1、袋裝砂井處治軟弱土地基技術（摘自：公路2008年4期。寧夏沖湖積平原軟弱土地基袋裝砂井處治技術一文）附：“土基方面的常識性資料”袋裝砂井是將散體砂裝入化纖紡織物做成的細長袋子，內置于軟土中，作為豎向排水體的一種軟土處治方法。袋子可以做成很細的形狀，直徑通常為712cm，同時，根據“細而密”的原則，能將井間距大大縮小，從而加快排水固結時間，是一種有效、簡便而又普遍采用的軟基處理方法。一、三個作用：排水固結作用。快速排除軟基中的水分，從而縮短固結時間，加快軟土固結速率，使土體強度增長，地基承載力提高。承重作用。袋裝砂井起到一定的加密與置換軟土的作用，隨著砂井間距的縮短，其承重作用將更加突出。加筋和

2、抗滑作用。由于裝砂的砂袋通常由化纖紡織物制成，它具有較大的拉伸強度，在施工加載時，豎向砂袋正好處在與土體滑動帶相交位置，起到了豎向加筋和抗滑作用。二、適用于：軟土厚度大，路堤穩定、填土高的軟土路基，如軟粘土、淤泥、和淤泥質地基。如果天然土層的水平排水性比垂直方向大，或軟土中有薄層粉細砂夾層時，效果會更好。三、袋裝砂井設計參數根據勘察數據、并考慮工期、容許工后沉降、路堤高度、施工條件等因素，并通過固結理論計算確定：袋裝砂井的直徑、間距和長度。在預壓期內要求完成的固結度大小，則根據路基剩余沉降以及不均勻沉降可能造成道路路面結構破壞考慮，一般取固結度U8095 直徑和間距。袋裝砂井的布置形式一般有兩

3、種，即等邊三角形（梅花形）和正方形。設間距為L,當采用等邊三角形排列時，其影響圓的直徑d，為 根據“寧夏工程”軟弱地基處治經驗，并考慮到經濟和施工的因素，該項目采用：直徑為10cm，間距分別為1.2m、1.4m兩種砂井，采用梅花形布置。砂井長度主要取決于軟土層排水固結效果，該項目路段淤泥質軟土層較薄，層厚一般為25米，所以，取46米的砂井長度。具體長度應根據各不同地段的軟弱土層具體厚度確定。袋裝砂井地基固結度計算對砂井地基固結度度計算目的，是為了求出在給定的預壓荷載、預壓時間以及容許沉降量等條件下，求出井徑和井距。文中無計算過程，僅列出計算結果，如下設 計 項 目單位K38+622K38+98

4、0K43+000K43+480最大填土高度m3.56.3工后沉降基準期月180.0180.0井直徑m 0.10.1井間距m1.41.2預壓期月6.06.0固結度80.089.0預壓結束時沉降量cm19.034.0基準期內殘余沉降量cm5.04.0注：文中沒有給出計算參數和公式，只有表中結果。固結度：軟土地基在預壓荷載作用下，經過一段時間（t）所產生的變形量（St）與土層的最終變形量（S）之比。四、袋裝砂井構造（一）材料砂袋：采用聚丙烯編織袋，具有足夠的抗拉強度，耐腐蝕，價格低廉。但編織袋抗老化能力差，應避免陽光長時間直接照射。成品砂袋的周長為28.8cm，為設計尺寸的91.7，當其脫離導管進入

5、井孔后，直徑將有所放大。砂袋當滲透系數大于0.005cm/s，膨脹系數為1.107。砂井袋裝滿后彎折（半徑7.5m），應無斷裂、無拔絲現象。砂：應有一定的級配，（本項目中，采用的砂井材料為銀川鎮北堡的中、砂粗。粒經大于0.6mm的砂的含量占總量的70 。砂料的實測含泥量為2.6 。含水量為3.5 。滲透系數大于0.005cm/s）（二）砂井構造。本工程采用“袋裝砂井砂礫墊層土工織物”的綜合處治方案。袋裝砂井頂部鋪設50cm厚砂礫墊層與單向土工格柵，并且坡腳各包裹2米寬無紡針刺土工布（上下各壓入坡腳50cm）。五、施工（一）施工機具。采用振動錘打樁機，帶活瓣樁靴，內徑108mm，外徑133mm。

6、打樁機為軌道門架式。砂井的成孔速度約為2m/min。施工過程中，用垂球控制垂直度，實測成孔傾斜度為0.8 。（二）施工流程平整場地。清除草皮及表土，用推土機將場地大致平整，鋪設30cm厚下墊砂礫層。施工放樣。在平整好的場地上，按坐標法用全站儀進行中樁、邊樁的放樣。根據處理寬度、設計樁距繪出布樁圖，并用白石灰作出明顯標記。機具定位，沉入套管。將帶有可開閉底蓋的套管或帶有預制樁尖的套管（內徑略大于砂袋直徑）按井孔定位沉入到要求的深度。沉入砂袋。原則上應用樁架將砂袋垂直吊起沉入。當受樁架高度限制時（袋裝砂井長度超過樁架高度），可采用兩節套管。用人工輸入砂袋。拔出套管，作施工記錄。記錄內容為：井距、徑

