解决地基的沉降和稳定问题。为了加速固结，最有效的办法就是在天然土层中增加排水途径，缩短排水距离，设置竖向排水井（砂井或塑料排水袋），以加速地基的固结，缩短预压工程的预压期，使其在短时期内达到较好的固结效果，使沉降提前完成；并加速地基土抗剪强度的增长，使地基承载力提高的速率始终大于施工荷载增长的速率，以保证地基的稳定性。砂垫层的功能就是在预压施工中，从土体进入垫层的渗透水快速排出，达到土层固结的作用。砂垫层质量将对加固效果与预压时间起到决定性的作用。

1、垫层材料

垫层材料应采用透水性好的砂料，其渗透系数一般不低于10-3cm/s，同时能起到一定的反滤作用。通常采用级配良好的中粗砂，颗粒粒径以介于0.074-0.84mm之间为宜，含泥量不大于3%；一般不宜采用粉、细砂。也可采用连通砂井的砂沟来代替整片砂垫层，排水盲沟的材料一般采用粒径为3-125px的碎石或砾石。

2、垫层施工

排水砂垫层的施工与换填土法中的砂垫层施工方法相同，目前有四种施工方法：

（1）当地基表层有一定厚度的硬壳层，其承载力较好，能承载通常的运输机械时，一般采用机械分堆摊铺法，即先堆成若干砂堆，然后用机械或人工摊平。

（2）当硬壳层承载力不足时，一般采用顺序推进摊铺法，即从一端向另一端摊铺。

（3）当软土地基表面很软，如新沉积或新吹填不久的超软地基，首先要改善地基表面的持力条件，使其能承载施工人员或轻型运输工具。处理措施一般采用：地基表面铺荆笆；表层铺设塑料编织网或尼龙编织网，编织网上再铺砂垫层；表面铺设土工聚合物，土工聚合物上再铺排水垫层。

（4）尽管对超软地基表面采取了加强措施，但持力条件仍然很差，一般对不能承载轻型机械的情况下，通常要用人工或轻便机械顺序推进铺设。

不论采用何种施工方法，都应避免对软土表层的过大扰动，以免造成砂和淤泥混合，影响垫层的排水效果。

二、公路工程软基袋装砂井施工技术的应用

公路工程是关系到国民经济增长的重要工程，随着我国公路工程发展建设要求的不断提高，因大气因素与行车荷载的直接作用，路基往往会出现各种质量问题。软土地基作为公路工程施工中常见的病害问题，只有充分了解其病害原因，选用与之相适应的施工方式，如排水固结法，才能提升施工质量，才能为公路工程建设提供可靠的技术支撑。

1、材料选择

砂袋：砂袋材料必须选用抗拉强度高、抗腐蚀和紫外线能力强、透水和透气性能好、韧性和柔性好，并且在水中能起滤网作用和不外露砂料的材料制作。国内常用的砂袋材料有麻布袋和聚丙烯编织袋，其抗拉强度应能保证承受砂袋自重，装砂后砂袋的渗透系数应不小于砂的渗透系数，其中聚丙烯编织袋便于制作，对人体无害，价格低廉，但其抗老化能力差。

砂：采用渗透性较高的中、粗砂。大于0.5mm砂的含量宜占总重的50%以上，含泥量不能大于3%，渗透系数不应小于5×10-3cm/s。除此之外，砂应保持干燥，不宜潮湿，以免砂干燥后体积减少造成短井。

2、施工流程

（1）场地清理及放样

在公路工程软基排水固结技术施工中应及时平整与清理施工场地。将地面积水在施工前期及时排出，同时应进行路面硬化处理，并确保工程便道的畅通性。在确定施工位置时，应严格遵循相关设计规定进行，确保其偏差在2厘米以下。应准确测量与记录场地高程，并遵循图纸要求利用全站仪进行准确放样测量，同时施工人员必须定期进行复核。

在基底回填中，先沿坡脚线向外侧筑草袋围堰，台阶开挖施工应在陡于1：5的基面横坡部分路段进行，一般在1米到2米之间进行台阶宽度的控制，台阶顶面在进行反向横坡设置时，应确保其坡度为2%到4%之间。在清理与回填基底时，应在基面进行0.3%坡度的留设，这样可以为基面或砂垫层排水提供方便。

（2）砂井就位与压管

完成基底作业后，可以进行砂井机与套管就位。就位砂井机后，应确保导轨、套管管身与地面呈垂直状态，并与桩位对准，垂直度误差在1.5%的合理范围内进行有效控制，并遵循相应长度在套管上将标尺位置划出，进而达到砂井入土深度有效控制的目的。不能出现弯曲套管、内壁不光滑、毛刺等现象，8厘米到10厘米作为管径控制的合理范围。完成砂井机就位工作后，应及时将砂井机压力装置与激振器启动，慢慢将套管振动压入软土内，确保压力的均匀性。压管作业必须不间断向下压，不能出现起管在压入等现象。当压管与风化岩层接近时，要对套管下沉速度加以重视，如下沉速度逐渐变慢后，必须准确计量套管入土的长度，保证风化岩层内套管长度在50厘米以上。

（3）填砂袋

利用入口滚轮砂袋快速平稳地向套管口边送入，同时将袋尾拉起，并通过激振器将套管提升，当高度升至0.5米时，将砂袋放开，向孔底进行放置。在套管内放置砂袋时，应避免砂袋扭结、缩颈等情况的出现。拔管施工中应确保砂袋不被带出或砂袋不出现破损情况。当出现问题后，应对其原因进行认真分析，必须及时清理拔管带出的土，已经形成的砂浆口必须确保其能够与砂垫层相互贯通，施工过程中要真实记录每根砂井的灌砂量。

3、预压系统施工

预压荷载是排水固结法的重要组成部分，它促使颗粒间自由水排出的动力。预压的实施，主要体现在分级加荷，每级加荷的稳定性依赖于前一级预压后强度的提高。为加速地基固结，堆载预压与沙砾垫层及袋装砂井相结合对基底进行处理。为保证施工的安全与进度，设置观测断面，观测沉降和位移，以指导施工。

每个观测电面设置5个观测点和两个水准点。路基填筑前，按设计要求对清理好的地表上于路中心、左右路肩安装沉降板；同时在路堤坡脚外1米埋设位移观测桩。预压期内，应按规定进行沉降观测。路堤沉降变形达到设计预期值后才能铺筑路面，并将超出路床以上多余土卸载，将路堤整修到路床面标高和满足压实要求。

三、结束语

综上所述，随着我国公路工程事业发展速度的不断提升，各类质量问题得到了有效处理。排水固结施工技术作为公路工程软基施工的重要技术之一，其施工效果是否良好将直接影响到工程施工的整体质量。施工单位必须重视排水固结施工技术的应用，严格按照施工要求进行有效施工，只有这样才能提高公路工程的整体质量，实现其经济效益。

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