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1、深水大管徑砂樁施工工藝及質量控制林福裕1，鐘永松1,楊梅2（1.中交水運規劃設計院有限公司，北京 100007；2.水利部淮河水利委員會治淮工程建設管理局，安徽 蚌埠 233001)摘要：結合洋山深水港區西港區碼頭工程接岸結構砂樁的施工實踐，深入剖析砂樁施工工藝，論述深水大管徑砂樁的施工技術及質量控制要點，指出該工藝中所采用的雷達物位計穩定工作的必要性,強調施工時砂樁端部處理、拔管成樁質量控制的重要性;最后根據工后砂樁質量檢測及目前駁岸棱體的穩定情況,對大管徑砂樁的地基改良效果進行定性的評價，并對工藝改進空間作一定程度上的展望.通過經驗總結，以期此文能為類似工程提供借鑒.關鍵詞:砂樁；大管徑；2、質量控制；雷達1. 工程概況洋山深水港區西港區碼頭工程位于小洋山二期工程西側，東海大橋進港海堤顆珠山大橋以南.碼頭結構擬采用高樁梁板式結構，接岸結構采用斜頂樁板樁承臺結構形式,并在板樁墻后拋石至高程+3.8m形成厚度約為1012m的駁岸擋墻減壓棱體，而該區域為海上深厚軟土地基，加上后方將會是大面積高拋填砂形成的陸域堆場，則高荷載作用下,該土層必將產生很大的變形,包括主固結沉降變形、側向變形、次固結沉降變形,這些變形將直接影響擋墻駁岸結構的沉降變形及整體穩定。為減少地基發生差異沉降和總體沉降,避免快速加載時出現地基破壞的情況出現，設計采用水下大管徑砂樁進行地基加固。砂樁在軟土地基中的置換和排水作3、用,可以有效提高軟土的抗剪強度,縮短軟粘土的排水固結時間，并與軟粘土形成復合地基，增大地基強度,提高軟基承載力，最終達到滿足駁岸棱體穩定性的目的。駁岸棱體結構如圖1：圖1 駁岸棱體結構圖2. 加固區域原地質概況2加固區域軟土層普遍發育，淺部普遍分布厚度較大的淤泥質粘性土層,疊加厚度具大，一般為1537m，該層標準貫入試驗擊數一般為12擊，工程地質性質差,為高含水量、中高壓縮性、靈敏性軟土，為不良地基土層。土層主要組成為：1) 灰黃色淤泥質粉質粘土（1）:新近淤積，飽和流塑狀,工程性質極差，分布高程+3。013。49m，厚度為10.719.7m，實測標準貫入試驗擊數一般為1擊；灰黃灰色粉細砂透鏡4、體（1t)：新近淤積，飽和松散狀，砂質不純，工程性質差，分布高程+0.51-16.25m，厚度為0。810。3m,實測標準貫入試驗擊數一般為15擊，個別69擊.2) 灰黃灰色砂質粉土(2）：飽和松散狀，工程性質一般，分布較少且厚度較薄，實測標準貫入試驗擊數一般為16擊,個別810擊。灰黃灰色粉細砂（3）:飽和，松散，工程性質一般，分布較少且厚度較薄，實測標準貫入試驗擊數一般為27擊。3) 灰黃灰色淤泥（11）:飽和流塑狀，土質均勻，工程性質差，厚度為1.59。3m，實測標準貫入試驗擊數一般為1擊;灰黃灰色淤泥質粘土（12）:飽和流塑軟塑狀，土質均勻，工程性質差，厚度為1.524。5m，實測標準5、貫入試驗擊數一般為12擊；灰黃灰色淤泥質粉質粘土（2）:飽和流塑軟塑狀,土質稍均勻，工程性質差，厚度為1.521.2m，實測標準貫入試驗擊數一般為13擊.3. 設計參數及施工工藝1) 結合砂樁實驗典型施工和一三期砂樁施工的經驗論證,四期砂樁設計參數為：根據地質情況分區，主要以設計標高控制,為-33。0-38.0m,以基本打穿1-2或2土層為主;設計樁徑為1.0m；設計面積置換率為25%35；設計灌砂量不少于1.15m3/m;拔管速率不大于1。5m/min；砂料為含泥量小于3%的中粗砂。在沉樁前，加固區域拋填2.0m厚的袋裝砂墊層作為橫向排水通道。2) 施工工藝：主要以某單位研發制造的砂樁船為機6、具，能以3管同時進行施工，船機作業系統示意如圖2：圖2 砂樁作業系統示意圖主要包括：提升系統、振動系統、加壓系統、加砂系統、定位系統及電腦操作系統等工藝流程示意如圖3：必要時施工準備（包括工前測量）船 機 就 位砂料檢測砂源組織測量比對、定位運砂到場入泥前加壓排水加砂至提升斗振動入泥約5m樁管自重下沉提升料斗、加砂2斗加壓、振動沉樁至設計標高端部處理（排泥）振動拔管、加砂加壓振動復打稍提升樁管排泥灌砂量驗收砂樁檢測圖3工藝流程圖4. 