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摘要：挤密砂桩在当前水工建筑中有着广泛的应用，可以有效提升地基的稳定性和强度，最大程度避免沉降量的出现。 本文以具体实为基础， 论述了挤密砂桩在陆域软弱地基之中的具体应用。
关键词：挤密砂桩；地基；施工
引言
挤密砂桩处理地基的方法出现在19世纪，由于当时缺乏先进的施工工艺和施工设备，导致很长时间内挤密砂桩技术发展缓慢。直到1958年日本开始采用振动重复压拔管挤密砂桩施工方法，使砂石桩地基处理技术发展到一个新的水平。我国在1959年首次引入砂桩法处理地基，经过多年的探索和实践，在饱和软黏土中采用砂石桩特别是砂桩地基处理方法积累了一定经验。发展至今，我国已将砂石桩广泛应用于各项工程建设中。
1、挤密砂桩加固软土地基原理
挤密砂桩施工工艺即软基处理强化地基的施工方法，该工艺利用套管的自重、砂重、气压和震动锤的振动力强制把砂压入软地基内生成砂桩。使用此施工工艺，将砂和原有土壤紧固在一起，并通过打回的方式进行扩径，使原有土壤、砂的密度增大，形成复合地基，使之地基承载力增强，进而达到软基加固的目的，具有降低沉降量，防止地层滑移破坏作用。
2、工程概况
本文以某沿海城市的码头工程为例进行分析，本工程砂桩施工工程量约为60 万方左右，且设计要求成孔后桩径为 1.6m，实验达到标准贯入级数为 15 级以上，国内尚无此大面积及大孔径砂桩施工经验可循。 采用 DZ90KS 中孔双电机振动锤，振动锤通过法兰盘接钢管，钢管上部直径为 0.6m，端部直径为 0.8m，桩尖采用铲型桩尖。该类型桩尖的特点是封口严密，张开可靠，管内回砂量较小，不易磨损，耐久性可靠性较好。钢管在顶部振动锤作用下沉管，直到达到设计桩底标高。喂砂后边振动边提管，并适当反插，使砂体扩散，最终形成砂桩。
3、挤密砂桩在工程中的具体应用
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。
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 k W的发电机组，用于桩机、现场照明等。
3.3、施工步骤
①移动振动沉管打桩机及塔架，合拢桩尖叶瓣，不得留有空隙，桩尖对准桩位标记，利用锤重及桩管自重缓慢静压1～2m 。②启动振动锤，将桩管振动下沉，直至达到设计深度。沉管时采用经纬仪或锤球进行垂直度测量，当桩管有倾斜时停止沉管，振动纠偏后再沉管。当倾斜度超过要求时，拔出桩管，在桩位附近补打。为控制砂桩的长度，在桩管上每 1.0m 划出标识，以控制桩长度符合设计要求。③达到设计深度后，用料斗开始向管内灌砂，施工时可采用边振动边灌砂的方法确保灌砂量满足设计要求（灌砂量充盈系 数 控 制 在 1.2 ～1.4内）。开始灌砂时稍微提升桩管使桩尖打开，桩管内砂料开始流入孔内，方可拔管。边振动边匀速拔出桩管，每提升1m 留振 15s，如此反复直至桩管全部拔出。④提升桩管高于地面，停止振动，进行孔口投料直至设计桩顶标高以上。⑤桩机移位，重复以上操作进行下一个挤密砂桩。
3.4、 套管贯入阶段
沉管，套管在水中下沉，向内充气加压，将管内水排出，直至泥面。贯入，套管前端达到泥面后，开启振动锤，从送料斗向套管内投入砂料至一定高度( 一般 16 m ～ 22 m) ，同时继续贯入套管。
3.5、排泥
一次排泥。达到预定贯入深度之前，由于套管前端有泥水混合物上溢，为了保证套管内全部充满砂子，此时提升套管 1.5 m左右，反复提升，依靠套管内存在气压，可使进入套管端部的泥全部排出。 二次贯入先端处理。根据 ASL( 砂面计) 的检测数据，在振沉套管时，不断向管内充砂、加压，使套管端部的砂面保持不变，把套管振沉至设计标高。
3.6、制桩
向套管内注入一定高度的砂料，并充入空气加压。一边振动拔管，一边通过套管前端高压喷射气阀喷气，将规定量的砂从套管底端排出，形成砂柱。打回，根据排出砂量、砂桩高度和要求扩径的大小，计算出打回深度，向套管内加砂、充气加压，再按计算出的打回深度将套管打回( 振沉) ，进行扩径和压固。供料，打回过程中，根据管内砂面高度补给砂料。重复上述步骤，不断将套管提升或打回( 振沉) ，以形成规定标高的挤密砂桩。
3.7、打桩
结束移位同一个船位 3 根挤密砂桩全部打设完毕后，将套管全部提出泥面一定高度，移船到下一个工作位置。
3.8、施工质量控制
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。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。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。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。
4、挤密砂桩施工处理效果
4.1、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。
4.2、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。
4.3、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。
5、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。
参考文献
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[4]钟展兴. 挤密砂桩在地基抗液化中的应用[J]. 水运工程,2016,(08):158-162.
论文作者:居晓岚
论文发表刊物:《防护工程》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/24
标签：地基论文; 套管论文; 管内论文; 深度论文; 标高论文; 标准论文; 工程论文; 《防护工程》2017年第17期论文;