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袋装砂井法在高速公路软基处理中应用探讨 　　摘要：袋装砂井法是竖向排水井工艺的发展，在公路、机场、铁路、码头等工程中得到了广泛的应用。本文结合某高速公路路段袋装砂井法处理软基工程实例为背景，探讨了袋装砂井法在高速公路软基处理中的应用。 　　关键词：高速公路；软基处理；袋装砂井法 　　 软基具有强度低、压缩变形大及触变性明显等不良工程特性，在软基上修筑高等级公路，若不加以处理，常会发生路基失稳、沉陷等病害，影响公路的正常运营。因此，选用既简单可行又经济合理的处理方法加固软土地基，提高其承载力并减少工后沉降，具有十分重要的意义。 　　一、袋装砂井排水固结机理 　　 软土结构一般为蜂窝状或絮状．孔隙水及吸附在土颗粒周围的结合水在一般情况下不能自由移动，但在外力作用下可以转化为重力水，从而缓慢排出，产生固结。由于软土的渗透性很差，土体中孔隙水的渗透十分缓慢。当软土层很厚时，如果不能改变软土的排水边界条件，仅采用预压法，则软土的固结非常缓慢使得地基土的强度增长缓慢而不能快速堆载，导致预压时间延长，或者在某一时间由于堆载过大而出现失稳现象，影响施工进程。此时可以在软土地基内人为设置砂井竖向排水体，以增加排水途径，缩短排水距离，使孔隙水迅速排出，从而加速土体的固结。 　　 软土层打人砂井前，其排水过程可看作是一维排水固结。打人砂井后，水动力场变为三维，砂井周围一定范围柱体为其有效排水范围，可以近似认为该范围内的地下水是通过位于其中间的砂井排出的。高速公路软土地基处理中，一般采用等边三角形布置，砂井影响范围为一正六边形柱体，可近似看作直径为1．05倍井间距圆柱体。圆柱体内的孔隙水受到附加应力作用后，主要沿径向流向砂井，再经砂井上部的砂垫层及下部的透水层流出。 　　 砂井处理部分地基平均固结度公式为：Urz=1一(1一Ur)(1一Uz) 　　 式中：Urz――砂井处理范围内地基平均固结度；Ur――径向排水的平均固结度；Uz――竖向排水的平均固结度。 　　 竖向固结度按下式求解： (2) 　　 式中：a―土体排水面和不排水面的起始孔隙压力比；Tv―???时间因素，Tv―Cvt／H2，其中Cv为固结系数，H为土层厚度。 　　 径向固结度可按巴伦理论求解： (3) 　　 式中：Th―径向固结的时间因素，Th=Cht／de2，其中Ch为径向固结系数，de为砂井有效影响直径，若以d表示砂井间距，则正方形布置时，de=1.128d，等边三角形布置时，de= l.05d；F与n有关的系数，,其中n为井径比，n=de／dw,dw为砂井直径。 　　二、实例分析 　　 1、工程概况 　　 某高速公路软基A7～2标段所在路基全长3062m，地势开阔，自北向南渐低，地面标高自2.5m左右渐变为0.7m左右。本路段不良地质为广泛存在于路基地层剖面中的淤泥类软土。对路堤稳定性危害很大，由淤泥及淤泥质亚粘土组成，系全新世湖相沉积，层厚l.5～15m。上覆硬壳土层厚度在0.8～1.2m左右(局部缺失),其中，K82+310和K82+850断面淤泥质亚粘土厚度分别为14.4m和1lm，但K82+310断面在淤泥质土上覆有lm左右硬壳层．而K82+850缺失该层。设计采用砂井排水法处理．处理深度为打穿淤泥质土层，间距为1～2m。 　　 2、处理前后土层参数的变化 　　 预压堆载前土层物理力学性质见表1。预压堆载从8月开始，到第二年7月二断面分别堆土至3.1m，堆土过程曲线见图1。 　　 　　 　　 　　 图1K82+310、K82+850填土高度随时间变化曲线 　　 　　 预压前地质断面物理力学参数表1 　　 　　 　　 　　 预压6个月以后，勘察结果显示淤泥土的主要物理学参数都得到了改善，尤其是压缩模量和粘聚力、内摩擦角有明显的提高，使得土的强度得到很大的提高，而其它物理指标变化不明显，具体情况参见表2。 　　 预压后地质断面物理力学参数表2 　　 　　 　　 　　 3、处理前后路基稳定性变化 　　 应用瑞典条分法对二断而在砂井预压前后进行了稳定性分析．结果他们的安全稳定系数住预眶后都得到了明显的提高，显示了砂井预压软基处理的良好效果。 　　 表3列出各断面在处理前后安全系数比较。从3可以看出预压处理对于不良软土层较厚的K82+310和K82+850断面效果较大，稳定系数提高了18％左右。特别地，对于K82+850断面，处理前安全系数小于1，为不稳定断面，经过预压处理，安全系数提高到了1.12，满足了安全稳定的要求。 　　 二断面预压处理前后安全稳定系数比较 表3 　　 　　 　　 　　 4、路基沉降及其时间工程分析 　　 图2、图3分别为二断面的沉降时间曲线图，其中根据实测沉降曲线用双曲线法推算