国内袋装砂井新型施工技术的应用与质量管理措施

　　摘要：袋装砂井是深层软弱土的竖向排水体,它的设置能改善软弱土排水条件,加快土壤固结,加快路基沉降。它的施工质量直接影响到深层排水效果及地基的固结时间。新型技术的使用固然可以提高了施工的效率，同时在施工中质量管理也是不可或缺的关键因素，只有双管齐下才能保证施工的效果。
　　关键词：技术措施；管理措施
　　一、袋装砂井新型施工工艺及技术措施
　　1、袋装砂井处理软土路基的原理
　　在软土地基中钻孔,将袋装砂井沉入孔中,并在其顶部铺设砂垫层,构成了由竖向排水体与水平排水体组成的地基排水系统,改变了地基排水条件,增加孔隙水的排出途径,缩短地基中孔隙水的排水距离,在填土路堤的荷载作用下通过竖向设置袋装砂井把软土的孔隙水排至砂垫层而排出,土体孔隙变小,土体密实,土中的有效应力不断增加,土体固结,抗剪强度不断增长,提高了软土地基的承载力和稳定性,同时也减少了土体的压缩性,消除沉降量,在使用期不致产生有害的沉降。
　　2、采用机械化进行袋装砂井的施工主要的步骤应按以下顺序：测量放样→灌砂→成孔→冲水→沉入砂袋→振动拔管→机具移位→人工补砂→埋砂袋头。
　　①测量放样:在铺设的砂垫层上放出施工段落的中线，横向布孔以中桩为标准向两边延伸，当袋装砂井间距S不能整除路基边坡坡脚之间的宽度时，应向两边延伸一个等与于井距的长度，使之刚好是S的整倍数，并对孔位进行标识。
　　②灌砂：为了保证灌砂率，使用具有振动功能机械灌砂机，灌砂架高度能满足灌砂时砂袋悬空50cm以上；裁剪砂袋的长度至少在设计长度的基础上增加40cm，以利于袋装砂井两头打结；将砂井袋固定在灌砂机上进行灌砂，灌砂的过程中人工进行辅助摇摆、振动砂袋取下后，手持砂袋的另一端进行上下振动，振动后空袋部分人工进行补灌，以保证灌砂率达到95%以上。
　　③差不大于1.5%，在确认套管底部阀门关闭时均匀振动打入套管并达到设计标高；
　　④冲水：套管到达设计标高后即向管内冲水，以保证在拔管时，管底阀门顺利打开；减少砂袋与管壁的摩擦力，拔管时不回带。
　　⑤沉入砂袋：砂袋用吊绳吊起，人工辅助徐徐沉入套管中，在沉入的过程中应防止砂袋扭结、断裂、磨损、掉带。
　　⑥振动拔管：砂袋全部沉入套管内即可拔管，拔管时应该垂直振动起吊，连续缓慢地进行，中途不得放松吊绳，以防止掉带、回带、损坏砂袋现象。
　　⑦人工补砂：套管拔出后解开吊绳，施工机具移至下一孔位，人工将砂井袋上部结松开手持砂井袋的上部上、下、左、右振动,对空袋部分应再次补砂，以防止出现缩颈。
　　⑧埋砂袋头：砂袋顶部至少要伸入砂垫层30cm以上，保证袋装砂井与砂垫层贯通，伸入段应保持密实、饱满、伸入段不得卧倒，必要时采用人工补砂以保证灌砂率，砂井袋的上部袋口应扎牢，施工完成经检验合格将露出部分弯折埋置于砂垫层中,并将带出的淤泥清走。
　　二、质量控制
　　（1）原材料
　　①砂：洁净、级配良好、透水性好的中粗砂细度模数应大于2.7，含泥量不大于5.0%，渗透系数大于5×10-3cm/s；袋装砂井采用渗透系数较高的粗砂，渗透系数大于5×10-3cm/s，大于0.6mm颗粒的含量宜占总量的50%以上，细度模数应大于3.0，含泥量不大于3.0%。
　　②砂井袋:选用具有足够抗拉强度、透水性好、不外漏砂料的聚丙烯编织袋，纵向抗拉强度不小于15kN/m，砂井袋的渗透系数不小于砂的渗透系数。
　　（2）砂垫层的厚度
　　每100m2挖坑检验，厚度误差为-10%设计厚度。
　　（3）袋装砂井井距
　　竖向排水体的间距对排水体的作用影响很大,孔位放样结束后要进行复核,平面井距偏差10排桩不应大于15cm，本标段的袋装砂井设计间距为1.0m～1.3m，布置形式按等边三角形布置。
　　三、质量控制措施
　　为保证施工质量与工程进度，在袋装砂井施打中应注意以下几个方面的问题：考虑到袋装砂井上下两端灌砂打结的需要，砂袋必须事先下足材料长度，并且灌砂要逐段灌满，并用力抖落至密实状态，采用这种方式预装的袋装砂井便于施工过程的质量检验，从一定程度上可防止偷工减料行为的发生。过去一些砂井质量问题常发生砂袋下料长度不足、灌砂率不饱满、达不到施打深度等不规范操作，从而造成了排水不理想，效果不明显等降低预期效果的情况。
