挤密砂桩在陆域软弱地基施工中的应用

王康宏

摘 要：砂桩施工主要用于建筑、水利等工程中的松散沙土、人工填土、软性粘土、杂填土等，提高地基的强度与稳定性，避免或减少沉降量。本文对海口港新海港区汽车客货滚装码头一期工程后方陆域软弱地基的挤密砂桩加固处理施工进行介绍，并根据相关检测试验检测挤密砂桩施工的效果。

关键词：挤密砂石桩 标贯试验 拔管 地基施工

1.挤密砂桩

挤密砂桩是在地基中沉入桩管，然后边拔边灌入砂，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，以提高软基抗剪强度，减小沉降量，加固软土地基的固结，提高地基的稳定性。当前国内外的桩基建设工程中多数施工均会采取挤密砂桩，在海岸陆域软弱地基施工中应用最为广泛。

2.挤密砂桩在软弱地基施工中的应用与分析

本文的挤密砂桩施工主要是针对海口港新海港区汽车客货滚装码头一期工程，该工程的陆域总面积是33万㎡。在该工程的地质勘查中可知，该陆域范围为复杂的软弱土层分布，有淤泥、混间砂层、粉细砂等，其厚度为3～8M左后，土层具有较高的压缩性，只有通过地基的加固处理，才能满足后续的建设需求。根据规划、设计要求和地基处理方案，要将地基处理划分4个区域，分别是A、B、C、D区，需处理的地基总面积是30万㎡。C区采取挤密砂桩施工，其面积是2.5万㎡，通过计算，要设立39366根砂桩。

2.1挤密砂桩施工设计布置

根据有关地基处理范围要求，挤密砂桩的加固范围必须要比基础宽度大，各边放寬在1～3排桩以上，并且要大于等于0.5m，部分特殊工程要求要超过基础宽度的1.2倍。为防止砂层液化，各边的放宽量要大于等于处理深度0.5倍。经设计计算，砂桩桩径=0.5 m，桩距0.8 m。具体的施工平面图、砂桩平面布置如图1，图2。

2.2挤密砂桩施工工艺（如图3）

2.3挤密砂桩施工工艺控制

2.3.1前期技术准备

首先要详细阅读工程地质勘察报告，掌握本作业区的水文、地质情况进行。其次要认真审阅施工图纸，通过图纸会审，掌握图纸和设计文件中的地基加固的要求。第三，根据现场情况，做好挤密砂桩施工方案的编制工作，组织工程部技术人员、操作人员进行技术交底。第四，进行测量放样工作，包括交底、复测及检查等工作流程。第五，需要通过典型施工后再进行砂桩施工，以便确定砂桩的拔管速度、投料、电流值、砂含水量等施工参数。

2.3.2现场施工前的准备工作

砂桩典型施前清理场地上的障碍物，进行场地平整，将前期施工所用的中粗砂备足堆放好，一般要堆放在密砂桩施工区边界线旁边。布置好现场施工用电，根据用电需求，配置6×300 kW的发电机组，用于桩机、现场照明等。

2.3.3施工步骤

①平整场地和测量放样。根据设计标高要求，对现场使用装载机进行平整作业。接着对现场进行测量放样，仪器为GPS 测量仪，将桩位用小竹签标记出来，并绑上红绳，用于施工中的复核桩位。

②桩机就位与下沉桩管。对桩机的平整度、桩管垂直度进行检查，桩位水平偏差是否小于等于套管外径的0.3 倍，套管垂直度偏差是否小于等于1.5%，否则为不合格。接着将桩靴尖对准桩位，让桩锤自重下沉桩管，当下沉到 1～2 m时才启动振动锤，这样能避免或减少桩位偏差。

③加料。当桩管插入至设计标高，即可以加料。

④边振边拔。边振边均匀缓慢拔出桩管，拔出的同时往桩管打开水泵灌水，加强砂桩的密实度，速度是1.0～2.0m/min，每0.5～1.0m就要留振20～30s，并反向插入土。提升与反插速度应均匀，由深到浅的反插，确保足够的桩长和灌入砂量。沉管每提升 0.5～1.0m反插一次，直至桩管拔出地面。

⑤移桩。移动桩机，至下一桩位同样施工。

⑥回填。由于砂桩具备竖向排水功能，当铺完垫层后，施工区域会发生固结沉降。对于复测时发现需补填的，应采用中、粗砂进行分层碾压补填。

⑦铺设砂垫层。若施工现场在砂桩施工后出现隆起情况，应推平场地再铺设中、粗砂垫层。铺设垫层应清除杂物或者泥浆。

⑧在整个施工过程中，要要做好各步骤施工的检查记录，具体有每一桩段的砂料填充量、桩管的往复挤压振动次数与时间和升降幅度与速度，此外还要校核各工艺参数是否符合要求。

⑨检测评定。在通过质量检测后，发现与设计要求不相符的砂桩质量问题，必须补救措施，例如加桩等，在补救措施完后要再一次检测评定，直到合格通过。

2.3.4施工质量控制

①沉桩时桩管竖直度不够，或受邻桩振动影响，容易引起已成桩倾斜。因此成桩时要经常校正桩管竖直度，相邻桩应间隔跳跃施工，避免相互震动影响。

②确保成桩的灌砂量满足要求，若灌砂量不足，砂的含水率不佳，就会引起桩身密实度低，甚至出现地基疏松、下沉等现象。

③沉桩时遭遇局部硬土层或孤石，处理不当也会造成桩长不够。最好的处理方法是即时停机，在桩位旁边试打，确定硬土层范围，以便确定变更桩位接着沉桩。

④投料不合理、反插次数和深度有误都会引起桩缩径，必须确保投料比例、反插深度和次数满足要求。

3.挤密砂桩施工处理效果3.1外观检测

成桩7天后，进行地基开挖检测，开挖深度1m，主要检查桩径、桩距等外型尺寸是否符合设计尺寸，同时观察其桩体成形情况、桩身是否圆顺。

3.2抽芯检测

在施工结束间隔1-2周内进行，采用N63.5标准贯入法检测桩身及桩间土的挤密效果，以不小于设计要求的数值为合格。标准贯入试验以桩数的1%控制，孔位随意布置。

桩体标准贯入试验N63.5≥18击。

3.3标贯试验

通常标准贯入试验捶击数是判别砂土是否液化的标准，因此，在挤密砂桩施工前后，试验段均进行行标准贯入试验。将实际施工效果和前期数据进行对比，从而验证挤密砂桩施工是否对软弱地基有所改善，是否提高了地基承载力。挤密砂桩施工前后标贯结果如表1所示。

从表格中可以得出，地基处理前的平均标贯击数是13.2，其承载能力较差，容易发生砂土松脱、沉降现象。在挤密砂桩施工后，平均标贯击数是19.4，其击数增幅达到47%，砂桩地基的承载能力得到有效提升。

4.结语

综述，通过对软土地基进行了挤密砂桩的成桩施工和试验检测，土层密实度有不同程度的改善，有效加固了地基承载力，降低了地基沉降的风险。

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