袋裝砂井

袋裝砂井是用透水型土工織物長袋裝砂礫石，設定在軟土地基中形成排水砂柱，以加速軟土排水固結的地基處理方法。

基本介紹

• 中文名：袋裝砂井
• 外文名：packed drain well
• 學科：工程地質學
• 用途：淤泥固結排水、堆荷預壓
• 套用：公路、機場、鐵路、碼頭

簡介

袋裝砂井是將散體砂裝入用化纖紡織物做成的 細長袋子內置於軟土中作為豎向排水體的一種方法。近年來，該方法在公路、機場、堤防、鐵路和碼頭等工程中得到了廣泛的套用。

袋裝砂井是指在抗拉強度高、具有一定伸縮性的聚丙烯或聚乙烯編織袋中灌滿砂子的長條形砂袋，是一種軟基處理技術，它與普通砂井相比，具有直徑小（一般為70～120ram）、用砂量少、連續性好，而且可減輕施工設備重量、簡化施工工藝、提高打設砂井效率等優點；與塑膠排水板、粉噴樁、管樁、水泥攪拌樁等加固方式比較，具有施工簡易、造價低等明顯優勢，因而受到學術界和工程界的普遍關注。

袋裝砂井樁處理軟基施工技術具有施工設備較輕、 固結效果明顯的特點。 砂柱受袋子約束， 可保持較小的變化， 砂粒不易擠入孔壁， 減少用砂量。 可加快施工速度， 降低工程造價。袋裝砂井適用於各種軟土地基的排水固結加固， 適用於厚度較大的飽和軟土和充填土地基處理 , 尤其適用於深層軟土地基的排水固結加固。

原理及流程

工藝原理

利用袋裝砂井排出軟土地基土體中的孔隙水， 以及利用一定間距的袋裝砂井來縮短軟土地基中孔隙水的排水距離， 減少固結時間， 提高軟土地基的承載力。

施工工藝流程

測量放線→機具就位→整理樁尖→沉入導管→下砂袋→灌水、拔導管→處理井口、 砂袋口→移機進入下一孔位。

施工要求

袋裝砂井施工一般採用導管式振動打設機械，行進方式通常有軌道門架式、履帶臂架式、步履臂架式、 吊機導架式等。袋裝砂井施工包括設備就位、整理樁尖、振動沉管、將砂袋放入導管、往管內灌水、振動拔管等工序。

袋裝砂井施工要求：

1）砂袋宜用乾砂密實灌制；

2）砂井應定位準確，平面井距偏差不應大於井徑， 垂直度不應大於1.5%；

3）砂井深度不得小於設計要求，且埋入砂墊層的長度不應小於0.5 m；

4）導管內徑宜略大於砂井直徑，且應在砂袋入口處的導管口裝設滾輪，避免砂袋被刮破；

5）灌砂用聚丙烯編織袋應 避免太陽光長時間直接照射；

6）拔管上帶砂袋的長度不宜超過0.50m。

具體施工工藝

1、 測量定位：按線路中線進行控制， 準確定出每個砂井位置， 釘設木樁（竹片樁） 或點白灰標示。

袋裝砂井施工

2、打樁機就位：打樁機底支墊要平衡牢固， 定位時要保證樁錘中心與地面定位在同一點上， 以確保沉管的垂直度。

3、 整理樁尖：檢查導管與樁尖是否密合， 清除導管內泥土。 樁尖包含與導管相連的活瓣樁尖和分離式的混凝土預製樁尖， 應在導管沉入前仔細檢查， 尤其是活瓣樁尖是否能正常開合， 管內加壓後， 砂袋仍然能拔起， 則可能是活門的開啟失靈， 需要拔出來排除故障。

4、 沉入導管：一般採用振動法或靜壓法沉入導管， 本文以振動法為例。開始沉入時落錘要輕緩， 防止導管突然傾斜， 導管時應先松後振， 過程中不得起管。 導管入土深度距設計深度約 2m 時， 控制錘擊頻率， 防止超深。砂井深度可用導管壓入長度直接控制， 為了檢查砂井深度，可在導管上部做出進尺標識。

5、 灌制砂袋：使用風乾砂將砂袋灌填飽滿、 密實， 紮緊袋口。 已灌制好的砂袋， 不得有中斷、 擰結現象， 在搬運過程中不得有破損， 凡受損的砂袋應進行修補， 否則不得使用。

6、 下砂袋：吊起整根砂袋， 將端部放入套管口， 拉住袋尾， 經導管入口滾輪， 平穩迅速將砂袋送入導管內， 使砂袋徐徐下放至導管底部。

7、 灌水、 拔導管：為了順利拔管而不帶出砂袋， 拔管前向管內灌水。拔管時， 先啟動微振器， 後提升導管， 連續緩慢地起拔直至導管全部拔出。

8、 處理井口和砂袋頭：清除井口泥土， 高出井口部分的砂袋予以割除， 重新紮牢袋口，砂量不足應予補充。 將露出地面的砂袋埋入砂墊層， 埋入長度應大於 0.3m 或符合設計要求。

