陆上打桩机组在水下挤密砂桩施工中的应用
近岸水下挤密砂桩大规模施工常见问题与对策
C W T 中国水运 2021·05 147摘 要：水下挤密砂桩在水运工程地基处理中应用日益广泛；如何确保施工质量，是实现工程设计与建设目标的重点和难点。
结合海口市海上人工岛——如意岛的水下挤密砂桩大规模施工，论述气象、水文、地质、设备及人员操作等复杂环境下的施工常见问题与对策，为水下挤密砂桩工程设计、施工及检测提供实例参考。
关键词：近岸；水下挤密砂桩；大规模施工；常见问题；对策中图分类号：U655.55 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2021）05-0147-04近岸水下挤密砂桩大规模施工常见问题与对策曾春华1，成小飞2，田艳1，张会领1（1. 广东海洋大学海洋工程学院，广东 湛江 524088；2. 淮安市水利勘测设计研究院有限公司，江苏 淮安 223005）DOI 编码：10.13646/ki.42-1395/u.2021.05.050挤密砂桩最早从20世纪50年代日本开始，我国20世纪末开始尝试水下挤密砂桩施工，主要应用于小规模码头及岸坡工程[1]。
随着水下挤密砂桩在水运工程地基处理中应用日益广泛，为满足挤密砂桩施工的需要，降低工程造价，加快施工进度，国内目前普遍的做法是将打桩机组应用于改装的平板驳上形成专用砂桩船，完成水下挤密砂桩施工[2]。
人工岛项目常具有典型大规模的砂桩应用，而离岸水下挤密砂桩大规模施工与沿岸小规模应用更有明显不同：①地层变化更为多样化，勘察以点代面，且间距较大；②设计上，参数调整对造价影响明显，需通过典型试桩及施工情况逐步调整参数；③施工上，受自然环境、机械设备、施工操作影响大；④检测数量多，精确操作难度大；⑤问题处理难度大，成本高。
海口市如意岛填岛工程成功实现水下挤密砂桩大规模施工，施工过程中成功处理一系列问题，项目得以顺利推进。
1工程概况如意岛位于海南省海口市东部铺前湾西侧海域，南渡江出海口东北侧白沙浅滩，离陆地岸线约4.4km。
如意岛填岛工程用海面积约716万m 2，人工岛岛长约8km，最宽处约2km，最窄处约0.3km，全岛岸线总长约24km。
砂桩挤密法在软基施工中的应用
砂桩挤密法在软基施工中的应用作者：郑华来源：《城市建设理论研究》2013年第36期摘要：软基处理是工程建设中所需面临的重要问题。
需根据其工程特点、使用范围，选择适合的软基施工方法进行路基加固处理。
本文重点对砂桩挤密法在软基处理的相关问题进行分析和阐述，并通过实例，对砂桩挤密法的具体操作及施工效果进行说明和验证。
关键词：软基施工；砂桩挤密法；应用中图分类号： TU74 文献标识码： A引言施工过程中，软基承载力较低，荷载作用下变形较大，会容易发生路基沉陷、路面脱空或路面变形过大等病害，特别是桥头、通道台背等与路基接头处两者沉降量不同，直接影响路面的平整度、线型的平顺和路面结构的稳定。
同时，给养护部门也带来了诸多不便。
因此在施工过程中，软土地基需要特殊处理。
软基处理的方式多种多样，如砂桩挤密法、强夯置换法、堆载预压法等。
不同的软基处理方法适用范围各有不同，需选择适合的软基施工方法进行路基加固。
砂桩挤密法在高速公路软基处理较为常见，多用于处理松散砂土和塑性指数不高的非饱和粘性土壤，其挤密效果十分理想，因此得到了较为广泛的应用。
1砂桩挤密法的原理及作用砂桩挤密法是一种利用振动和挤压作用对地基土进行挤密处理，并在挤密过程中在地基土中回填砂砾材料，砂砾材料通过挤压形成挤密砂砾桩，砂桩与地基土形成复合地基，使得地基的承载力得以加强。
砂砾在打桩机的作用下挤密成桩，砂桩与周围软性土产生挤压，使桩间地基土层的空隙比减小，密实度增强。
砂砾桩形成的桩孔在空隙水压力升高时可以起到排水减压的作用；在成桩过程中，振动锤的振动作用对砂砾填料和地基土也起到了预震效果，增强了地基的抗液化能力。
