浅海滩涂区水上振动挤密砂桩施工工艺

浅海滩涂区水上振动挤密砂桩施工工艺

发表时间：2015-10-14T15:50:58.507Z 来源：《工程建设标准化》2015年6月总第199期供稿作者：张效磊[导读] 中交二航局深圳分公司铲形活页桩尖的好处是是封口严密，张开可靠，管内回砂量较小，不易磨损，耐久性可靠性较好。

（中交二航局深圳分公司）

【摘要】本文以三亚崖州中心渔港护岸防波堤工程这一项目为依托，对以往的砂桩施工工艺进行改进，从整体上形成了一套完整的关于浅海滩涂区水上振动挤密砂桩的施工工艺，实现了砂桩施工过程中的过程控制。【关键词】浅海滩涂区；砂桩施工；质量及过程控制；工艺改进1．工程概况

三亚崖州中心渔港护岸防波堤工程内容主要包括：引堤、引桥、东防波堤、人工岛护岸。其中人工岛抛石护岸、东防波堤抛石堤身基础均采用振动挤密砂桩(水上)进行软基处理。2．特点、难点分析2.1 自然条件 1）施工区域为海上，施工作业面多位于浅海滩涂地区，水深较浅，大型施工船舶无法靠近，诸如国内有些工程项目(港珠澳大桥)引进的日本先进的、已成熟的大型打桩船无法在此海域内施工，所需桩船均要项目部依靠自身实际条件自行组织。 2）崖州湾水面开阔，施工海域无掩护，波高1m以上风浪天频繁，对打桩船定位、沉桩施工和采砂船取、喂砂等影响非常大。受天气、海况条件制约，海上作业难度大，可作业时间短，会对工程进度造成极大影响。

2.2 技术条件

砂桩作为本工程软基处理的主要施工措施，目前国外施工工艺比较成熟，国内尚未完善。本工程砂桩施工工程量约为60万方左右，且设计要求成孔后桩径为1.6m，实验达到标准贯入级数为15级以上，国内尚无此大面积及大孔径砂桩施工经验可循。3．施工设备选型及组装3.1 设备选型

主要设备为DZ90KS中孔双电机振动锤，其具体参数为：电机功率45×2 kw；静偏心力矩460 N.m；振动频率1050 r/min；激振力570 KN；空载振幅11.3 mm；质量6.5 T；允许拔桩力320 KN；允许加压力180 KN；外形尺寸2.4×1.60×2.2 m。

3.2 设备组装

每艘桩船均双桩机布置。根据桩位布置图中布桩间距有针对性地对各船只上的桩架距离进行调整。

桩机组一套主要由桩架、震动锤、钢管桩、卷扬机、发电机构成。喂砂、输料通过挖掘机挖砂至料斗内，通过输送带和溜槽料将砂料灌入桩管内。4．施工工艺及过程控制4.1 施工工艺流程

施工准备——测量定位，砂桩船铰锚就位——桩管就位——桩管内灌砂——振动拔管，复打，形成桩体——单根砂桩成桩结束。

4.2 成桩施工4.2.1 沉管至设计深度

启动桩锤电机振动桩锤，使桩管下沉至设计深度。桩管下沉入土后，严格控制沉入深度，确保达到设计桩长。桩管下沉过程中，应沿导向架，并始终保持同导杆平行，如发生桩管偏斜须及时调正桩管。

4.2.2 桩管灌砂

桩管插入到设计标高时，将溜槽插入桩管开始上料，上料时控制灌砂量，按照计算灌砂量的1.35倍进行灌入，直至灌满桩管。

4.2.3 拨管

向桩管内灌入定量砂料；提升1m，留振10～20s，在砂料重力作用下，桩靴底部活瓣张开(施工员应注意观察桩管顶部牵拉重锤的位置)，砂料随管提升注入孔内，按1.0～2.0m/min的速度提升桩管，边振边拔。下料不畅时，停拔留振，或下压反插后再提升留振，直至砂料灌入，为保证桩体完整、连续，桩径满足设计要求，提管过程中要多次复插，具体控制方法如下图1

图1单次灌满桩管后提升步骤示意图5．质量控制要点5.1 施工质量控制要点5.1.1桩位控制

桩位定位由于采用行业内较为成熟的《中海达海洋施工定位软件》，且经现场多次调试、校核，定位精度较高，完全满足施工精度要求。

5.1.2桩身垂直度控制

桩架采用可调节撑杆，砂桩沉桩前对桩管垂直度进行测量，如超过1.5%，则及时进行调整，以满足规范及设计要求。

5.1.3桩底高程控制

在桩管上每0.5米焊一刻度标志，在桩架上设置标志，沉桩时根据水位进行反算出桩管在桩架标志处的刻度读数，必要时配合卷尺测量，据此对桩底高程进行精确控制。

5.1.4电流控制

沉管过程中时刻控制施工电流，使施工电流保持在120A。如遇达到额定电流值仍出现沉管不能达到设计标高的情况，及时通报监理及业主单位，并与设计单位取得联系，征求方案。

5.1.5成桩桩径控制

成桩桩径主要根据喂砂量控制，桩管沉入至设计底高程后，根据桩长按1.6米直径（设计桩径）进行喂砂量计算，得出喂砂量，再根据桩管各开口位置的砂量进行组合，施工时根据实际总喂砂量进行反算，可得出实际成桩桩径。计算公式如下：式中：

6．施工效果验证

砂桩检验采用勘探钻孔，于砂桩桩顶进行钻孔，取原位土进行标贯试验。本工程砂桩施工共计21366根，目前已全部施工完成。按要求检测砂桩43根，标贯级数满足设计及规范要求，质量达到了预期目标，并经现场实际观测效果看，上部现浇挡浪墙无明显沉降，证明砂桩施工后地基加固效果明显。

7．经验总结及推广

7.1三亚崖州中心渔港项目位于浅海滩涂地区，水深较浅，大型施工船舶无法靠近，诸如国内有些工程项目(港珠澳大桥)引进的日本先进的、已成熟的大型打桩船无法在此海域内施工。项目部依靠自身实际条件自行组织施工船舶及施工设备，完善振动挤密砂桩施工工艺，将工序施工流水化，并在施工过程中进行了多项施工技术的改进，保证了工程的施工质量。在进度控制方面，完成了在台风季来临之前对人工岛的成功合拢，有效避免了工程遭受台风的危险。

7.2砂桩桩管在沉桩过程中，桩尖类型的选择是本工程施工中的重点。根据以往施工经验，多普遍采用传统的花瓣型桩尖。此种桩尖的好处是施加同等作用力下桩尖处的压强大，在面对地质层级比较高且地层相对均匀的情况下，能够顺利成孔，但是弊端是在施打过程中桩尖变形大，闭合性不好。本项目地质层级多为标贯级数10级以下，且粉质淤泥较多，且存在标贯在20—40左右的夹层。试施工中存在着同以往工程施工中同样的桩管内回砂量较大的情况（闭合性不好）。

工程采用的替代型桩尖-----铲形活页桩尖则有效的解决了这一共性难题，铲形活页桩尖的好处是是封口严密，张开可靠，管内回砂量较小，不易磨损，耐久性可靠性较好。在地质层级较低、且存在粉质淤泥的地层中，铲形活页桩尖可以有效阻止回砂，并防止淤泥堵塞桩

口，使砂能够顺利施打进入地层。其桩尖对比如下图2: