陆上打桩机组在水下挤密砂桩施工中的应用

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。

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。

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。

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。