砂桩在软基处理过程中主要起了挤密和排水两种作用，对于不同的地基土质发挥的作用也有所不同。
砂桩通过桩身与桩间之间的摩擦力对土层中的水分进行挤压，同时桩孔形成的排水通道加快了地基土中的排水能力，提高了土地的固结速度；对于颗粒空隙较大的砂性土，砂桩的主要起到挤密作用，通过桩体与桩体周围土层之间的挤压，减小砂性土颗粒之间的距离，增加土体的强度，提高了地基的承载能力；对于非饱和粘性土而言，砂桩的作用既有挤密效果，又起到了排水作用。
挤密砂桩地基施工作业指导书
挤密砂桩地基施工作业指导书1 总则1.1编制目的挤密砂桩是处理软弱或松散地基常用的方法。
挤密砂桩是在地基中沉入桩管，然后边拔边灌入砂子，并振实,在地基中形成密实砂柱体。
主要作用是挤密桩周围的软弱或松散土层，使其与砂桩共同组成复合地基，以提高地基强度和减少地基变形。
为了规范挤密砂桩的施工，统一施工准备、施工操作、质量标准的内容和对成品保护、职业健康安全、环境保护的要求，并为编制挤密砂桩工程的技术交底提供依据，特编制此作业指导书。
1.2适用范围本作业指导书适用于工业与民用建筑工程中,采用锤击或振动沉管工艺，在软土、人工填土、松散砂土、粉性土的地基中进行充砂挤密加固的施工。
1.3编制依据(1)建筑工程施工质量验收统一标准 GB50300-2001（2)建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB50202—2002（3)建筑地基处理技术规程 JGJ79—2002(4）国家和当地政府有关安全、防火、劳动保护等现行有关标准和规程。
2施工准备2.1技术准备（1）有工程地质勘察报告，了解和掌握了作业区域内的水文、地质情况。
（2）认真审阅图纸，进行图纸会审，了解和掌握图纸和设计文件对地基加固的技术要求。
(3）结合现场情况，编制挤密砂桩加固地基的技术方案，并向操作人员进行了详细的施工技术交底。
(4）进行测量基准的交底、复测及验收工作。
（5）进行成孔、灌砂工艺和挤密效果试验，以确定有关施工工艺参数（填砂量、桩管提升高度和速度，桩管往复挤压振动次数和振动时间，电机工作电流等)，并对试桩进行了测试，其承载力、挤密效果等符合设计要求，取得了设计、业主、监理等有关方面的确认。
2.2材料要求砂子宜用天然级配的中、粗砂，含泥量≤3%，有机质含量≤5%。
在饱和土中施工时，砂的含水量采用饱和状态。
在非饱和状态并能形成直立桩孔壁的土层中，用捣实法施工时,砂的含水量采用7～9%。
预制混凝土桩尖的混凝土强度等级不得低于C30,桩尖的尺寸和配筋应符合设计要求。
陆地打桩机在水工结构施工中的应用
匀 ，分 布 基 本 稳 定 ，底 部 局 部砂 粘 有 变 化 。
２． 陆相 冲 积 层 （ ３ ａ ） ４ Ｑ ｅ １
３２ 喂桩 设 备选 择 ． 因 为 方 驳 打 桩 机 组 不 能 直 接 从运 桩 船 上 吊桩 ，所 以采
埋 深 一 ５５ ２ ．ｍ以 下 ， 该涂 层 主 要 由粉质 粘 土 组 成 ，土 层 用 方 驳 吊机 组 给 打 桩 机 喂 桩 工 艺 ，方 驳 吊机 组 由 ８ ｔ 带 ０履
１ 工 程概 况 。 天 津 中 心 渔 港 选 址 汉 沽 区 南 部 沿 海 高 家 堡 村 ， 陆 域 规
２ １海 向沉积 层 （４ｍ ． Ｑ２ ） 底部标高约 １．７～ 一 ４９ ｍ 厚 度 １． ０ 一 。 ３３ １． ７ ， ５８ ｍ 右
划 范 围 东 起 汉 沽 区 东家 河 子 ，南 邻 渤 海 湾 至 海 挡 ， 西 至 汉 该 层 从 上 而 下 可 分 为 ５个 亚 层 。 第 一 业 层 ， 淤 泥 为
土 质 均 匀 ，强度 较 高 。
吊 机 上 ｌ０ ｔ自航 驳 组 成 ，ｌ０ ｔ 自航 驳 船 体 长 ５ｍ 宽 Ｏ０ Ｏ０ ０，
