挤密砂桩专业船、改装船施工方案

目录

一、工程概况 (2)

二、施工组织 (2)

2.1前期准备 (2)

2.2 机械设备 (2)

2.3 材料要求 (4)

三、施工工艺 (4)

3.1 典型试验 (4)

3.2 砂桩施工 (5)

五、质量控制措施 (11)

5.1质量监督体系 (11)

5.2质量控制指标 (11)

5.3 质量保证措施 (12)

六、安全生产及文明施工 (13)

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挤密砂桩施工方案

一、工程概况

护岸地基表层液化砂层均采用挤密砂桩进行地基处理。

二、施工组织

2.1前期准备

1、项目部组织相关的现场管理和专业技术人员进行实地考察，根据现场实际情况并结合设计图纸，制定相应的施工方案；

2、完成业主提供的测量控制网点的验证，为挤密砂桩施工布桩提供准确保障；

3、组织好相应的人员、材料、机械的施工准备；

2.2 机械设备

由于国内水上专业的砂桩施工设备有限，本分项工程拟投入2艘大型专业船舶、3艘改装船舶船舶进行施工。砂桩船舶自带GPS测量系统、自带吊机抓斗或外借挖掘机进行补充砂料。挤密砂桩施工设备主要由船体、管架系统、锚泊系统、供砂装置、供气装置与动力装置、供水系统、中央控制系统和船员生活区组成。挤密砂桩船舶主要装备系统和布置详见下图。

管架系统由砂桩套管、震动锤、导向架、支承架等组成，砂桩套管长度根据水深和砂桩长度确定，导向架的高度决定砂桩套管的长度。

供砂装置主要由吊车及抓斗、储砂料仓、皮带机、提升料斗组成。

供水系统由多组水泵组成，其中一组为船体平衡水泵，其它水泵为高压冲水辅助用泵，出水口设置在套管底端，当遇到夹砂层等复杂地质条件时，开启辅助高压水泵协助切削土层，提高沉管能力和速率。高压水泵主要参数：压力10MPa，流量300L/min。

桩船的基本技术参数如下：

2.3 材料要求

砂桩的砂料采用中粗砂，含泥量不宜大于3%，砂料中可混有少量粒径小于50mm的碎石。

砂石料的含水量：单桩锤击法或单管振动法一次拔管成桩或复打成桩时，砂石料含水量要求达到饱和。双管锤击法成桩或单管振动法重复压拔成桩时，砂石料含水量为7%~9%。在饱和土中施工时可以用天然湿度或干的砂石料。

三、施工工艺

3.1 典型试验

1、目的

（1）检查和确定挤密砂桩施工设备的能力；

（2）通过现场试桩试验检验设计要求和确定施工工艺及施工控制要求，包括砂桩直径、砂桩间距、填砂量、提升高度、挤压时间等，用以指导大面积施工；

2、试桩试验

挤密砂桩典型试验于内护岸西端头和外护岸西端头开展，分别进行专业砂桩船和改装船的试桩施工。为检测在砂桩置换率不变的情况下，不同桩径和桩距条件下砂桩的成桩效果，专业船舶(套管间距5.4m，管径1m)进行了以下三种试验：

