袋装砂井工艺原理

利用袋装砂井排出软土地基土体中的孔隙水， 以及利用一定间距的袋装砂井来缩短软土地基中孔隙水的排水距离， 减少固结时间， 提高软土地基的承载力。

袋装砂井施工工艺流程

测量放线→机具就位→整理桩尖→沉入导管→下砂袋→灌水、拔导管→处理井口、 砂袋口→移机进入下一孔位。

袋装砂井是将散体砂装入用化纤纺织物做成的 细长袋子内置于软土中作为竖向排水体的一种方法。近年来，该方法在公路、机场、堤防、铁路和码头等工程中得到了广泛的应用。

袋装砂井是指在抗拉强度高、具有一定伸缩性的聚丙烯或聚乙烯编织袋中灌满砂子的长条形砂袋，是一种软基处理技术，它与普通砂井相比，具有直径小（一般为70～120ram）、用砂量少、连续性好，而且可减轻施工设备重量、简化施工工艺、提高打设砂井效率等优点；与塑料排水板、粉喷桩、管桩、水泥搅拌桩等加固方式比较，具有施工简易、造价低等明显优势，因而受到学术界和工程界的普遍关注。

袋装砂井桩处理软基施工技术具有施工设备较轻、 固结效果明显的特点。 砂柱受袋子约束， 可保持较小的变化， 砂粒不易挤入孔壁， 减少用砂量。 可加快施工速度， 降低工程造价。袋装砂井适用于各种软土地基的排水固结加固， 适用于厚度较大的饱和软土和充填土地基处理 , 尤其适用于深层软土地基的排水固结加固。

袋装砂井施工一般采用导管式振动打设机械，行进方式通常有轨道门架式、履带臂架式、步履臂架式、 吊机导架式等。袋装砂井施工包括设备就位、整理桩尖、振动沉管、将砂袋放入导管、往管内灌水、振动拔管等工序。

袋装砂井施工要求：

1）砂袋宜用干砂密实灌制；

2）砂井应定位准确，平面井距偏差不应大于井径， 垂直度不应大于1.5%；

3）砂井深度不得小于设计要求，且埋入砂垫层的长度不应小于0.5 m；

4）导管内径宜略大于砂井直径，且应在砂袋入口处的导管口装设滚轮，避免砂袋被刮破；

5）灌砂用聚丙烯编织袋应 避免太阳光长时间直接照射；

6）拔管上带砂袋的长度不宜超过0.50m。

1、 测量定位：按线路中线进行控制， 准确定出每个砂井位置， 钉设木桩（竹片桩） 或点白灰标示。

2、打桩机就位：打桩机底支垫要平衡牢固， 定位时要保证桩锤中心与地面定位在同一点上， 以确保沉管的垂直度。

3、 整理桩尖：检查导管与桩尖是否密合， 清除导管内泥土。 桩尖包含与导管相连的活瓣桩尖和分离式的混凝土预制桩尖， 应在导管沉入前仔细检查， 尤其是活瓣桩尖是否能正常开合， 管内加压后， 砂袋仍然能拔起， 则可能是活门的开启失灵， 需要拔出来排除故障。

4、 沉入导管：一般采用振动法或静压法沉入导管， 本文以振动法为例。开始沉入时落锤要轻缓， 防止导管突然倾斜， 导管时应先松后振， 过程中不得起管。 导管入土深度距设计深度约 2m 时， 控制锤击频率， 防止超深。砂井深度可用导管压入长度直接控制， 为了检查砂井深度，可在导管上部做出进尺标识。

5、 灌制砂袋：使用风干砂将砂袋灌填饱满、 密实， 扎紧袋口。 已灌制好的砂袋， 不得有中断、 拧结现象， 在搬运过程中不得有破损， 凡受损的砂袋应进行修补， 否则不得使用。

6、 下砂袋：吊起整根砂袋， 将端部放入套管口， 拉住袋尾， 经导管入口滚轮， 平稳迅速将砂袋送入导管内， 使砂袋徐徐下放至导管底部。

7、 灌水、 拔导管：为了顺利拔管而不带出砂袋， 拔管前向管内灌水。拔管时， 先启动微振器， 后提升导管， 连续缓慢地起拔直至导管全部拔出。

8、 处理井口和砂袋头：清除井口泥土， 高出井口部分的砂袋予以割除， 重新扎牢袋口，砂量不足应予补充。 将露出地面的砂袋埋入砂垫层， 埋入长度应大于 0.3m 或符合设计要求。