１ｍ ０ ３ ，８ ｔ吊机 位 于 方 驳 前 部 中 间位 置 。该 方 驳 吊机 组 在 施
３． 工 设 备 的 选择 施 本 工 程 钢 筋 混 凝 土 板 桩 分 甲、 乙 、丙 三 种 型 式 ：其 中
蔡 路 ，北 至 规 划 津 汉 快 速 铁 路 ， 总 用 地 面 积 约 １ 平 方 公 Ｏ （ 学 分 层 号 ① １ ）； 第 二 亚 层 ， 粉 质 粘 十 为 （ 学 力 １ 力
里 。海 域 规 划 范 围为 张 家 新 沟 以 东 ， 李 家 河 子 以西 海 域 ，
水下挤密砂桩施工
用高 置换率 的挤 密砂 桩工 法 ，大多从 沉 降 和
稳定性 两 方面来 决定 置换 率 。 海上 挤密砂 桩施 工工 法 的另一 个重 要特 港工技 术 与管理 ２ １ ０ ２年 第 ５期
２ 一 ０
图 ５ 海 上 工 程 的 施 工 流 程
图 ６ 海 上 挤 密 砂 桩 施 工 的 设 备
１～９ ７ ２ 。总的砂 桩数 ： ０ 砂 桩 １ ４根 ．０ ５％ ４ ６ ％砂
７
小 结
挤密 砂桩 适用 于砂 质土 、粘 质土 等各 种 地基加固， 对粘 性土 形成 复合地 基 ． 善地 基 改
整 体稳 定性 ； 砂性地 基 ， 对 增加 密 实度 。挤 密 海
护岸 等则应 用低 置换 率 的挤密砂 桩 工法 比较 多。
打 的砂 桩 均为 一般砂 桩 。其 直径 只有 ５ ０ ０～ ｌ ０ ｍｍ 。 Ｏ０ 置换率 平均 为 ２ ％ 右 。 ０左
１ 挤 密 砂 桩 （ＣＰ） 法 的 概 要 Ｓ 工
１１ 挤 密 砂 桩 Ｔ 法 的 原 理 ．
对于 海上 构筑 物 ， 常在微 倾 式 的护岸 、 经
基 础 等 的构 筑 物 处 于 建 造 过 程 的 放 置 期 问 时， 选取 使沉 降结 束 的方 法 。另外 ， 重力 式 在 护 岸 或 岸壁 应 用 高置 换 率 的挤 密 砂 桩工 法 ，
挤 密砂 桩工 法是 通过振 动将 砂用 钢 管压 入 软土 地基 中的地基 改 良Ｔ法 ， 砂土 地基 、 粘
天津港 南疆 非金 属矿石 码 头工程 、洋 山深 水 港 一 、 期码 头接 岸结 构及 工作船 码 头等 ， 二 但
受 水 下 砂 桩 施 ］ 技 术 的 限 制 ，在 这 些 工 程 中 二
试析高速公路软基处理中挤密砂桩的应用
ｊ
ｉ
挤 密砂桩
软基处理 入一加料压 密一拔管一机 具移位 。 １ ） 每段施工前应绘制布桩 图并编号 ， 按布桩图放 线， 术桩定位 。按序号施 工 用 避免张冠李戴。 ２桩 架 就 位 ．调 整 导 杆 的 垂 直 度 ， ） 提 升振动锺和钢管 ， 导管必须高 出设计桩 长 ３— ５米． 桩头活页平底式 ；桩架就位 后， 应该调整导杆的竖直度 ．提升桩管． 将 桩 头 活 页 闭合 。
ｌ １ × ０ ‘ ｃ ｓ ｌｍ／ 。
４三砍投料 不舍理 ， ） 反插深度和 次数 有误会都会 引起砂桩缩径，必须改变投料 量 比例 ， 改变反差深度和次数以满足要求。 ５断桩是施工中常见病害， ） 造成 的原 因有反插探度有误、 塌孔、 卡管活页打不开 等。要严格按工艺性试桩提供的技术参数
每天中粗砂备用量
柴 油 日用 量 工行 总 用 砂 量
每台机 ５ ｍ Ｏ
每 台 ５０升 ０ ４ ８ ５ｍ ｌ６
当振动提管到 ４ ５ 高度 时． 再上足全 ～ｍ 部材料， 加水量以使粒料达到饱和水量 为 度， 加水量太少和过多都影响或桩的密 实 度 ． 实 际用 水 量 约 为粒 料 的 ３ ％ 。 ０
锤 击 ） ～ ｍ 不 少 于 ７击 ；－ ．ｍ 不 少 于 ： ３ ０ ３－５ － ７
７为 达 到 挤 实 土 层 的 目的 ， 工 顺 序 ） 施 应 先 打 四周 围的 桩 ． 向中 心 扩 展 最后 打 中问 的 桩 。 ８施 工 完 毕 后 ， 平 场 地 ． 测 量 标 ） 整
