覃桂初

摘 要：水下挤密砂桩加固软土地基技术加固效果明显，可以快速提高地基承载力。文中结合某油田人工岛体建设工程人工岛的施工，对水下挤密砂桩打设的施工工艺和施工质量控制等方面进行总结和分析，以便更好地发挥水下挤密砂桩技术在类似工程中的重要作用。

关键词：人工岛 水下挤密砂桩 施工质量控制

工程概况

某油田人工岛体建设工程位于渤海辽东湾海域，工程包括三座人工岛，工程所处海域地基以淤泥和粘土层为主，其中B岛的淤泥和粉质粘土层的厚度分别为8.6m、6.0m ，C岛分别为5.1m、6.0m ，D岛分别为9.3m、10.5m。因地基基础较差，必须对靠泊体板桩周边的地基进行改良。根据设计文件，靠泊体周边地基处理采用挤密砂桩置换，进行软基处理。其中B岛处理面积为：266.5×23.6m2，共5448根；C岛处理面积为：208.1×23.6m2，共5016根；D岛处理面积为：217.7×23.6m2，共5256根；砂桩桩径600mm，间距1000mm，成正方形布置，挤密砂桩结构布置如图1所示。砂桩工程量见表1，砂桩施工主要设备配备见表2。

其主要的施工流程为：测绘布设桩位平面图——施工船机设备展布就位（砂桩船在测量指挥下抛锚就位，运砂船、灌砂装置就位）——移动多功能桩机，将插管对准孔位（拉紧提升杠杆，关闭插管下端的活瓣，检查砂质，复合桩位）。——下插自沉至原摊面（压制住活瓣开口，松开拉杆）。启动振动装置，打插至设计深度，留振20秒——启动灌砂装置即可进行灌砂作业（核实桩深，砂量）——启动振动装置，缓缓拔管（插管下端的活瓣在重砂垂压下便自动打开，形成砂桩。）——孔口处留振20秒——沉桩结束（并做好施工记录）——测量指挥移位至下一个桩孔——进行第二次作业流程。

施工工艺

1、施工定位

根据人工岛建设施工图设计文件的具体要求，布设桩的位置、桩的间距和桩的具体分布形式；桩位平面位置偏差：20cm。关于船体的定位，船体定位对施工质量有直接影响。首先确定岸上参考坐标，在坐标上装置好GPS 接收机，将平面图的坐标点与船舶空间控制点依次输入电脑，进行准确就位，其中一定要按照船体施工的空间划分船位，船舶位置的改变应进行及时调整。GPS 定位系统可以实行整船定位，适合全天候施工，所以砂桩施工质量能得到很好的保证。关于打桩机械定位，打桩机定位为机械定位，精度控制在1cm以内。施工前先要结合支柱间距和布置形式将总排数和排支数进行具体划分出来；再进行纵向定位，其中采取移动打桩机大平台；再次实施横向单支定位，采取移动小车平台。沉桩时电脑显示屏中跟踪实际桩位偏差，控制桩平面位置用绞动锚缆；桩管垂直度采用测斜仪进行测量，控制桩管垂直度以保证沉桩质量，在砂桩船施工时通过调整压仓水平衡船体可以，保证桩管垂直度偏差在允许偏差以内。

2、套管的沉桩

其中沉桩一般在海上作业很容易受天气剧烈的影响，因此要求所用采用的设备抗风浪性能一定要高，保证施工进度。在打设机械时用门架式的立柱结构，有效提高左右摇摆时的稳定性。在门架后座上设置可垂直调节螺杆，补偿因打桩机械移动引起的船体倾斜。活瓣式自动回位桩头设置在套管桩端部，沉桩过程中其可以自动进行闭合，管内砂在自重作用下可以自动开启以便拔桩过程的顺利进行，有效地阻止淤泥的进入。沉管施工过程中，将砂桩管打至需要加固地基设定的高程，一般采用振动的方式进行。大型振动锤振动沉管施工对象一般为深水大直径砂桩，可使砂桩管及周边土体处于强迫振动状态，从而使桩尖处土体抗力与管周土体摩阻力降低，桩管在振动力的作用下和自重作用下克服土体阻力逐渐沉到设计标高处。