7、長、井徑豎直度、灌砂率等。重復工序至全部砂井施工完。施工完畢，整平場地，測量標高，整理施工記錄。試驗檢測后編寫袋裝砂井施工總結。鋪筑砂礫墊層和土工格柵。（三）施工要點共8點，主要為砂料含泥量要小。一般要求小于3 。宜采用風干砂，不宜采用潮濕砂。以免袋內砂干燥后體積變小，造成袋裝砂井縮短后與排水墊層不搭接。砂袋露出孔口的長度應保證超出砂墊層至少30cm 。 本工程所在地屬于沖湖積平原（即黃河西岸二級階地），第四紀以來區內新構造運動強烈，使黃河河道不斷由西向東遷移。在不斷遷移過程中形成許多牛軛湖，使二級階地上部湖沼發育，形成流塑軟塑淤泥、淤泥質土，顏色呈灰色、灰黑色等。 鐵路路基施工規范（TB10

8、202-2002）、（J1612002）中第袋裝砂井施工應符合的規定，共10條。 2008-06-16 附：土基方面的常識性資料第一，關于 “軟土”地基處理中的軟土分為以下幾類：（1）軟土：指該土層在加載后，承載力或變形不滿足規范規定要求的地基土。淤泥及淤泥質土屬于軟土之類。天然含水量大于液限、天然孔隙比大于1.0的細粒土均為軟土。并富含有機物質。包括淤泥、淤泥質土、泥炭、泥炭質土。在天然含水量大于液限的同時，天然孔隙比大于或等于1.0，小于1.5時稱為淤泥質土；天然孔隙比大于或等于1.5時稱為淤泥。主要特點是：天然含水量高，天然孔隙比大，抗剪強度低，壓縮系數高，滲透系數小。在外荷載作用下，地

9、基承重力低、地基變形大、不均勻變形也大，且沉降緩慢，變形穩定歷時較長。（2）沖填土：即新近沉積土。主要指強度較低、壓縮性較高的固結粘性沖填土。(松散素填土、雜填土亦可視為此類土)；但此類土的工程性質取決于顆粒組成、均勻性和排水固結條件。分兩種情況：其一，此處指名為“欠固結土”，屬于強度較低和壓縮性較高的土。其成因為，以粘性土為主，且土中含水量大，土體在初期常處于流動狀態，當表面自然蒸發后，呈龜裂狀。下面的水分不易排除（蒸發），處于未固結狀態，較長時間可能仍處于流動狀態，稍加干擾即成觸變現象，強度要經過一定的固結時間才能逐漸提高。其二，主要以砂或其它粗顆粒土組成的沖積土不屬于軟弱土。（3）雜填土

10、。一般未經處理不宜作持力層。（4）其他高壓縮性土。飽和松散粉細砂（包括一部分粉土）。當天然地基相對較為軟弱，亦即是軟土地基時，地基不能滿足工程設計要求和變形要求或在地震作用下，有可能產生液化、震陷及失穩時，則先要經過人工加固處理后再修建路基。 第二，地基處理方法中的“固結”和“排水固結法”“固結”：土體在荷載作用下，內部所含的水緩慢滲出，體積逐漸縮減的現象，稱為土的“固結”。“排水固結法”的原理是地基在荷載作用下，通過布置豎向排水井（砂井或塑料排水帶等），使土中的孔隙水被慢慢排出，孔隙比減小，地基發生固結變形，地基土的強度逐漸增長。“排水固結法”主要用于解決地基沉降和穩定問題。為了加速固結，最

11、有效的辦法就是在天然土層中增加排水途徑，縮短排水距離，如設置砂井或塑料排水帶等豎向排水設施，以加速地基的固結，縮短預壓工程的預壓期，使其在短期內達到較好的固結效果，使沉降提前完成；并加速地基土抗剪強度的增長，使地基承載力提高的速率始終大于施工荷載增長的速率，以保證地基的穩定性。排水固結法的實際效果，取決于土層固結特性、厚度、預壓荷載和預壓時間。厚度小于5米的淺軟土層，或固結系數較大的土層，較短時間預壓即可。“砂井”是排水固結法的一種方法。具體的方法就是采用加設具有豎向排水通道的砂井或鋪設砂墊層，以縮短預壓時間。一般情況，加載量大致與設計荷載接近，預壓至80固結度。砂井直徑多為810，間距大約是