布桩 ．桩 间距 为 １ ｍ．砂 桩直径 ５ ｃ ． ５ ０ ｍ， 般 桩 长 为 ５ ～ １ ＿ 且要 砂 桩 保 证 穿 ． ５ ８ ３ｍ
一
透淤 泥 层 。
基于挤密砂石桩技术在软土地区施工中的应用研究
基于挤密砂石桩技术在软土地区施工中的应用研究摘要：挤密砂石桩处理软土地基，是砂桩与碎石桩加固软土地基的结合。
即利用振动打桩机在需要加固的软土中进行沉管，然后再用砂石进行充填。
充填后，再用振动打桩机进行反复振动挤压，致使在软土中挤压进一定数量的砂石颗粒，提高土体固体颗粒含量，在振动力的作用下使桩间土体固体颗粒重新排列，提高土体强度。
同时在软土地基中形成部分未胶结的砂石桩体与地基土共同承受荷载，形成复合地基。
本文主要结合实际工程，对挤密砂石桩在软土地区中的应用进行着重地阐述，旨在为软土地区的地基处理提供一定的借鉴与参考。
关键词：挤密砂石桩，软土地区，地基处理0 引言目前，在软弱地基上修建大型堆料场，大多数采用砂石桩、堆载预压、换填置换等办法加固地基。
鉴于挤密砂石桩处理软弱地基已得到广泛的应用，下面结合宝钢集团上海梅山钢铁股份有限公司原料贮运设施码头料场的地质情况，采用挤密砂石桩法加固，获得了较好的工程效果。
本文主要结合实际工程，对挤密砂石桩在软土地区中的应用进行着重地阐述，旨在为软土地区的地基处理提供一定的借鉴与参考。
1 工程概况宝钢集团上海梅山钢铁股份有限公司原料贮运设施码头料场由中冶集团重庆钢铁设计研究总院（以下简称为设计单位）设计，由中冶集团武勘岩土基础工程公司施工，该料场由堆取料机和矿石堆场两部分组成，矿石堆场A区和B 区堆载级数分为6.0m、9.0m、11.0m和13.0m四级到位、C区堆载级数分为5.0m、7.0m和9.0m三级到位，每级堆料时间不少于三个月，在堆料过程中需要求加强监测，每级堆载前均应进行检测，经验算分析通过后，方可进行下一级堆载，在整个码头料场范围内均分布有松软的人工填土，淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉土和粉细砂，其中大部分地段分布有厚层淤泥质粉质粘土层，均无法满足堆料场地土稳定性要求，故设计单位决定采用φ500mm砂石桩对地基进行处理，且砂石桩顶部设置600mm厚砂垫层作为水平向排水通道。
水下爆破在桩基施工中应用
呼准铁路黄河特大桥工程水下控制爆破在主桥26#、27#墩桩基施工中应用作者：刘成和杨帆中铁十四局集团三公司呼准铁路项目经理部二00四年六月二十五日水下控制爆破在主桥26#、27#墩桩基施工中的应用刘成和杨帆(中铁十四局集团三公司呼准铁路项目经理部)【摘要】本文主要介绍水下控制爆破设计和施工在水中桩基施工的应用技术及水下爆破危害的防护措施(气泡帷幕法)。
通过实践，为顺利下沉26#墩、27#墩双壁钢围堰，采用水下控制爆破施工技术爆破水下基岩，有效地克服了围堰下沉遇到的技术难题。
【关键词】水下控制爆破桩基施工设计气泡帷幕应用技术1 工程概况主桥26#、27#墩承台位于黄河主河槽内，河水深约2.5米左右，流速较大。
承台设计尺寸均为9.6m ×10.6m×3.0m，26#、27#墩承台底嵌入基岩（砂岩、泥岩强度为300~500KPa），26#墩承台底标高为977.68，27#墩承台底标高为977.88，封底混凝土厚1.0m，承台下设计为8根直径1.5m的混凝土灌注桩。
26#、27#墩工程地质情况如下表：2 水下控制爆破方案的确定根据设计资料文件，主桥26#、27#墩承台嵌入基岩深度分别为1.8m与 1.2m；加封底混凝土厚度（1.0m），承台嵌入岩石深度分别为2.8与2.2m。
虽然砂岩与泥岩强度在300~500Kpa之间，且存在不同程度的风化，属于软弱岩层，但双壁钢围堰下沉过程中，由于岩石的存在而难以下沉到位，同时，采用长臂挖掘机试挖，因水下施工有难度再加之臂长无法施力，挖掘机难以挖除整体基岩。