質量關鍵技術

一、從源頭抓質量控制

1、控制原材料：

（1）控制砂墊層及砂袋用砂的質量：砂袋是淤泥中游離水分滲透上升到地表的豎直通道，砂墊層則是上升到地表的自由水橫向排出路基的通道。這兩項是軟基加固處理的根基，若這兩個通道不暢，則後續施工全部失敗。 設計檔案與施工規範對砂墊層材料的要求是：潔淨中、粗砂，含泥量不大於5%。對砂袋用砂的要求是：滲水率較高的中、粗砂，大於0.5 mm的砂含量宜占總量的50%以上，含泥量不大於3%，滲透係數不小於5×10～cm/s。由於設計意圖不同，這兩種砂在某 些參數上的要求是不同的。砂墊層側重於空隙率，以利於排水，砂要儘量粗；砂袋則側重於滲透率，以利於水通過毛細作用上升，細砂要占一定比例。

（2）控制砂井用袋的質量：砂袋是淤泥豎向排水通道的載體，一是要有一定的滲透性；二是要能夠承受在灌砂架上抖動砂袋產生的拉力；三是砂袋接頭要少。

2、對施工設備的要求：

袋裝砂井的施工設備可分為履帶式和滾筒式。履帶式砂井機的行走或就位與常規的運輸設備一樣；滾筒式砂井機則要人為地反覆調整砂井機下滾筒的角度來完成就位。 滾筒式設備在施工過程一是行走緩慢，直接導致施工進度慢；二是設備為了自穩，滾筒長度通常超過10 m。設備在調頭時，滾筒要反覆挪動，在已經施工的位置，滾筒很容易碾破袋頭，在袋頭位置造成斷袋。 因此項目不推薦使用滾筒式施工設備。若設備緊張，必須使用時，則要把施工完成的砂袋預先埋入砂墊層，防止行走時碾破袋頭。

二、施工過程抓好細節控制

1、控制砂袋長度和灌砂率：

（1）砂袋長度的控制：為了在最短時間內完成固結，要求袋裝砂井打穿淤泥層，儘可能把淤泥中的水引到地表。由於地質變化的不確定，設計提供的砂袋長度與實際情況往往有出入。 在施工時，本項目以設計為參考，正式施工先試打的做法：每25m選擇1個斷面，試打2個點，按照相鄰兩個斷面試打砂井的平均長度作為這段的施工長度， 儘可能使每根砂井打穿淤泥，發揮最大作用。

（2）灌砂率的控制：灌砂率是為了保證砂袋在施工各個階段都處於飽滿狀態。為了保證沙袋飽滿，項目採用過程控制來確保砂袋飽滿。 一是採用灌砂架灌砂，杜絕人工灌砂。要求灌砂架的高度大於砂袋的一半，確保灌砂過程中砂袋處於懸空狀態；灌好的砂袋要避免長時間曝曬。 二是採用“二次抖動”的方式。除了在灌砂架上抖動一次外，在砂袋入井前掛到機架上隨打樁過程再次抖動，抖空部分及時補充，保證砂袋密實。 三是加強對袋頭空虛部分的補灌。砂袋入井過程 中的晃動，會使砂袋袋頭部分出現50～100cm的空洞。如果不及時補砂或補充不完整，缺砂位置剛好在淤泥以下，很容易在砂墊層或土層以下“斷頸”，使砂井和砂墊層不能連通，形成“斷樁”。

2、樁頭淤泥的及時處理：

砂井機移位施工下一個樁位時，導管上附著的淤泥會隨打樁機的震動下滑，聚積在樁頭位置，在砂袋周圍形成一個泥堆，把砂袋包裹，使砂袋和砂墊層隔離， 導致排水系統堵塞。因此在施工中要派專人清運落在導管周圍的淤泥。

3、雨季施工的注意事項：

雨季尤其是雷雨天氣，最好不進行砂井施工。但砂井用砂要及時覆蓋，保證不淋雨，這樣在雨停後可以馬上進行灌袋。否則會造成濕砂很難人袋，或人袋風乾後，體積縮小，灌砂率難以保證。

後期維護

成功控制袋裝砂井、砂墊層的施工質量，並不等於軟基加固已經進入正常的堆載預壓期。確保砂井、砂墊層排水通暢，是貫穿整個預壓期的大事，預壓期保證砂墊層出水口的暢通，與控制砂井質量同等重要。在路基載入過程中對砂墊層被完全覆蓋的位置，要及時清理覆蓋物；若覆蓋物難以清理，則要用滲溝、盲溝或 PVC管連通砂墊層，保證內部水分可以排出。由於砂墊層被堵塞，使軟基深層孔隙水壓持續高值，造成路基安全隱患並不鮮見。

（1）砂墊層橫向排水暢通 ：

為了防止砂墊層在施工過程被路基填土覆蓋，設計要求砂墊層寬度要寬出路基坡腳1m，兩側於砌片石防護，並設15cm厚砂礫墊石或碎石反濾層。

（2）及時防護裸露砂墊層：

項目砂墊層的施工有兩種設計，砂墊層分別是兩次或三次（有一層或兩層土工格柵）施工。在第一次砂墊層施工後，就要把整個的乾砌防護做好，防止砂墊層流失，如果幹砌不能及時施工，則要用砂袋臨時碼砌。