　　桩管断面尺寸应尽量小并应有足够的刚度，管壁壁厚一般不少于8mm，可为圆形或菱形，以减少施插时对土层的扰动。为提高工作效率，软土层路段施工时可采用双管机进行作业。但有一点应注意，有时采用双管机进行施打的工作效率并不高，主要是因为机组人员配备较少，灌砂速度跟不上及砂袋沉入桩管的速度缓慢所致。另外,双管机最大的毛病是，如土层中遇有硬壳层或石块等特殊地质的影响时，一根管难以施插则影响了打设速度。
　　总结和比较过去采用“塑料排水板”进行软基处理时所使用过的许多桩靴，本人认为,薄铁皮桩靴和钢筋桩靴有加工方便、简单适用、回带现象少、淤泥堵管少等优点。但袋装砂井的施工与之比较亦有所区别。为了防止泥浆挤入管内以致砂井在导管上拨时出现上牵现象，因此，需要采用设计合理的桩靴来改善这一问题。根据现有经验，目前工地上采用较多的是活页瓣式防泥装置。但具体采用何种桩靴，应视土质及试验情况而定。为使桩靴牵引砂井顺利插入土层，必要时还需配置适当的桩头来达到预防地下泥浆注入管内的现象。如施工过程中出现“回带”现象，应先暂停施工，待找出原因定出对策再复工试打，现场一般采用清管、灌注清水等方法较多。如桩管经常进砂、进淤泥严重，则应反复实验和摸索，从中选用合适的桩头或改进管尖开口。由于施打砂井属于地下隐蔽工程，砂井的打设是否符合设计要求，一般只有等到堆载预压后从砂垫层排水量的大小才能准确地了解到其实际的处理效果。倘若排水效果好，则能加速软基固结，将土强度提高。如果在砂井打设后钻孔埋设监测仪器，如地表沉降观测杆，孔隙水压力计等配套设施，就可准确、形象地观测到软基应力的应变状态。
　　由于受条件所限，监测难以实施时，砂井的质量控制关键应是加强施工前材料检查，施工过程的中间控制和最后验收，防止漏打，短桩或打高不到位等情况发生。因此，每个工作班都应派驻施工员，质检员进行仔细检查、指导和监督，掌握每个工序的控制质量，包括检查砂袋质量，是否有损坏、老化、污染；检查灌装的砂袋是否符合设计长度与灌砂率是否满足要求，是否有漏砂现象；施工中要进一步核定设计要求的施工区域及桩体位置，防止间距拉大或布置不均匀，同时应检查桩机垂直度，以免砂井打设倾斜度过大。施工员要认真、真实地记录每天的实际施工情况，如每根桩的确切位置与进尺，注意控制好施插和拨管速度，防止对土层扰动太大，拨管速度一般以8m/min为宜。如遇地下孤石出现桩管难以下插的情况，则应适当改变位置重新施打；如遇“回带”现象，应研究决定是否需要补打；如出现桩机滑轮钢丝绳损耗及电气安全事故，则应暂停施工。在众多的工序控制环节中，施工记录对软基地下隐蔽工程尤为重要，否则如果质量把关不严，出现质量问题就难以查找原因，造成失稳事故或排水不畅，带来工后沉降偏大从而延误下一工序的顺利实施。
　　在过去一段时期，软基工程加固中经常发生一些严重的质量事故，这与软基施工管理不严，片面追求进度，夜间施工及施工队伍技术素质差，分包管理不好等有关，如某个工程要求打设砂井，施工员在现场时进度缓慢，待施工员离开后或到了夜间施工时，工程进度却反而十分的快，原来机组蓄意打短砂井，弄虚作假，将砂袋下料为设计要求的1/3，灌砂快，砂井机只需轻轻在桩位处施插几米深，就人工将砂井（装满砂的砂袋）丢入孔洞，留露桩头。针对这些情况，现场可用手头葫芦将砂井拉拔，验证实际施打长度，以防止打短桩行为的出现。
　　四、总结
　　在袋装砂井的施工中利用新型的机械化施工是提高工程效率和质量的需要，在施工要严格遵守工艺的要求，严格按照施工的流程进行操作。在施工的质量管理中也要按照施工的顺序进行逐步的把关，其实的保证施工达到做到设计要求。只有这样才能在施工中达到砂井施工技术目标，起到加固路基的作用，为工程今后的使用打好基础。
　　参考文献：
　　[1]左名麒.基础工程设计与地基处理[M].中国铁道出版社，1999.
　　[2]初文荣等.软土地基的工程特点及震害影响[J]四川建筑，2006.
　　[3]凌治平，易经武.基础工程[M]人民交通出版社，2002.
　　[4]马小锋.浅谈软土地基处理方法[J]山西建筑，200834(1)