1、等边三角形布置，桩间距2.7m，桩径1.35m；

2、等腰三角形布置，底长2.7m，腰长2.3m，桩径1.2m；

3、等腰三角形布置，底长2.7m，腰长1.85m，桩径1.0m；

改装船（管径1m）则以不扩径方案进行试验。

1、等边三角形布置，桩间距2m，桩径1.0m；

2、等边三角形布置，桩间距1.67m，桩径1.0m；

3、试桩结果

根据试验过程采集的原始数据及分析结果，结合桩船的各项性能参数，最终确定了全面大规模挤密砂桩施工方案：

专业船舶：1、等边三角形布置，桩间距2.7m，桩径1.35m；

2、等腰三角形布置，底长2.7m，腰长2.12m，桩径1.35m；

改装船舶：1、等边三角形布置，桩间距2.0m，桩径1.0m；

2、等腰三角形布置，底长2.0m，腰长1.56m，桩径1.0m

3.2 砂桩施工工艺流程

（1）专业船舶施工工艺流程图

（2）改装船舶施工工艺流程图

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（3） 成桩工艺流程示意图及说明

1)砂料供应及检验

砂桩用砂采用1000t ～4000t 的运砂船运输到现场，取砂船及运砂船数量根据运输距离、施工需求量等相关指标确定。砂桩用砂质量要求如下：

① 采用中粗砂，含泥量不宜大于3%，砂料中可混有少量粒径小于50mm 的碎石。砂料按设计及规范要求批次进行检验。

②、砂石料的含水量：单双管锤击法成桩或单管振动法重复压拔成桩，砂石料含水量为7%~9%。在饱和土中施工时可以用天然湿度或干的砂石料。

砂料运输到现场后，根据船型及装备状况采用相应的上料方式：自行配置上料吊机的砂桩船，砂驳直接靠泊在砂桩船一侧，由砂桩船抓斗吊机将砂料分批装入储料斗；另可安排挖掘机在砂驳上给砂桩供砂。

2)工前水深测量

采用GPS 无验潮测量技术对砂桩区的海域进行水下地形测量，绘制原状泥面顶标高地形图。为保证测量数据的准确性，应选择水流、风向较好的天气进行测量。一般要求风速不得超过六级，波浪不得超过三级。

3)桩位计算及沉桩定位

1、采用陆上参考站及

2、砂桩套管接近泥面，

3、沉设砂桩套管进入

4、加压及持压施打砂

5、持压，上拔砂桩套管，

6、灌砂、加压施打砂桩

7、灌砂、加压上拔砂桩

8、加压振动回打扩径，

9、循环灌

砂、加压排砂形成砂

根据设计置换率要求（置换率为设计砂桩桩身总投影面积占所加固区域总面积的百分比），砂桩桩位尽量均匀布置，以达到较好加固效果。依据试桩试验的结果，结合每条船舶的砂管间距，以及砂桩布置形式等，得出砂桩的排距。砂桩桩位根据设计说明采用正三角形等形式布置。根据砂桩加固部位、砂桩船的管距和排距等参数，计算每根砂桩的桩中心坐标，导入砂桩船GPS定位系统。

砂桩船采用GPS测量系统定位（陆上GPS基站及船上3组GPS接受站组成），以确定船体在工程坐标系中的位置、方向和姿态，从而确定砂桩位置。沉桩定位时定位人员密切观察GPS系统显示的桩位偏差，保证在沉设套管时桩位偏差小于0.1D （D砂桩桩径）并小于100mm。同时在沉设过程中，通过调节砂桩船压舱水控制砂桩的垂直度，严格控制砂管垂直度在1.5%以内。

4) 松散砂料采用体积法进行计量，暂按1.30的充盈系数估算用砂量，一次上足或分两次投料。为达到对砂桩灌砂量的控制，需对每次上料斗砂量进行实测计量。

5)加压并开动振动锤，套管沉入将近设计底标高时，持压，拔管，进行端部处理，完成后持压将套管沉入设计底标高。

6)成桩过程：

a) 专业船舶：持续加压振动拔管，使土层中形成一定的砂柱，每次拔管高度以回打扩径成桩高度等于1m控制，提升高度1.9m，维持管内压力回打0.9m，使砂柱挤密压实扩径，直至达到 1.35m。该过程专业船采用砂面自动检测仪，跟踪管内砂面标高，并由施工人员操作和监控、记录。

b) 改装船舶：改装船端部管径为 1.0m，采用不扩径方案，套管达到设计标高完成端部排泥过程后，边振动边拔管下砂，拔管速度不超过2.5m/min，直至原泥面。

7) 完成该桩位后，移动机具，至下一桩。