12、井徑多48倍，砂井長度應穿越地基可能的滑動面，井長如能穿越主要受壓層，對沉降有利。如果，軟土層較淺，有透水性下臥層，則井長深入透水層，對排水固結更有利。為加速排水，縮短固結時間，在設置砂井的同時，加設井頂砂墊層或縱橫連通砂井的排水溝，砂墊層厚度約0.51.0米。砂井用砂以中粗粒為宜，含泥量不宜大于3，灌砂量（按重量計）大于井管外徑所形成體積的95 。 第三、沉降沉降按發生次序分為初始沉降、固結沉降、次固結沉降l 初始沉降：基礎荷載加上后，地基中發生剪切變形，由此發生的沉降稱為初始沉降；l 固結沉降：由于土粒骨架之間的水分逐漸排出而引起的沉降，是緩慢發生的；l 次固結沉降是地基中土粒骨架在持續荷

13、載下發生蠕變引起的。上述分類情況對粘性土是合適的，對于砂性土地基，由于一般砂土滲水性強，固結完成快，初始沉降與固結沉降已分不開。更由于砂土地基彈性模量隨著深度而增加，應用彈性理論求砂土初始沉降也不正確，因此，砂土地基的沉降計算只能依靠經驗方法。 第四，土的物理性質（孔隙比、液限、塑限、塑性指數、干密度l 天然孔隙比：在天然狀態下，土壤中孔隙體積與土壤中固體體積之比，孔隙比小土密實，孔隙比越大，土質越不好；l 液限：液體狀態下的土壤，無抗剪強度，可以自由流動至水分減少開始具有少許抗剪強度時的含水量（WL）；l 塑限：當液限時的水分再減少到一定程度時，土壤搓成細條，開始龜裂時的含水量（WP）；l

14、塑性指數：土壤的液限與塑限的含水量之差（IP= WL- WP）；l 干密度：土中完全不含水分的密度，是土密度的最小值。工程中常用它計算壓實度（）。 工地實測的干密度標準擊實試驗所得的最大干密度。l 天然含水量、飽和含水量和飽和度： 天然含水量：在天然狀態下，土中所含水分的質量與干土質量之比。飽和含水量：土的孔隙全被水充滿，達到飽和狀態時的含水量。飽和度：土在天然含水狀態下的體積與土的全部孔隙體積之比，表征孔隙被水充滿的程度。或者用天然含水量與飽和含水量的比值表示。飽和度對砂土類有一定意義，它反映砂性土的干濕狀態。 當孔隙中無水時，為干燥土，飽和度等于零；當孔隙中充滿水，飽和度等于100。為飽和

15、土 第五，細粒土塑性圖塑性圖是由塑性指數和液限聯合組成的土分類圖，是作為細粒土分類的一種方法。塑性指數與液限具有良好的線性關系，是塑性圖的理論基礎。是根據試驗數據統計而形成的。塑性圖是以塑性指數為縱軸、液限為橫軸的直角坐標圖。圖中以A、B、C、D四條將圖劃分為幾個區域。各不同區代表不同的土類。在使用中，根據具體土的塑性指數與液限的實測值，點在圖上的相應位置，即可確定出“土”的類別（落在那個區，就是那種土）。此圖見于鐵路路基設計規范（TB10001-2005）、（J4472005）中第17頁表“細粒土填料分組”表 中；鐵路路基施工規范（TB10202-2002）、（J1612002）中第17頁表

16、“細粒土填料分組”表 中；鐵路路基施工規范（TB10202-2002）、（J1612002）中第76頁續表B.0.1 中；路基路面工程（公路與城市道路專業用）人民交通出版社，11頁的特殊塑性圖；土質與公路建筑材料（公路施工與養護專業用）人民交通出版社，25頁，圖1.14 塑性圖。1）圖中有一些不同處，如：B線表示的液限WL40為分界線，但多數為50； A線為一條斜線，由方程表示 IP=0.63（WL20），有的為IP=0.66（WL20），或IP=0.73（WL20）。2）多數僅為表示細粒土的塑性圖。但也有的作為礫類土以下各類土的分類圖，如。礫類土和砂類土都有重量的限制。然后再在圖上對照查得。 第六，土質分類中采用的土類名稱及符號第一組：土粒組成,表示土的主成分。巨粒土粗粒土細粒土有機土漂石B塊石Ba卵石Cb小塊石Cba 礫G角礫Ga砂S粉土M粘土C細粒土（C和M合稱）F粗細粒土合稱SI有機土以O表示；鐵路施工規范中以Wu表示。第二組：級配特征，表示副成分或其物理特征。 良好的 W ；不良的P第三組：液限分級，高H ；低L第四組：特殊土，黃土Y ；膨脹土E；紅土R 說明：一般用一個符號表示，當用兩個字母表示時，第一個表示主成分，第二個表