摘要：越南河内至海防高速公路工程第八标段的程路线经过地区，地势平坦，河塘密布，主要为水田耕作区，地下水位较高。原地表以下地质组成由黏土粒、沙、灰沙砾和带有植物残留
4006-054-001 立即咨询发布时间：2022-10-05 10:06 热度：
摘要：越南河内至海防高速公路工程第八标段的程路线经过地区，地势平坦，河塘密布，主要为水田耕作区，地下水位较高。原地表以下地质组成由黏土粒、沙、灰沙砾和带有植物残留的黏土。挤密砂桩用于加固软土地基上的基础工程，与砂井桩的施工方法大致相同，挤密砂桩加固软基，能起到以下三个作用：挤密作用、复合地基作用、排水通道作用。
关键词：挤密砂桩 施工工艺 质量控制
一、施工机械及材料要求
(一)施工机械
1.振动沉管桩机
挤密砂桩施工选用ZJ--90走管式振动沉管桩机，此机可用于振动沉管成孔的砂桩、碎石桩、夯扩桩、混凝土灌注桩等一系列桩基工程施工，它具有结构简单、坚固可靠、操作方便、使用灵活等特点，其立柱采用多节组成，可根据施工时沉桩深度要求进行组装，配有两台双筒卷扬机，可自行起架和实行前后左右移架;配挂的双电机振动打桩锤，除具有普通振锤的功能外，对不同土质具有很强的穿透力。
2. 振动锤
振动锤为沉管下沉的主要动力，对填料起密实作用，振动锤是减少沉管自身的摩擦力以便把沉管打入地里的振动设备，拔管时也是同样的道理，此外振动锤还提供一定的振动力以避免发生砂料造成拱形、堵塞的现象及对砂料起夯实的作用。
3.空压机
其主要作用是在沉管上部注入压缩空气，输送及压缩填充料至孔底密实。
4 .发电机
主要用于维持设备正常运转的动力源，以及辅助工作、夜间施工照明等用途，本次采用的是中国江苏扬州东亚电力设备公司生产的电动移动式发电机发。
5. 装载机
用于砂桩上料，运输及装载填充砂至料斗，提高上料速度，本次配备的装载机为中国柳工ZL50C装载机。
(二)材料要求
1.挤密砂桩施工所需要的材料开工之前需要进行取样检测，检测结果必须达到规范要求，并得到工程师的允许，才能应用的挤密砂桩施工过程中。
2.用于挤密砂桩的砂材料不应含有土块、有机物或其他有害物质。
3.用于SCP材料应符合以下要求：所使用的砂必须是中砂或粗砂;有机物含量小于5%;直径大于0.25mm的砂粒大于50%;直径小于0.075mm的砂粒小于3%;渗透率大于5×10-3 cm/sec。
二、施工工艺
(一)工艺介绍
1.挤密砂桩用于加固软土地基上的基础工程，与砂井桩的施工方法大致相同，挤密砂桩加固软基，能起到以下三个作用：
(1)挤密作用：靠振动力将桩间土挤密，在挤密桩间土的过程中，砂桩本身也得到挤密;
(2) 复合地基作用：由于密实的砂桩与桩间土共同构成复合地基，复合地基承载能力有较大的提高;
(3)排水通道作用：挤密砂桩与砂垫层共同组成一个良好的排水通道，通过路堤的预压，使地基得到固结。
2.施工原理是按照设计深度和间距打套管的方法形成砂桩，将管中的砂从管底部带有活瓣管靴的钢管沉入地下预定深度，然后引入压缩空气，边振边提或提提停停，将管中的砂从管底端活门压出并不断补充，直至形成挤密砂桩体。
(二) 施工准备
1 .路基清理及整平，保证平坦度以便挤密砂桩施工时机器设备移动。
2.施工便道畅通，以保证施工设备集结和施工物资材料运送。
3.按照施工图纸及尺寸，在挤密砂桩施工位置拉线定样及做施工面积标记，用全站仪定位挤密砂桩区域各控制桩点的位置。
4.施工范围周围必须做好有效的排水设施。
(三)设备安装
1. 各个机械设备及安装工具将集结在工地上。
2. 准备设备燃料及各种机油。
3 .安装导杆主臂起重机桁架。
4. 安装电线。
5. 安装空气压缩系统。
6. 检查各个部件之间的连接、电线、空气压缩之间的连接。
7 .检查套管阀门、空气压缩阀门、保险丝及电开关。
8. 使用铅垂调整垂直度。
9 .系统尝试运行。
(四)挤密砂桩试打
1.试桩目的
(1) 检查及确定挤密砂桩施工设备的能力。
(2) 通过室内试验及现场试验的方式确定松散砂及密实砂之间的转换系数，以便比较(各种挤密砂桩使用材料)实际施工与计算之间的不同。