深水大管徑砂樁成樁關鍵性質量問題砂樁的成樁過程中工作環節較多,涉及一些關鍵點必須控制，否則難以達到預期的砂樁地基改良的效果.經過對工藝的深入研究及現場旁站控制，現7、將深水大直徑砂樁的質量控制關鍵點歸納有:1) 砂樁在進行地基改良過程,作用其一即是作為軟土層的豎向排水通道,砂料控制至關重要.2) 砂樁平面位置及高程基準采用GPS RTK（后面簡稱GPS）進行定位，其準確性直接影響到按圖施工的準確性和后期砂樁檢測工作，即在深水潮流下鉆桿定位到1.0m直徑砂樁難度較大，則亦應按工前排列的樁位坐標進行準確施工。3) 成樁過程,應控制好端部處理，排泥不完全將造成已沉樁至設計標高的假象,實則未然。4) 拔管過程,容易由于拔管過快或管內下砂異常，導致砂樁斷節，造成嚴重的質量問題，砂樁將降低甚至失去排水通道的作用，地基改良效率大受影響，應杜絕此況出現。另外砂樁的作用其二8、即是置換,密實砂樁取代同體積的軟弱粘土，與軟土形成復合地基共同承擔上部荷載1,則為控制砂樁的密實性及不縮徑，嚴格控制砂樁灌砂率也是質量關鍵點之一。5. 深水大管徑砂樁成樁質量控制在生產實踐過程中,特別是在深水厚泥的海域運用，目前該工藝在我國正處于不斷完善的過程，也使質量控制具有一定的難度.為了抓住質量的關鍵,首先應認真研究工藝、了解船機設備的運轉，全面掌握加固區域的地質情況，熟悉設計參數及要求，然后回歸到現場生產中，逐步抓重點嚴控制:1) 為保證樁體的排水性能,須嚴格控制砂料質量，本工程采用中粗混合砂，粒徑大于0.25mm的顆粒質量大于總質量的85，且粒徑大于0。5mm的顆粒質量大于總質量的39、5%，不均勻系數13，含泥量小于3。按規范要求的批次對進場砂料進行檢測，生產過程若發現砂料質量異常時,現場要求暫停使用，立即取樣檢測，然后根據檢測結果決定繼續使用與否，以此做到全過程砂料滿足設計規范要求.2) 為控制砂樁施工的正位率，施工前，必須組織對船只GPS定位系統進行比對，即在陸上控制點架設一臺全站儀,樁管放置棱鏡進行比對，并根據船只零點進行數據轉換后，與GPS系統提供的砂樁樁位數據比較,以此校核GPS的準確性：平面位置允許偏差20cm4，高程允許偏差10cm.比對工作按每周一次的頻率進行，形成常態管理工作.另外在施工過程中,如遇GPS失鎖現象，應暫停施工，待GPS定位系統恢復正常后方可10、繼續施工。3) 砂樁端部處理質量控制是重點，而樁端排泥的完全性，主要取決于樁管頂部雷達物位計(以下簡稱雷達）的正常工作,準確反映樁管內泥面（或砂面)標高SL,然后結合樁端標高GL,計算機自動生成管內泥柱長度L，即有L=SLGL。操作手可以據此邊給樁管施加壓縮空氣邊緩慢拔管,在壓縮空氣壓力、振動錘激振力及稍拔管三者作用下完成排泥工作.在樁管留振20s,確保樁底的密實后,開始進入拔管成樁作業環節.4) 拔管成樁時,為防止砂樁出現縮徑、斷節等嚴重質量問題，則首先應控制灌砂率及灌砂量，計算機根據設計灌砂率、砂墊層頂面標高及樁底標高得出砂樁總灌砂量，據此進行總體上控制；過程根據儀顯管內砂柱長度變化情況，11、進行拔管速度及長度的控制,理想狀態下應是砂柱減少量與拔管量至少同步，即LSL-GL，而在施工過程中，由于操作手不熟練，或者管內下砂異常等因素，均能導致樁管超拔，出現砂樁縮徑、斷節的問題，則必須進行復打，然后重新拔管成樁.通過循環加砂、加壓和振動拔管成樁，當樁端達到砂樁頂標高時再留振20s，保證樁頂的密實性，成樁后，移船進入下一組砂樁施工。