振动挤密砂桩在基础处理工程中的应用

薛晓光

（安徽水利开发股份有限公司 蚌埠市 233000）

振动挤密砂桩的加固原理是以振动或冲击的方法成孔，然后在孔中填入砂、石、土、石灰、灰土或其他材料，并加以捣实成为桩体，按其填入的材料分别称为砂桩、砂石桩、石灰桩、灰土桩等。挤密法一般采用打桩机或振动打桩机施工。

振动挤密砂桩是在对天然地基的承载能力进行分析后，认为天然地基不能满足承载为要求时采取的一种地基加固处理方法。它主要采用振动沉管法施工，即在振动锤的振动作用下，将桩管打入地基土中至设计深度，然后利用风压投入填料并振于地基土中，重复压拔管、振动挤密面成为砂桩。

1 工程概况

安徽省城西湖陈郢排灌站重建工程振动挤密砂桩基础处理工程位于城西湖蓄洪区内，拟建一III等泵站。其主要建筑物为3级，堤防及穿堤箱涵均为2级建筑物。由于站基持力层为细砂层，细砂层主要为极细砂，局部为砂壤土，较松散，标贯击数最小值小于8击，平均值为11.9击，天然地基不能满足承载力要求，设计拟采用振动挤密砂桩对地基进行加固处理。处理范围为：站身及汇水箱、排灌控制段平底段、前池翼墙、进水闸及其翼墙。

2 现场施工条件

施工图纸设计挤密砂桩施工工作面高程为：站身、汇水箱、控制段14.0m，前池14.0～16.7m，进水闸16.7m。根据地质报告及高喷防渗墙钻孔取芯分析：14.0m高程为细砂层，16.7m高程为轻粉质壤土层。设备安装、施工均只能在基坑内完成，施工难度较大。由于施工场区较狭窄，南侧为弃土场，北侧为老站，考虑施工用材料及以后施工方便，计划在老站交通桥南侧修筑一条下坡道路。

3 砂桩布置与工程分析

砂桩采用大面积满堂布桩，梅花形布置各部位，砂桩直径为300mm，施工间距为：站身、汇水箱、控制段1.2m，前池翼墙底板0.9m，进水闸底板1.5m。砂桩底高程11.0m，共布桩1730根。

4 设备状况

本工程采用振动沉管设备为浙江瑞安生产的D260筒式主架。采用DZ60A中孔振动。行走采用走管式行走，砂桩施工采用活瓣桩靴，沉管时桩靴闭合，拔出时桩瓣自动打开，活瓣桩靴有密封性好、自散性能好、不能被土的回弹所阻碍等特点。场内施工采用手推车运送黄砂，人工灌砂，并配备设备维修设施。

5 施工准备

a.区域的划分。依据设计图纸，对不同桩长、不同间距的施工区域进行划分，设置标记。

b.基坑内标高应基本一致，高差不大于20cm，基坑开挖结束后，在泵室、汇水箱、控制段部位设置降水井6个，前池设降水井2个，保证基坑内没有积水，以确保挤密砂桩在干燥的条件下施工。

c.施工放线。砂桩施工前，先进行构筑物的纵向及横向主轴线放样，然后以主轴线为基线用经纬仪配合钢卷尺对每个桩位进行放样，钉竹签桩并在竹签上标注该桩的桩号及高程。

d.原材料。砂桩施工前，现场必须备足材料，经检测合格的砂料，就近堆放于场内。

e.施工设备。施工设备必须经调试运行，确保运行良好。

f.施工用电。施工用电从现场配电房接入。

g.检测设备齐全，保证在施工过程中对施工质量进行及时有效的监控。

6 施工工艺流程

施工工艺流程为：桩机就位→振动沉管至设计标高→灌砂料→振动拔管至结束→移至下一桩位。设备移至桩位时，必须保证机架水平、桩架垂直，保证砂桩施工垂直度不大于1.5%。桩架垂直度采用垂线控制，当线锤的线与桩架的桅杆平行对中时才能进入下道工序，桩位中心偏移不得大于设计桩直径的0.2倍，桩位中心控制以放线点竹签为标记。下管时使桩尖正对竹签，才能下管。如发现偏移应立即拔管重新对中下管。

