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基于砂井處理方法的高速公路軟土路基變形規(guī)律探究
（作者未知） 2009/12/22
摘 要：由于軟土路基變形機理的復雜性及其影響因素的多樣性，軟土路基變形控制研究一直是高速公路建設中的一個重要課題。采用理論分析、現場試驗和數值模擬相結合的方法，對高速公路軟土路基的變形規(guī)律進行了研究，以目標繞城高速公路K29+000砂井處理試驗段為依托，對砂井處理軟土路基的工程效果進行了初步研究。結果表明，砂井可以加快路基排水、加速路基固結，使路基土的變形模量得到提高，加固效果較好，是一種適合深厚軟土路基處理的方法。
關鍵詞：砂井；軟土路基；變形；現場監(jiān)測；高速公路
1 基于砂井處理方法的路基變形規(guī)律現場監(jiān)測
軟土路基處理的方法有很多種，進行軟土路基處理的目的是提高路基土的抗剪強度和壓縮模量，滿足沉降和穩(wěn)定要求，使得路基在上部荷載作用下保持足夠的穩(wěn)定。在現場對各種處理方法的適用性進行對比研究，分析軟土路基的變形規(guī)律是一個重要且有價值的手段。目標繞城高速公路北線工程，進行了包括淺層排水固結法、塑料排水板、砂井及粉噴水泥攪拌樁四類處理方法的路基處理效果方面的現場監(jiān)測研究工作。本文研究砂井處理軟土路基的方法及處理效果。
1.1 砂井路基處理方法
（1）砂井路基。如圖1所示砂井路基是在路基中設置砂井豎向排水體，然后利用路堤本身重量逐漸加載；或在建筑物（構筑物）建造之前，在場地先行加載預壓，使土中的孔隙水排出，逐漸固結，路基發(fā)生沉降，同時強度逐漸提高。該方法常用于解決軟粘土路基的沉降和穩(wěn)定問題，可使路基的沉降在加載預壓期間基本完成或大部分完成，使公路在使用期間不至于產生過大的沉降和沉降差，同時可增加路基土的抗剪強度，從而提高路基的承載力和穩(wěn)定性。
當軟土層較薄或土的滲透性較好而施工期允許較長時，僅在地面鋪設一定厚度的砂墊層，然后加載，土中的水沿豎向流入砂墊層而排出。當工程上遇到透水性很差的深厚軟土層時才需要在地基中設置砂井豎向排水體，地面連以排水砂層，構成完整的排水系統(tǒng)。
（2）砂井施工工藝。砂井成孔的典型方法有套管法、射水法、螺旋鉆成孔法和爆破法。
①套管法。該法是將活瓣管尖套有端靴的套管沉到預定深度，然后在管內灌砂、拔出套管形成砂井。根據沉管工藝的不同，又分為靜壓沉管法、錘擊沉管法、錘擊靜壓聯(lián)合沉管法和振動沉管法。采用靜壓、錘擊聯(lián)合沉管法施工，往往在提管時由于砂的拱作用及管壁的摩阻力會將管內砂帶上來，使砂井夾泥或縮頸，這就會影響砂井的排水效果。為了不使套管內的砂帶上來，保證砂井的連續(xù)性，一般輔以氣壓的施工工藝。
采用振動沉管法，是以振動錘為動力，將套管沉到預定深度，灌砂后振動，提管形成砂井。采用該法施工不僅避免了管內砂隨管帶上，保證了砂井的連續(xù)性，同時砂受到振密，砂井質量較好。
②射水法。射水法是指利用高壓水通過射水管形成高速水流的沖擊和環(huán)刀的機械切削，使土體破壞，并形成一定直徑和深度的砂井孔，然后灌砂而成砂井。射水成孔工藝對土質較好且均勻的粘性土路基是較適用，但對土質很軟的淤泥因成孔和灌砂過程中容易縮孔，很難保證砂井的直徑和連續(xù)性，對夾有粉砂薄層的軟土路基，若壓力控制不嚴，易在沖水成孔時出現串孔，對路基擾動較大。射水法成井的設備比較簡單，對土的擾動較小，但在泥漿排放，塌孔，縮頸，串孔和灌砂等方面都還存在一定的問題。
③螺旋鉆成孔法。該法以動力螺旋鉆鉆孔，屬于干鉆法施工，提鉆后孔內灌砂成井。此法適用于陸上工程，砂井長度在19m以內，土質較好，不會出現縮頸和塌孔現象的軟土路基。此法在美國應用較廣泛，該工藝所用設備簡單而機動，成孔比較規(guī)整，但灌砂質量較難掌握，對很軟弱的路基也不太適用。
④爆破法。此法是先用直徑73mm的螺紋鉆鉆成一個砂井所要求設計深度的孔，在孔中放置由傳爆線和炸藥組成的條形藥包，爆破后將孔擴大，然后往孔內灌砂形成砂井。這種方法施工簡易且不需要復雜的工具。
1.2 工程實例
目標繞城高速公路全長29.297公里，其中K8＋617.57至K26＋000段為六車道路段，K26＋000至終點K37＋877.28段四段四車道路段。線路所處地段很大一部分為軟土路基，厚達20～30m。該段軟土天然含水率高、強度低、壓縮性高、透水性差，且具有單層和雙層兩種典型結構。為研究不同工程措施處理軟土路基的效果及變形規(guī)律，并指導工程的大規(guī)模施工，指揮部選取了具有代表性的第八合同段（K26＋000～K29＋400）作為試驗路段，進行包括淺層排水固結法、塑料排水板、砂井及粉噴水泥攪拌樁復合地基四類處理方法的各種參數共7種方案路基處理效果方面的研究工作。
軟土路基變形規(guī)律試驗研究內容包括現場地質補充勘探、原位試驗、室內土工試驗、（未完，下一頁）
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