一、从源头抓质量控制

1、控制原材料：

（1）控制砂垫层及砂袋用砂的质量：砂袋是淤泥中游离水分渗透上升到地表的竖直通道，砂垫层则是上升到地表的自由水横向排出路基的通道。这两项是软基加固处理的根基，若这两个通道不畅，则后续施工全部失败。 设计文件与施工规范对砂垫层材料的要求是：洁净中、粗砂，含泥量不大于5%。对砂袋用砂的要求是：渗水率较高的中、粗砂，大于0.5 mm的砂含量宜占总量的50%以上，含泥量不大于3%，渗透系数不小于5×10～cm/s。由于设计意图不同，这两种砂在某 些参数上的要求是不同的。砂垫层侧重于空隙率，以利于排水，砂要尽量粗；砂袋则侧重于渗透率，以利于水通过毛细作用上升，细砂要占一定比例。

（2）控制砂井用袋的质量：砂袋是淤泥竖向排水通道的载体，一是要有一定的渗透性；二是要能够承受在灌砂架上抖动砂袋产生的拉力；三是砂袋接头要少。

2、对施工设备的要求：

袋装砂井的施工设备可分为履带式和滚筒式。履带式砂井机的行走或就位与常规的运输设备一样；滚筒式砂井机则要人为地反复调整砂井机下滚筒的角度来完成就位。 滚筒式设备在施工过程一是行走缓慢，直接导致施工进度慢；二是设备为了自稳，滚筒长度通常超过10 m。设备在调头时，滚筒要反复挪动，在已经施工的位置，滚筒很容易碾破袋头，在袋头位置造成断袋。 因此项目不推荐使用滚筒式施工设备。若设备紧张，必须使用时，则要把施工完成的砂袋预先埋入砂垫层，防止行走时碾破袋头。

二、施工过程抓好细节控制

1、控制砂袋长度和灌砂率：

（1）砂袋长度的控制：为了在最短时间内完成固结，要求袋装砂井打穿淤泥层，尽可能把淤泥中的水引到地表。由于地质变化的不确定，设计提供的砂袋长度与实际情况往往有出入。 在施工时，本项目以设计为参考，正式施工先试打的做法：每25m选择1个断面，试打2个点，按照相邻两个断面试打砂井的平均长度作为这段的施工长度， 尽可能使每根砂井打穿淤泥，发挥最大作用。

（2）灌砂率的控制：灌砂率是为了保证砂袋在施工各个阶段都处于饱满状态。为了保证沙袋饱满，项目采用过程控制来确保砂袋饱满。 一是采用灌砂架灌砂，杜绝人工灌砂。要求灌砂架的高度大于砂袋的一半，确保灌砂过程中砂袋处于悬空状态；灌好的砂袋要避免长时间曝晒。 二是采用“二次抖动”的方式。除了在灌砂架上抖动一次外，在砂袋入井前挂到机架上随打桩过程再次抖动，抖空部分及时补充，保证砂袋密实。 三是加强对袋头空虚部分的补灌。砂袋入井过程 中的晃动，会使砂袋袋头部分出现50～100cm的空洞。如果不及时补砂或补充不完整，缺砂位置刚好在淤泥以下，很容易在砂垫层或土层以下“断颈”，使砂井和砂垫层不能连通，形成“断桩”。

2、桩头淤泥的及时处理：

砂井机移位施工下一个桩位时，导管上附着的淤泥会随打桩机的震动下滑，聚积在桩头位置，在砂袋周围形成一个泥堆，把砂袋包裹，使砂袋和砂垫层隔离， 导致排水系统堵塞。因此在施工中要派专人清运落在导管周围的淤泥。

3、雨季施工的注意事项：

雨季尤其是雷雨天气，最好不进行砂井施工。但砂井用砂要及时覆盖，保证不淋雨，这样在雨停后可以马上进行灌袋。否则会造成湿砂很难人袋，或人袋风干后，体积缩小，灌砂率难以保证。

成功控制袋装砂井、砂垫层的施工质量，并不等于软基加固已经进入正常的堆载预压期。确保砂井、砂垫层排水通畅，是贯穿整个预压期的大事，预压期保证砂垫层出水口的畅通，与控制砂井质量同等重要。在路基加载过程中对砂垫层被完全覆盖的位置，要及时清理覆盖物；若覆盖物难以清理，则要用渗沟、盲沟或 PVC管连通砂垫层，保证内部水分可以排出。由于砂垫层被堵塞，使软基深层孔隙水压持续高值，造成路基安全隐患并不鲜见。

（1）砂垫层横向排水畅通 ：

为了防止砂垫层在施工过程被路基填土覆盖，设计要求砂垫层宽度要宽出路基坡脚1m，两侧于砌片石防护，并设15cm厚砂砾垫石或碎石反滤层。

（2）及时防护裸露砂垫层：

项目砂垫层的施工有两种设计，砂垫层分别是两次或三次（有一层或两层土工格栅）施工。在第一次砂垫层施工后，就要把整个的干砌防护做好，防止砂垫层流失，如果干砌不能及时施工，则要用砂袋临时码砌。