因此，通过综合考虑，采用水下钻岩爆破进行基岩，长臂挖掘机配合抓碴，能够缩短工期，能保证双壁钢围堰下沉顺利着床，确保施工质量。
3 水下控制爆破施工设计3.1爆破范围：由于钢围堰设计尺寸R=16.8m，为保证钢围堰刃角位置的爆破效果及便于长臂挖掘机的清碴，拟采用圆弧形爆破范围，尺寸大致为19.8m×19.8m。
螺旋钻机引孔在挤密砂石桩地基处理中的应用
第 １ ８期
施工技术
砂石桩 主要靠桩 的挤密和施工 中的振动作用使桩 周围土的 的延误施工进度 ， 导致 工程成本直线上升 。 步认 为先采用螺 并 初 密度增 大 ， 从而使地基的承载能力提 高 ， 压缩性降低。当被加 固 旋钻机 引孔 ， 穿透相对密实土层 ， 再用振动沉管桩机填料挤密成 土为液化地基时 ， 由于土 的空 隙比减 小 、 密实度提高 ， 可有效 消 桩 的方法经济合理 、 技术 可靠 、 效率较高。
水 砌 石 断 面 翻 修 加 固 ， 进 行 勾 缝 防 渗处 理 。 并 输 水 洞 为 无 压 浆 砌 石 结 构 ，断 面 为 城 门洞 型 ，顶 部 为 半 圆 深挖高填 ， 少土石方开挖量和施工隐患 。 减 收 稿 日期 ： ０ 卜 ０ — ２ １ ６ １ ０
《 河南水利与南水北调》 ｏ１ 年 ２ １
三、 加固方案
为 Ｍ７ ． ５浆砌石重力式挡土墙型式 。 泄槽 底板 轴线及左 右侧 各设 一条纵缝 ；泄陶
病 险库普遍存 在的问题有 ： 管理房 、 无 观测 、 监测设施 和水 无 无通讯设施等是水库治理上存 在的 季 １０ 雨情测报 系统 ， 防汛公路 ， 隔 ０ｍ
Hale Waihona Puke 左右设 一横缝 ， 泄槽边墙每隔 ２ ．ｍ设一 伸缩缝 。 ０ Ｏ 底板纵横缝迎 主要 问题 。为此 ， 在水 库除险加 固实施 中 ， 应考虑增设 必要 的治 包括 ： 布置大 坝位移观测 、 压管水位 观测设施 ； 测 进行渗 水面侧均设置橡胶 止水 带 ， 缝间填充三毡 四油 ， 边墙伸缩缝缝 间 理设施 。 流量监测 、 水情雨情测报 ； 增设 防洪公路或对原有防汛公路整修 填充三毡 四油 ， 不设橡胶止水带 。泄槽 底板横缝下设 １０ ｍ ５ｒ ａ
陆上及水上钻孔桩施工方案
陆上及水上钻孔桩施工方案一、陆上钻孔灌注桩1、在两墩之间设泥浆沉淀池和储浆池，体积按成孔体积的1.2 倍考虑。
2、钢护筒采用6mm 的钢板现场卷制，护筒直径D 比桩径大200mm。
人工埋设夯实，护筒顶高出地面30cm，上开一个溢浆口。
详见《人工探挖示意图》。
3、钻机平台采用枕木、方木和木板搭设。
4、护壁：用清水加粘土制浆护壁。
5、清孔：采用换浆和空压机喷射配合的方法。
6、钢筋笼制作安装：钢筋笼分节制作，每节长6～8m，利用25t 汽车吊将其分节吊装入孔并焊接接长至设计长度后安装到位。
钢筋笼的顶部用吊钩悬挂于护筒口并与护筒点焊，使钢筋笼正确就位并防止钢筋笼在灌注混凝土过程中上浮。
7、桩身混凝土浇注：水下砼采用φ250mm 导管法灌注，用剪球法灌注封底砼。
二、水中墩桩基1、石井河，白坭河共＋个桩基位于河槽内，用钢板围堰作回填石夹土做平台进行施工。
2、水中墩钢护筒的制作及埋设：用12mm 钢板用卷板机卷制成成直径为150cm 的钢护筒，人工挖孔后用吊机吊入孔位，回填土埋设护筒。
3、水中墩桩基础泥浆处理：用钢板焊制两个铁箱作为泥浆池和沉淀池放在工作平台上，钻渣经沉淀捞出后用专用泥浆车外运至弃土场。
其余施工方法与陆上钻孔灌注桩相同。
5.3.1.5、钻孔桩遇溶洞的施工本工程位于溶性灰岩地区，岩溶发育，施工中极易发生掉钻、卡钻、偏孔、歪孔、坍孔、桩底持力层厚度不够等事故。
桩基施工采用CZ-30 冲击钻机成孔，水下混凝土灌注施工方案。