以上3）、4）為施工過程質量控制重中之重,從下管到排泥，到拔管成樁過程，都應密切關注SL數值，其準確性直接影響到砂樁質量,SL數值由雷達物位計(以下簡稱雷達）測量經計算機處理獲取，目前所用雷達主要適用于靜態料倉內物料標高的量測,而在砂樁工藝中運用時，受振動錘激12、振力及壓縮空氣的共同作用，加上海砂具有一定含水量,在該環境下裝設于樁管頂部的雷達的測量精度會受到影響，特別是雷達防塵罩被水蒸氣霧化后，吸附細砂，致使出現雷達信號大幅度波動、失去信號的現象,則需暫停施工，對雷達防塵罩進行檢查維護，待雷達準確測量后再行施工。施工過程，樁端GL數據主要由樁身架附的細鋼絲繩在測距編碼器的作用下，經計算機處理后顯示,而由于振動錘的激振力作用強烈，會造成GL數值失準，則應定期對GL進行比對，若是比對結果與GPS高程值有較大差別（本工程按20cm控制），則應重新設置GL原點，確保數據準確.除此之外，應保證空氣壓力傳感器正常工作，據此可以控制管內空氣壓強，在保證下砂順暢的情況13、下，避免由于加壓過大致砂料樁管中噴出，保證砂樁施工質量，減少砂料浪費.6. 加固效果砂樁施工完成后，為進一步了解砂樁施工質量情況，采用鉆孔取芯和標準貫入進行試驗檢測，主要檢測樁身連續性和密實度。在加固區域內隨機抽取13組樁進行檢測3：1) 根據砂樁檢測報告內取芯檢測結果:砂樁樁身連續、完整，砂樁實際標高與設計標高基本一致；樁頂和樁底標高與施工記錄中樁頂和樁底標高基本一致.以取芯砂料進行顆分試驗，砂顆粒以0.52mm的粗砂為主(含量45%50%），局部為0.250.5mm的中砂（含量3040），其余為2mm以上細砂礫（含量10%左右）和0。25mm以下粉細砂（含量10左右），質量滿足設計要求.214、) 根據標貫檢測結果，砂樁樁身的密實度為稍密中密狀態，圖4為部分檢測樁的N/擊深度/m的分布圖：圖4 標貫擊數隨深度變化曲線圖將砂樁標貫檢測的N值與加固區域原地質概況進行比較，可發現砂樁的密實度明顯大于加固原土層，與軟土復合后，大大提高了承載力，達到地基改良的效果。7. 結語通過對砂樁干法施工工藝的深入剖析，掌握該工藝施工質量的控制要點，過程旁站監管到位，總體上砂樁施工質量受控，目前根據駁岸棱體的沉降觀測情況，砂樁的地基改良效果也較具明顯。當然，隨著技術水平的不斷提高，我們也可以對將有不斷完善成熟工藝進行一定的展望：1) 在樁管處設置水下地形掃描儀，自行探測生成砂樁工前泥面標高，減少工作環節，15、提高計量的準確性。2) 研制生產適合在振動錘激振力、壓縮空氣及潮濕環境內穩定工作的雷達物位計，確保SL數據的穩定和準確,提高施工效率。3) 對雷達物位計安裝位置進行調整試驗，探索雷達穩定工作的最佳裝設方式。4) 提高密封工藝,在樁管頂進料處設置上下導門（雙導門,國外已有使用），充分利用壓縮空氣，省去加壓時間，避免浪費材料（減少空壓機油耗)。若此,深水大管徑砂樁施工工藝將會更加成熟,砂樁質量控制更為便捷可靠，工藝也得以廣泛應用。本頁下面內容為贈送的可以自由編輯刪除【最新資料 Word版 可自由編輯！】1Z101000 工程經濟1Z101010 資金時間價值的計算及應用P111利息的計算 P11216、。 資金等值計算及應用 P513. 名義利率于有效利率的計算 P111Z101020 技術方案經濟效果評價P1421經濟效果評價的內容 P1422。 經濟效果評價指標體系 P1823。 投資收益率分析 P1924. 投資回收期分析 P2225。 財務凈現值分析 P2426. 財務內部收益率分析 P2527。 基準收益率的確定 P2628. 償債能力分析 P281Z101030 技術方案不確定分析P3131不確定性分析 P3132盈虧平衡分析 P3333敏感性分析 P381Z101040 技術方案現金流量表的編制P4141技術方案現金流量表 P4242技術方案現金流量表的構成要素 P451Z1017、1050 設備更新分析P5351設備磨損與補償 P5352設備更新方案的比選 P5553設備更新方案的比選方法 P561Z101060 設備租賃與購買方案的比選分析P6161設備租賃與購買的影響因素 P6162設備租賃與購買的比選分析 P621Z101070 價值工程在工程建設中的應用P6671提高價值的途徑 