6.1 桩机就位

闭合桩靴振动沉管距地坪20cm时，检查桩尖闭合情况。如闭合不良，须及时整改，在套管内投砂2～3斗，以免下沉时泥浆进入桩管，对砂桩质量造成影响。标高控制：根据设计长度要求，计算出桩管入土深度，做好标记，当砂桩长度发生变化时及时调换相应长度的桩管，以满足施工要求。

6.2 灌注量砂

将套管沉入设计要求的标高，由料斗投入所需的砂料，用砂量以手推车计量，事先装一手推车砂，称量好砂料重量，然后以此为标准进行计量，投入量不小于设计值的95%，投入的砂料中不能含有杂草及石块、土块等杂物。含水量控制在2.5%左右。

6.3 振动拔管

当砂料灌注至满足要求后启动振动锤，振动拔管50cm后再下沉至设计底高程，留振20s以保证桩靴散开，使底部砂桩的密实度达到设计规范要求再拔管。拔管速度应控制在1～1.5m/min范围内。在正式施工前，先施工试验桩，找到合适的拔管速度，拔管不能过快，以免形成断桩、缩颈、造成质量事故。当拔管即将出土时（即砂桩顶部），还须留振20s，以保证砂桩顶部的密实度。

7 施工顺序与计划

砂桩施工采用分段制，与其他工序组合成流水作业，施工时由东至西，施工东段即控制段、汇水箱、站身位第一施工段，桩数为743根，施工工期为15天；中段前池为第二施工段，桩数为716根，施工工期为12天；西段进水闸和翼墙为第三施工段，桩数为271根，施工工期为4天。总工期为31天，总体上从外围或两侧向中间隔行进行施工。

8 施工质量控制

8.1 桩位编号

依据施工顺序设计要求的不同，对桩进行编号，这样既方便施工，又有利于控制施工质量和进度，防止发生砂桩漏打现象。

8.2 桩位控制

根据放样的纵、横主轴线，对砂桩进行定位，用毛竹签标识桩位，偏差不大于6cm。打桩时根据竹签进行定位，施工中经常检测其桩位的准确性，以免发生偏移。

8.3 材料控制

根据设计要求采用中粗砂作填料，其含泥量不大于5%，细度模数在2.6～3之间，含水量在2.5%左右。必须对进场的材料严格把关，不合格的砂料杜绝进场。要有一定的砂料储备，以保持连续施工。

8.4 施工控制

桩架就位时要用线锤在垂直的两个方向对套管进行垂直度控制，将垂直度控制在1.5%范围内，移动桩机时要确保枕木平实，每移位一次对桩架本身的垂直度都要重新严格校对、调整。

8.5 砂桩试验

在正式施工前，要进行试桩，分析地质情况，根据《振动挤密砂桩施工技术要求》规定的参数现场试验，确定成桩参数。经检测合格后，再用试桩的参数指导现场施工。正式施工时，配备专人记录每根桩的桩号、成桩时间、深度、砂料用量等，施工过程中如需重复沉管或遇到停水、停电、机械故障等，应在施工记录表备注栏内做详细记录。记录表每日一统计，并于次日把记录表报送监理部审核。

9 质量检测

振动施工结束后，应及时进行成桩、桩间土、复全地基处理效果检验。随机抽验率为1%～5%，每项试验的桩数应不少于3根。

a.采用干密度试验确定振密程度。分别对桩体、桩间土取样检测振动加密后的土样干密度和相对密度，并与振动前作对比。

b.采用标准贯入试验检测桩体、桩间土的标贯击数，并与振动前作对比。

c.采用桩土复合地基静载荷试验测定复合土体承载力及沉降量。

经检测，软土地基经过振动挤密砂桩处理后，地面沉降得到很好的控制。完全符合地基承载力的要求，达到了设计标准。该方法能有效地消除砂土液化问题，提高地基承载力，降低施工成本，提高经济效益。

10 结语

地基处理的方法较多，各种方法的选用，应从地基条件、处理的指标及范围、工程经费、工程进度和材料来源等多方面进行综合考虑。实践证明：安徽省城西湖陈郢排灌站重建工程地基处理选用振动挤密砂桩基础，综合效果良好。建成使用7年多来，至今完好无病害。