(3) 确定套管内直径及挤密砂桩直径之间的体积转换系数，便于以后的砂桩观察工作。
(4) 在按照设计长度及保证最佳密实度的基础上，确定理论上及实际施工中需要灌入砂井的用砂量。
(5) 确定现场挤密砂桩施工中打井时需要观察的参数，便于以后观察。
2.工作程序
(1) 检查施工工作面：包括检查排水层的形状尺寸、排水层顶部高度。
(2)挤密砂桩定位：按照设计资料，使用全站仪及尺进行定位并使用竹签做标记。
(3)打入套管：启动机器、套管定位、使用铅垂检查套管的垂直度、使用钢尺检查套管的长度、使用振动锤打入套管。
(4)确定挤密砂桩的深度：使用振动锤把套管打到指定的深度，根据设计资料决定井尖的深度，检查已经使用振动锤打入地下的套管长度。
(5)计算挤密砂桩用砂量：
使用公式：Q =π×r2 ×L×Rv
其中：Q：挤密砂桩用砂量
r：套管半径(m)
L：砂桩长度(m)
Rv ：1.3，(砂桩内砂的换算系数，此值为暂定值)
(6)套管倒砂、振动套管施工： 使用量砂斗进行检查、计算，然后装载机运输砂到运砂车中，并向套管中装满砂，开始一边振动一边压缩空气及慢慢以10s/m的速度拔管，还有大约5m的空位要补充砂，直至用完计算好的用砂量。当完成一根砂桩工作之后，桩顶至少要露在砂垫层30cm之上。
(五)挤密砂桩施工
挤密砂桩施工工艺程序为：原地面清理→测量放样→机具定位→桩管沉入→加料压密→拔管→机具移位。
施工前，按坐标网系在控制点的基础上先用全站仪放出路基两侧纵向控制桩，再根据桩位布置图用钢尺逐桩放出桩位，并用竹签定出每个砂桩位置。放样后全面核对桩的位置、数量及布桩形式，确保桩位准确。在砂桩施工前将其拔掉并收集起来，不得随意丢弃。此项工作必须在施工前一天进行。
1.施工过程
(1)桩机就位：首先检查桩机的平整度和桩管的垂直度，检查时采用全站仪按水平、垂直两个方向进行检查、调整，保证桩身的垂直度满足验标要求。进行桩位检查时，套管横向、纵向移动，使桩尖与桩位对中，桩位偏差满足验标要求。
(2)启动桩锤电机振动桩锤，使桩管下沉，套管下沉入土后，严格控制沉入深度，确保达到设计桩长。套管下沉过程中，应沿导向架，并始终保持同导杆平行，如发生套管偏斜须及时扶正套管。
(3)灌砂：套管插入到设计标高时，开始上料，上料时控制灌砂量，按照设计砂量的1.1～1.2倍进行灌入，若套管中一次装不下所要灌入的全部砂量，可以在振动挤密过程中补足。向管内填砂的同时，向管内通入压缩空气，利于砂排出桩外，若排砂不畅通时，可适当加大风压，但当拨管快拨出地面时，减少风压，防止砂料外飘。
(4)拨管、桩管下沉：第一次把套管提升80-100cm，提升时桩尖自动打开，套管内砂料流入孔内。按规定速度降落桩管，振动挤压15～20s(观察料斗中砂料变化，如砂料不减少，说明桩尖没有打开，要继续提升套管，直到桩尖打开为止)。
(5)在孔口部位进行反插。同时，应在1m深度处进行额外的一次1米提出和再贯入。技术规范要求深度小于3米时套管的提出高度3米，再贯入深度2米。地面至深度3米位置套管的提出高度1.5米，再贯入深度1.0米。
(6)套管内部的砂高度与套管端部之间的距离应保持在超过1.5米。
(7)完成该桩灌砂量，套管提至地面，套管移到下一桩位。桩头部位1m深度以内要钎探密实。
(8)在砂桩施工过程中如果遇到障碍物打不下去要及时向工程师上报，并在50厘米范围内的邻近位置重新打。如果在附近的位置继续打桩，仍然与设计的不相符合，则请示工程师及业主的意见。
2.确定参数
(1)套管的长度：
根据打桩机的地面标高按照以下公式计算确定套管的长度。
L = H1 – H2 + 0.5加长 (m)
式中： H1 为打桩机占地的地面标高。
H2 为井尖的标高
(2)套管的直径及厚度：套管尖头的外径应小于该井的设计直径，根据其他标段实际施工情况，选取直径为500毫米即可满足规范要求。套管的直径等于或小于井尖，最好小于井尖，因为能减少打管和拔管时的摩擦。套管的厚度要厚，以保证套管的稳定性及耐用性，一般厚度在10～12毫米。
(3)计算每根井的用砂量：
