港湾砂桩1船施工工艺

港湾砂桩1船施工工艺
文章以港珠澳大桥西人工岛岛隧工程打设挤密砂桩为例，列出了港湾砂桩1船的打桩流程；总结了打设方法、操作要点和质量控制关键；并结合工程实例，对砂量损耗系数和工效进行了计算、分析。

标签：港湾砂桩1船；挤密砂桩；质量控制；砂量损耗系数；工效
引言
港湾砂桩1船是挤密砂桩船，挤密砂桩法是在软基上用振动锤把砂管沉入到要求的深度，填入中粗砂并向下挤压使砂桩扩径，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。

其加固原理如下：挤密置换作用：一是通过冲击振动对周围土体产生横向挤压力，使土层的孔隙比减小，密实度增加；二是密实的砂桩桩体取代了同体积的软弱土，形成复合地基，使承载力提高，地基沉降变小。

排水固结作用：砂桩就象砂井一样是一种良好的排水通道，能加速孔隙水压力的消散，加快地基的固结沉降速率，从而提高复合地基的强度。

港湾砂桩1船主要性能参数如表1：
船机设备配置如表2：
文章以港珠澳大桥西人工岛岛隧工程挤密砂桩为实例，详细的分析了港湾砂桩1船的施工工艺。

1 地质情况
各岩土层特征描述如下：
①1淤泥（Q4m）：灰色，流塑状，个别钻孔呈流动状，高塑性，含有机质，有臭味，局部混少许粉砂，平均标贯击数N<1击。

该层厚达3.50m～5.0m。

①3淤泥質粘土（Q4al）：褐灰色，流塑～软塑状，中塑性，局部夹粉细砂薄层和少量贝壳碎屑，平均标贯击数N=1.8击。

该层厚达11.5m～13.0m。

③3粉质粘土（Q3m+al）：褐灰色，灰黄色，可塑状～硬塑状，中塑性，混粉细砂，局部夹粉砂薄层和腐殖质。

平均标贯击数N=8.8击。

该层厚0.0m～4.5m。

各土层土质较软，流动性大。

为防止回淤，在原泥面上抛填4m的中粗砂和1.5m的碎石垫层，打设砂桩时要穿透中粗砂和碎石垫层。

2 基本打桩流程（见图1）
3 打设方法及操作要点
3.1 打设前准备工作
每天开工前要检查套管水阀、气阀，确保套管外喷水管及侧打气气管畅通；检查移动斗门、固定斗门、囤砂斗门开闭情况，确保开闭自如；传送带空载运转正常；检查水锤自动是否正常；检查绞车钢丝绳状况，绞机附近管路是否有渗漏现象；检查振动锤电缆位置，确保电缆安全；要求供砂船做好供砂准备；开启自动平衡调载系统。

3.2 移船就位
准备工作完成后将船舶移动至指定桩位。

每完成一组桩后应立即移船到下一组桩位。

3.3 归零
每天开始打设砂桩前进行1次归零，以保证套管、砂锤、水坨记录的准确性。

控制套管、砂锤、水坨的端部与海水面平齐，操作主机设置此时套管、砂锤、水坨为0位置。

3.4 水深、潮位
通过自动控制系统控制水坨到达泥面，读取操作主机侧窗口所显示的水深，记录并按F6输入打桩程序。

潮位可由海上SCP定位监测系统读取，记录并输入打桩程序。

3.5 套管下行及排泥阶段
套管开始全速下行，套管下行及排泥阶段的操作应严格按照下列规定进行。

3.5.1 套管外喷水的设置
套管下行将入泥面时将套管外喷水打开，此时套管外喷水作用是帮助套管下行，一般调整至10.0kg，若振动锤压力过大，可调整至12kg；开始排泥后外喷水压力减小为深度压加一个大气压（海水的深度产生的压力），不让淤泥堵塞高压冲水口即可。

3.5.2 振动锤开始时机
当套管入泥后开启振动锤，三个振动锤开启时时间间隔不少于10S，依次启动1、2、3号振动锤，当1号振动锤电流基本稳定以后才可以启动下一台，而且
在启动振动锤时要停止套管绞车。

3.5.3 加砂时机
在套管下行于-20m后依次加砂3斗，太早砂会从套管中流出，太晚进入套管的淤泥太多。

排泥过程中，视SL值进行加砂，如SL值为10m-16m时即加砂1斗，制桩阶段同样适用。

3.5.4 干砂制作过程
在套管下行过程中，向套管中供第三斗砂，将“砂锤控制”键上推，按右侧控制台的“自动”键，使砂锤在套管内自动运行，下行至桩底标高。

制作密实干砂开始：开始第一次吐泥，开主打气（0.5-1.0）套管上行到SL基本不变化时停止，回打到设计标高。

进行第二次吐泥，开主打气（1.5-2.0）砂管上行到SL基本不变化或SL值接近10米时停止，回打到设计标高。

如此往复几次排泥过程（排泥过程中视SL下降速度可对主打气和侧打气进行调整，主打气每次调整控制在0.5，SL下降速度快时侧打气关闭，下降慢则开启）。

直至SL曲线图没有剧烈的跳动，SL出现比较缓和的下砂状态时再进行最后一次吐泥，套管内淤泥已完全排干净，制作密实干砂的过程完成。

干砂制作的过程中，开启主打气进行排泥，主打气的压力应慢慢增加，开始排泥阶段，主打气太大砂管回泥会越多，浪费砂；侧打气的能帮助排出套管中的砂（排泥阶段为泥砂混合物），同时会造成泥砂混合，不利于干砂的形成，排泥开始的时候，排泥容易，应不开，随着套管中砂的比例越来越大，排泥困难，可以打开。

干砂的制作是挤密砂桩形成的关键，干砂没有形成，套管底部的阻泥球不起作用，在关闭主打气加砂的过程中，淤泥会进入套管形成泥砂混合物，无法形成砂桩。

3.6 制桩阶段
3.6.1 提升高度和下砂长度
套管底部高3m（出砂处），外径1200mm，壁厚25mm；套管上部高47m，外径800mm，壁厚20mm。

套管贯入至设计桩底高程后，提管制桩时，成桩长度及对应参数见表3。

提升高度以套管底部计算；下砂长度以套管上部计算。