3、灌砂

砂桩船一般用干法灌砂，首先将沉管降到设计的高程，再集中进行灌砂过程。砂桩上料斗提升时过程中，一定要保证和拔管同步，可采用边灌砂和边拔管施工工艺，以提高砂桩施工的效率，为了砂桩的施工密实度，施工工程中一定要保证管内砂面高于桩尖6 m。关于短桩可以采用一次沉管到设计高程，然后再进行集中灌砂的施工工艺；当达到设计的标高后，套管可以用卷扬机提升上料斗至砂桩管口处进行下料的工艺步骤。在上料斗侧面设置附壁式振捣器，在下料时务必要开启振捣器，以便于下料过程的顺利进行。根据砂桩设计要求的灌砂量，进而确定计算需灌入的总砂量，再根据实际的进砂量进行合理调整；施工过程中的具体拔管速度必须要小于2.0m/min。；含砂桩用砂需采用中粗砂，泥量不得大于5%；如按现场试打确定的灌砂率，桩顶高程未达到设计高程，需要调整每米的灌砂量，施工前应该对计量料斗具体指标进行校核。

4、振动拔桩

拔管前和灌砂后应仔细地检查蝶形桩尖活页牵引钢缆质量，拔管时在孔底一定要留振20s，然后拔起50cm-100cm，再次留振20秒 使活页打开，为了均匀地振动拔管要采用边拔边振的方式进行施工，拔管速度一般为2m/min，同时砂桩管每拔2 m，检测一次管内砂面的标高，以便较好地进行控制砂桩连续性与均匀性；当砂桩管尖离砂垫层顶面约2 m后一定要留振20秒，以保证砂桩顶部密实度。砂桩施工中：不允许中断、脱节、缩径、陷口，符合设计标准。在砂桩管拔出砂垫层顶面前，一定要保证砂垫层和砂桩桩顶相连，同时必须检测管内砂面高程。

施工质量控制

1、桩位控制与桩身垂直度控制

沉桩前应进行试打根据水流、风速、船型等条件确定桩的具体参数，然后准确地定位桩位。在施工前一定要对测量定位系统进行比测。下桩前调整砂桩管的抱桩器；调整船舶的压舱水以确保船体水平。

2、桩灌砂量的控制与桩尖高程

进行沉管施工时用的振动锤应根据具体的地质条件、桩长、桩径进行试验确定，选择锤型以确保沉管施工过程的顺利进行。在沉设过程中砂桩管处于密封状态，可在砂桩管适当位置设置小孔消除浮力作用，便于沉桩，确保桩尖顺利进入设计高程。砂桩管沉设过程中必须确保桩管底部的活页关闭防止淤泥进入桩管影响砂桩桩尖的高程。沉桩过程中，当桩尖接近设计桩底高程时，停止下沉留振20秒即可停锤。当设计桩尖土层顶面高程发生异常，如桩底高程和设计高程不等，按设计要求留振时间，其下沉量小于30cm/min，即可停锤。采用从桩管顶口下放测绳的方法进行检测，检查砂桩管底是否进泥。进行灌砂过程中保证桩管底部无泥；若桩管内存有淤泥就地拔起砂桩管，排除施工故障后才能重新进行施工。

砂桩施工前应试打后，进行合理调整，确定砂桩施工现场的用砂量。砂桩管振沉后，按试打结果确定每延米的灌砂量。严格控制灌砂量计量的精度，确保砂桩用砂量满足设计要求。为保证砂桩的有效高度，灌砂量要保证有一定富余量。

3、桩管施工时的速度控制

桩管沉至满足加固深度，按设计确定的用砂量灌砂施工。桩管起拔前河砂量到位后要振动20 秒，并且保证以2m/min的速度均匀进行提升。当起拔至桩顶高程时暂缓提升桩管，再留振20s，确保桩顶的砂桩密实后再往上提升。

结 语

水下挤密砂桩的施工水平已可以施工成桩直径1.6m-2m，最大置换率近70%。水下挤密砂桩施工工艺在某人工岛地基加固处理施工中得到了全面实施，取得良好的处理效果。人工岛采用水下挤密砂桩对地基加固的实践表明，水下挤密砂桩有效地防止砂土的液化，起到置换和排水的作用，并且经济成本低等，在水上建设工程中具有广泛的发展前景。

参考文献：

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（作者单位：广东国信工程监理有限公司）