一、冲孔桩穿越地下溶洞的技术措施1、根据业主提供的地质勘测资料和超前钻资料，切实掌握地下溶洞的高度、充填情况和填充物类别，为顺利处理和穿越地下土洞和溶洞提供依据。
2、无填充物、洞体较小的溶洞，采用钢护筒跟进冲孔，护筒壁厚采用10～12mm，冲孔过程中，采用振动锤振击下沉钢护筒，钢护筒下至溶洞顶板基岩面时，立即停止振动，以防止底脚回卷。
冲击穿透溶洞顶板的同时，同时加大桩孔内的泥浆输送量，以便及时补充孔内泥浆，避免护筒内、外压力不平衡而导致变形。
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２０１６年８月水运工程Ａｕｇ ２０１６第８期㊀总第５１８期Ｐｏｒｔ＆Ｗａｔｅｒｗａｙ㊀ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＮｏ ８㊀ＳｅｒｉａｌＮｏ５１８陆上打桩机组在水下挤密砂桩施工中的应用徐玉华１ꎬ曹驰昊２(１ 中交海洋投资控股有限公司ꎬ海南三亚５７２０００ꎻ２ 中交天航南方交通建设有限公司ꎬ广东深圳５１８０４０)摘要:目前国内专业挤密砂桩船仅有７条ꎬ均为国外引进ꎬ造价昂贵ꎮ为加快外海深水筑港建设的步伐ꎬ开展陆上挤密砂桩设备在水下应用施工技术的研究有十分重要的意义ꎮ结合海口湾南海明珠人工岛二期工程的施工ꎬ论述了陆上打桩机组用于挤密砂桩船的施工工艺㊁适应条件以及施工质量控制等ꎬ利于更好地把握水下挤密砂桩加固软土地基技术ꎮ关键词:陆上打桩机ꎻ水下挤密砂桩ꎻ质量控制中图分类号:Ｕ６５５ ４文献标志码:Ｂ文章编号:１００２￣４９７２(２０１６)０８￣０１７９￣０３ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌａｎｄｐｉｌｅｄｒｉｖｅｒｓｉｎｍａｒｉｎｅｓａｎｄｃｏｍｐａｃｔｉｏｎｐｉｌｅＸＵＹｕ￣ｈｕａ１ ＣＡＯＣｈｉ￣ｈａｏ２１ ＣＣＣＣＯｃｅａｎＩｎｖｅｓｔｍｅｎｔＨｏｌｄｉｎｇＣｏ. Ｌｔｄ. Ｓａｎｙａ５７２０００ Ｃｈｉｎａ２ ＣＣＣＣＴＤＣＳｏｕｔｈｅｒｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＣｏ. Ｌｔｄ. Ｓｈｅｎｚｈｅｎ５１８０４０ ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ ＴｈｅｒｅａｒｅｓｅｖｅｎｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌｓａｎｄｃｏｍｐａｃｔｉｏｎｐｉｌｅｓｈｉｐｓｉｎＣｈｉｎａ ａｌｌｏｆｔｈｅｍａｒｅｉｍｐｏｒｔｅｄｆｒｏｍａｂｒｏａｄａｎｄｅｘｐｅｎｓｉｖｅ.Ｉｔ ｓｖｅｒｙｍｅａｎｉｎｇｆｕｌｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｓａｎｄｃｏｍｐａｃｔｉｏｎｐｉｌｅｓｈｉｐｓ ｗｈｉｃｈｉｓｈｅｌｐｆｕｌｔｏｓｐｅｅｄｕｐｏｆｆ￣ｓｈｏｒｅｐｏｒｔｃｏｎｓｔｕｃｔｉｏｎ.ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅＳｏｕｔｈＳｅａＰｅａｒｌａｒｔｉｆｉｃｉａｌｉｓｌａｎｄｐｒｏｊｅｃｔｓｉｎＨａｉｋｏｕｂａｙ ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｏｆｓａｎｄｃｏｍｐａｃｔｉｏｎｐｉｌｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｗｉｔｈｌａｎｄｐｉｌｅｄｒｉｖｅｒｓａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ.Ｉｔ ｓｇｏｏｄｆｏｒｍａｓｔｅｒｏｆｔｈｅｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎｓｏｆｔｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｗｉｔｈｓａｎｄｃｏｍｐａｃｔｉｏｎｐｉｌｅｓｈｉｐｓＫｅｙｗｏｒｄｓ ｌａｎｄｐｉｌｅｄｒｉｖｅｒｓ ｍａｒｉｎｅｓａｎｄｃｏｍｐａｃｔｉｏｎｐｉｌｅ ｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌ收稿日期:２０１６￣０３￣２３作者简介:徐玉华(１９６３ )ꎬ女ꎬ硕士ꎬ高级工程师ꎬ从事港口航道与海岸工程施工管理工作ꎮ㊀㊀水下挤密砂桩施工不同于一般的地基处理方法ꎬ它是在软基上用振动锤把套管沉入至设计深度ꎬ填入中粗砂后振动提管ꎬ使其周围地基发生侧向挤压而使地基密实的一种加固方法 １ ꎮ相比传统的基础开挖后换填块石㊁爆夯整平的水下地基处理方法ꎬ水下振动沉管砂桩施工工艺特点是:１)施工作业区域广ꎮ砂桩船不仅可在内河及近海区域作业ꎬ也可进入条件恶劣的外海区域ꎮ２)依靠ＧＰＳ定位系统ꎬ打桩定位准确ꎮ３)快速提高承载力及减少沉降ꎮ在振动沉管反复的震动下ꎬ桩体密实度高ꎬ形成高置换率挤密砂桩快速提高地基承载力ꎬ平均标贯击数数值提高可达到２０以上ꎬ地基整体沉降小ꎮ４)砂桩用料环保无污染ꎬ施工过程对海洋生态环境影响较小ꎮ５)加速软土排水固结作用ꎬ提高砂质基础抗液化能力和抗震能力ꎮ６)工序简单ꎬ造价低廉ꎬ施工效率高ꎮ１㊀工程概况南海明珠工程外护岸总长２６４０ １ｍꎬ护岸地基液化砂层采用挤密砂桩进行地基处理ꎬ共分为２５个断面区ꎬ砂桩直径均为ϕ７３０ｍｍꎬ砂桩布置采用正三角形布置ꎬ桩位间距１ ４５ｍ或１ ２１ｍꎬ桩长７~１７ｍ不等ꎬ工程总量３２万ｍ３ꎬ处理基础土质大部分为粉细砂混淤泥ꎮ通过将陆上打桩机组应用于改装的平板驳上ꎬ完成水下挤密砂桩的水运工程２０１６年㊀施工ꎬ达到预期目标ꎮ２㊀工艺流程及操作要点２ １㊀施工工艺流程桩机组安装调试ң船舶ＧＰＳ定位ң沉管成孔ң套管沉桩至底ң提至喂料口灌砂ң打至桩底高程ң提至喂料口灌砂ң再打至桩底高程扩径ң振动拔桩ң移位 ２ (图１)ꎮ图１㊀水下挤密砂桩施工工序２ ２㊀操作要点２ ２ １㊀桩机组安装调试船舶安装２套桩机组在船体一侧ꎬ主要由桩架㊁震动锤㊁钢管桩㊁卷扬机㊁发电机构成ꎮ喂砂㊁输料通过挖掘机挖砂至料斗内ꎬ通过输送带和溜槽料将砂料灌入钢管内ꎮ砂料在管内通过自重下沉ꎮ桩架㊁桩管㊁振动锤等安装需满足如下要求:１)桩架:打桩船架应大于(桩管长＋震动锤高)ꎬ同时桩架需固定焊接在船体上ꎬ焊接必须牢固ꎬ焊接前应根据设计图纸ꎬ确定２个桩架之间的距离ꎬ保证后续打桩时２个桩管之间距离是设计桩距的整数倍ꎮ２)桩管:砂桩桩管总长度应大于(设计高水位－砂桩桩底最小高程＋船舶干舷高度)ꎬ桩管壁厚应大于１０ｍｍꎬ桩身采用规格桩管按照规范要求进行焊接ꎻ桩尖采用铲型活瓣桩尖ꎬ沉桩过程活瓣自行闭合ꎬ保证沉桩过程中沉管内无原状土进入ꎬ拔桩过程活瓣自行打开将砂量灌下ꎻ喂砂口位置应根据计算而得出的喂砂量进行选取ꎬ保证喂砂量的充足ꎬ桩管样式见图２ꎮ３)振动锤:采用ＤＺ９０ＫＳ双电机振动锤(额定功率９０ｋＷ)ꎬ振动锤通过法兰盘连接桩架ꎮ图２㊀桩管样式４)卷扬机:卷扬机的功率应确保能在桩管内装满砂的情况下提升桩管ꎬ额定功率可选择２０ｋＷ左右ꎮ５)发电机:打桩设备均属于船体额外设备ꎬ船机发电不足以带动整个桩机组ꎬ需在甲板额外配备发电机ꎬ选择配备２个１５０ｋＷ发电机组ꎮ整体桩机组安装调试完成后ꎬ确保各个部件正常运转ꎬ同时ꎬ在外海作业时２台桩机组能够同时作业ꎬ不影响船体的稳定性ꎮ２ ２ ２㊀船舶定位在船舶上安装２个定位用中海达ＧＰＳꎬ该设备将船型和桩管精确位置显示在电脑上ꎬ通过４个定位锚移动船体ꎬ将桩管位置对准电脑图纸已放样的设计桩位后ꎬ定位完成ꎮ２ ２ ３㊀沉管过程启动振动锤ꎬ使桩管下沉至设计深度ꎬ严格控制沉入深度ꎬ确保达到设计桩长ꎮ桩管下沉过程中ꎬ沿导向架方向ꎬ始终保持同导杆平行ꎬ如发生偏斜须及时调整ꎮ第１次沉管至底高程时无需灌砂拔管ꎬ主要目的是:１)排出桩内淤泥ꎻ２)对底部进行连续排挤ꎬ提高端部标贯强度ꎻ３)保证端部与持力层的有效连接ꎮ２ ２ ４㊀桩管灌砂当套管沉至设计高程或满足加固深度后ꎬ挖掘机开始转运料至料斗ꎬ通过皮带机输送至桩管喂料口ꎮ下料时开启振动锤ꎬ第１次灌满砂至喂砂口ꎬ记录此时灌砂量ꎻ第２次灌砂量根据总喂砂量在理论单根桩喂砂量的１ ４倍(试验充盈系数ꎬ非固定)进行控制 ３ ꎮ如若需要扩径幅度较０８１㊀第８期徐玉华ꎬ曹驰昊:陆上打桩机组在水下挤密砂桩施工中的应用大ꎬ可进行多次复打灌砂ꎮ２ ２ ５㊀拔管拔管时在孔底按照设计要求留振１０ｓꎬ每拔起６０ｃｍꎬ留振１０ｓ使活页充分打开ꎬ边拔边振ꎬ并均匀地振动拔管ꎬ拔管速度为１ ５~２ｍ∕ｍｉｎꎬ以保证桩身的连续性㊁均匀性和密实性ꎮ在拔管过程中ꎬ当砂桩管尖离原泥面约２~３ｍ时再留振２０ｓꎬ以保证砂桩部的密实度ꎬ并进行适当反插ꎮ２ ２ ６㊀移位单根桩施工完成后ꎬ操纵４个定位锚机向下一个船位移动ꎬ当与下一个设定船位重合时便可以进行下一个循环作业ꎮ３㊀质量控制３ １㊀一般质量控制要求１)砂桩的砂料采用中粗砂ꎬ含泥量不宜大于３％ꎬ砂料中可混有少量粒径小于５０ｍｍ的碎石ꎮ２)挤密砂桩底高程应满足设计要求ꎬ灌砂量不应低于计算灌入量ꎮ３)施工过程中应保证砂桩桩身的连续性ꎬ不得有夹泥ꎮ４)砂桩地基强度或地基承载力的检测数量及结果应满足设计要求ꎮ５)合理选择船机设备ꎬ砂桩船应配备灌砂及计量系统ꎬ砂桩船振动设备和砂桩套管的配置应能满足施工要求ꎮ６)砂桩施工质量需满足规定(表１)ꎮ表１㊀砂桩施工质量控制规定项目㊀㊀规定值或允许偏差检查方法和频率桩距㊀㊀ʃ１００ｍｍ逐件检查施工定位记录桩顶标高ʃ１００ｍｍ逐件检查施工定位记录垂直度㊀１５ｍｍ∕ｍ检查桩管垂直度３ ２㊀质量控制措施３ ２ １㊀原材料控制工程所需中粗砂为外购砂ꎬ进场前取样送检ꎬ质量合格后投入生产ꎮ３ ２ ２㊀桩位控制与桩身垂直度控制通过船载ＧＰＳ定位软件合成船型及桩位图后准确地定位桩位ꎬ在施工前用ＲＴＫ对测量定位系统进行比测ꎮ下桩前通过调整船舶的压舱水确保船体水平ꎬ并保证桩体的垂直度 ４ ꎮ３ ２ ３㊀桩底高程控制在桩管上焊接刻度ꎬ在桩架上设置标志ꎬ沉桩时根据ＧＰＳ显示的甲板面进行反算得出沉桩深度ꎬ必要时配合卷尺测量ꎬ据此对桩底高程进行精确控制ꎮ３ ２ ４㊀成桩桩径控制成桩桩径根据喂砂量控制ꎬ桩管沉入至设计底高程后ꎬ根据试验段施工的喂砂量计算得出理论量ꎬ乘以充盈系数后为实际需要量ꎮ采用２个方料斗进行计量ꎬ打桩船配备监控系统ꎬ方便随时抽检ꎮ计算公式如下:Ｄ＝２ＶＫＬπ(１)式中:Ｄ为成桩直径(ｍ)ꎻＫ为充盈系数ꎻＶ为总喂砂量(ｍ３)ꎻＬ为桩长(ｍ)ꎻπ为圆周率ꎮ３ ２ ５㊀桩体连续性控制按照１ ５~２ｍ∕ｍｉｎ的速度ꎬ每提升１ｍ留振１０ｓ提升桩管ꎬ边振边拔 ５ ꎮ根据上述控制方法严格控制提管ꎬ可有效保证桩身砂料的连续性ꎬ杜绝断桩的出现ꎮ４㊀结语１)将陆上打桩机组与平板驳相结合ꎬ通过适当的改造及调试ꎬ运用在水下挤密砂桩的施工ꎬ可缓解国内专业挤密砂桩施工船数量紧缺的情况ꎮ２)在施工中ꎬ加强原材料㊁喂砂量㊁桩底高程㊁垂直度等的控制ꎬ改造的打桩船能够满足设计质量要求ꎮ参考文献:１ ㊀陈平祝业浩.水上施打挤密砂桩施工 Ｊ .中国港湾建设２０００ １ ３６￣４１.２ ㊀王振刚刘建新.振动沉管挤密砂桩施工技术 Ｊ .施工技术２０１０ ３９ ６ ８８￣９０.３ ㊀林鸣梁桁刘晓东等.海上挤密砂桩工法及其在港珠澳大桥岛隧工程的应用 Ｊ .中国港湾建设２０１２ ４ ３６￣４１. ４ ㊀覃桂初.水下挤密砂桩施工质量控制 以某人工岛建设工程为例 Ｊ .中国水运２０１４ ７ ３６￣３７.５ ㊀孔令磊李立刘国娜.挤密砂桩船海上施工工艺及质量管理 Ｊ .中国港湾建设２０１２ ４ ８１￣８４.(本文编辑㊀孙小青)１８１。