每根井所用的砂量计算如下：
V=50.03× L/100 (m3)
式中： V 为每根井的砂料体积
50.03为每100米砂井所用的砂料体积。(已经包括对直径700毫米的挤密砂桩进行压实的损耗量)
L为井的设计长度
S=Ap• LDs/1+e(1+0.01w)，式中
S 填砂量以重量计
Ap 砂桩的截面积
L 桩长
Ds 砂料的相对密度比重
w 砂料的含水量 %
e 地基挤密后要求达到的孔隙比
(4)套管内的砂料长度：
当砂料从装袋机倒入砂斗时，通过砂斗的止回自动阀门将砂料涌入套管中。根据运砂车辆的体积 (V)推算出来套管中的砂料长度：H = V / (π×r2)(m)
式中： V ：运砂车辆的体积 (方量)
r ：套管的内径(米)
H： 套管内的砂料长度
3.挤密砂桩长度检测
在上述所计算的基础上，在桁架套管管身上做好标记，以便在打到标号位置时套管尖头的标高能够满足设计要求。
工程师可以检测套管内的实际长度，在套管被打入设计的标高时应暂停，用钢尺通过气压机上面的开口深入套管管身里面得到检测的准确数据。
4.现场检查
挤密砂桩完成后应在现场进行检查桩网的尺寸、砂桩的直径。随机取四根砂桩以进行尺寸的检测。直径检测是在任何桩位挖开桩头用钢尺测量直径。
5. 注意事项
(1)挤密砂桩使用的材料砂的颗粒成分十分重要，要严格控制质量。砂料使用前，要将样本和试验结果递呈监理审批。
(2)结束一个施工过程，应及时整理施工报告：施工位置，施工时间(开始、结束)、施工的砂桩数量及每个砂桩的深度。
(3)遇到硬地层要及时通知工程师。
(4)砂桩位置误差小于10cm。
(5)砂井的竖直度误差不超过2~3%。
三、 施工质量控制
(一)总体控制
从工程一开始就做好质量策划，建立质量岗位责任制，把工程质量目标层层分解到各部门，从管理、试验和检验三个层次把关，在人员、设备、材料、工艺、环境五个方面采取一整套切实可行措施，确保施工质量，加强过程控制。
1.人员保证：选派懂技术会管理的专业技术骨干，充实各关键技术岗位。
2.技术保证：进行深入的踏勘和调查，制定切实可行的施工方案，逐级进行技术交底。认真执行技术规范，做好施工记录。
3.材料保证：原材料必须经检验合格后方可使用。
4.机械设备保证：确保机械设备的完好率，定期维修、保养。施工期间各种施工设备不得调离现场，满足施工要求。
(二)控制要点
1.砂料控制：砂料进场前按验标要求进行检验，要求为级配良好的中粗砂，其含泥量不得大于5%。
2.要严格控制投砂量，砂的含水量，若灌砂量不足，砂的含水率不佳，就会引起成桩桩身密实度不足，引起疏松现象。
3.砂桩的施工顺序: 施工采用间隔跳打的顺序施工，施工推进按先打第一排的各桩，接着向前推进隔一排打第三排的各桩，然后再退回一排打第二排各桩，以此类推。避免相互间震动影响砂桩质量。
4.桩长及拔压管控制：桩管下沉前，在桩管上用红油漆做好满足设计和工艺参数的高度控制线，施工时严格按照此操作。
5.断桩是施工中常见病害，造成的原因有反插深度有误、塌孔、卡管活页打不开等。要严格按工艺性试桩提供的技术参数及成桩步骤控制拔管高度和拔管进度，否则易出现断桩，不能保证桩身的连续性。要经常整修活页，使活页开启灵活打开，防止卡管。
6.全过程实行旁站监督，严格控制桩身垂直度、桩位偏差、桩长及砂料灌入量，作好施工记录，并按照验标规定的检验数量和检验方法对其进行检验，确保桩的质量满足设计要求。
7.在施工过程中发现异常情况,应及时反映给工程师，并会同有关的技术人员协商处理。
参考文献
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[2] 闻淑芳 挤密砂桩在软基处理中的应用 《铁道技术监督》 2005 第6期
[3] 《地基处理手册》编写委员会 地基处理手册(第二版) 北京:中国建筑工业出版社 2000
[4] 蒋军、挤密砂石桩复合地基性状分析[硕士论文] 杭州:浙江大学 1996
[5] 关于施工质量管理的第209/2004/ND-C号决议 越南政府2004年12月16日发文