P6772價值工程在工程建設應用中的實施步驟 P711Z101080 新技術、新工藝和新材料應用方案的技術經濟分析P7881新技術、新工藝和新材料應用方案的選擇原則 P7982新技術、新工藝和新材料應用方案的技術分析 P7983新技術、新工藝和新材料應用方案的經濟分析 P801Z102018、00 工程財務1Z102010 財務會計基礎P8411財務會計的職能 P8412會計核算的原則 P8513會計核算的基本前提 P8614會計要素的組成和會計等式的應用 P881Z102020 成本與費用P9121費用與成本的關系 P9122. 工程成本的確認和計算方法 P9323. 工程成本的核算 P9924. 期間費用的核算 P1051Z102030 收入 P10631收入的分類及確認 P10632. 建造（施工）合同收入的核算 P1091Z102040 利潤和所得稅費用 P11441利潤的計算 P11442所得稅費用的確認 P1171Z102050 企業財務報表 P12351財務報表的構成19、 P12352資產負債表的內容和作用 P12453利潤表的內容和作用 P12754現金流量表的內容和作用 P12855財務報表附注的內容和作用 P1321Z102060財務分析 P13361財務分析方法 P13362基本財務比率的計算和分析 P1351Z102070籌資管理 P13971資金成本的作用及其計算 P13972短期籌資的特點及和方式 P14173長期籌資的特點及和方式 P1451Z102080流動資產財務管理 P14881現金和有價證券的財務管理 P14882應收賬款的財務管理 P15083存貨的財務管理 P1511Z103000 建設工程估價1Z103010 建設工程項目總投資P20、15311建設工程項目總投資的組成 P15312. 設備及工器具購置費的組成 P15513. 工程建設其他費的組成 P1581Z103020 建筑安裝工程費用項目的組成與計算P16521按費用構成要素劃分的建筑安裝工程費用項目組成 P16522按造價形式劃分的建筑安裝工程費用項目組成 P16823建筑安裝工程費用計算方法 P17024建筑安裝工程計價程序 P1741Z103030 建設工程定額P17731建設工程定額的分類 P17732人工定額的編制 P17933材料消耗定額的編制 P18234施工機械臺班使用定額的編制 P18435施工定額和企業定額的編制 P18736預算定額與單位估價表的21、編制 P18937概算定額與預算指標的編制 P1931Z103040 建設工程項目設計概算P19741設計概算的內容和作用 P19742設計概算的編制依據、程序和步驟 P19843設計概算的編制方法 P20044設計概算的審查內容 P2081Z103050 建設工程項目施工圖預算 P21151施工圖預算編制的模式 P21152施工圖預算的作用 P21253施工圖預算的編制依據 P21354施工圖預算的編制方法 P21355施工圖預算的審查內容 P2191Z103060 工程量清單編制 P22061工程量清單的作用 P22062工程量清單編制的方法 P2221Z103070 工程量清單計價 P222、2771工程量清單計價的方法 P22772招標控制價的編制方法 P23473投標報價控的編制方法 P23874合同價款的約定 P2441Z103080 計量與支付 P24781工程計量 P24782合同價款調整 P25083工程變更價款的確定 P26184施工索賠與現場簽證 P26485合同價款期中支付 P27386竣工結算與支付 P28087合同解除的價款結算與支付 P2881Z103090 國際工程投標報價 P28791國際工程投標報價的程序 P28792國際工程投標報價的組成 P29393單價分析和標價匯總的方法 P29994單價分析和標價匯總的方法 P29995國際工程投標報價的技巧 P30296國際工程投標報價決策的影響因素 P305