陳廣清

（福建省陸海建設(shè)管理有限公司，福建 福州 350007）

1 工程概況

1.1 工程規(guī)模

某工程護(hù)岸長(zhǎng)度為2.024km，結(jié)構(gòu)形式為斜坡堤，其中K0+000～K1+530 段位于臨海堤段，待處理的天然軟弱土層厚度均較大，設(shè)計(jì)對(duì)該護(hù)岸工程的軟基處理采用塑料排水板和砂樁兩種形式組合，堤身結(jié)構(gòu)為砂被斜坡堤結(jié)構(gòu)形式，砂樁直徑80cm 砂樁，原設(shè)計(jì)采用水上施打形式，砂樁置換率30%，設(shè)計(jì)砂樁間距1.29m，按正方形布置，根據(jù)直徑計(jì)算每延米理論體積為0.5m3，要求單根砂樁施工灌砂量充盈率取1.4。砂樁排水墊層采用袋裝砂排水墊層，砂樁樁體用砂采用外購中粗砂，其要求含泥量小于5%，經(jīng)檢測(cè)其滲透系數(shù)大于5×10-3cm/s，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)砂樁樁長(zhǎng)在15.4m，必須穿透軟弱土層[1]。

1.2 砂樁施工技術(shù)要求

1.2.1 砂樁要求打穿軟弱土層，并進(jìn)入下臥硬土層不少于1m。

1.2.2 設(shè)計(jì)砂樁水平偏差不應(yīng)大于0.1 倍工具套管外徑，砂樁成樁垂直度偏差不應(yīng)大于1%。

1.2.3 設(shè)計(jì)成樁直徑偏差應(yīng)控制在5%～10%之間。

1.2.4 設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)偏差應(yīng)不小于樁長(zhǎng)＋100mm。

2 施工作業(yè)平臺(tái)分析與選擇

在水運(yùn)工程護(hù)岸結(jié)構(gòu)振動(dòng)沉管樁施工作業(yè)平臺(tái)主要有管樁船水上作業(yè)、搭設(shè)臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)平臺(tái)水上作業(yè)和回填料作業(yè)平臺(tái)陸上作業(yè)三種形式，選擇哪種作業(yè)平臺(tái)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況條件和材料獲取難易程度確定。該項(xiàng)目原設(shè)計(jì)采用水上施打方案，但現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)量較大，根據(jù)相關(guān)要求大于六級(jí)風(fēng)就不能作業(yè)。采用管樁船作業(yè)在技術(shù)上存在以下問題：

船舶作業(yè)時(shí)間受限，因工程量較大，作業(yè)周期較長(zhǎng)，項(xiàng)目所在地常年受風(fēng)浪影響，季風(fēng)季節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，嚴(yán)重影響工期進(jìn)度；

受風(fēng)浪影響，船舶定位精度難以滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求；

受項(xiàng)目所在地水深影響，船舶需趕潮水作業(yè)，作業(yè)時(shí)間進(jìn)一步受限，且船舶能夠作業(yè)的范圍有限，必須配合其他作業(yè)平臺(tái)施工。

因此，管樁船舶作業(yè)在本項(xiàng)目技術(shù)上不可行，而鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上也存在大量問題，主要情況如下：

該項(xiàng)目為條形基礎(chǔ)，砂樁采用正方形布設(shè)，砂樁直徑80cm，間距1.29m，鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)的開孔較密，且下層為天然軟弱土層，能夠滿足該條件的鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)設(shè)計(jì)難度較大。該項(xiàng)目砂樁直徑80cm，長(zhǎng)度15.4m，能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需求的砂樁機(jī)設(shè)備較大，另外鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)還需要大量的儲(chǔ)砂空間便于砂樁填充施工，在此情況下，鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)搭設(shè)的穩(wěn)定性難以保證，平臺(tái)自身的剛度和強(qiáng)度更是難以滿足要求。該項(xiàng)目砂樁施工長(zhǎng)度為1.53km，寬度為35m，在保證工期的條件下，需一次性搭設(shè)大量平臺(tái)，且配合的船機(jī)較多，所需的臨時(shí)工程費(fèi)用巨大。

而根據(jù)該項(xiàng)目的實(shí)際工況和取材條件，采用回填料作業(yè)平臺(tái)則存在以下優(yōu)勢(shì)：該項(xiàng)目取砂條件較為理想，砂質(zhì)較好，含泥量較少，可快速實(shí)施回填砂平臺(tái)作業(yè)?；靥钇脚_(tái)后由水上作業(yè)轉(zhuǎn)為陸上作業(yè)，施工受制條件較少，有利于砂樁施工的現(xiàn)場(chǎng)管理和砂樁施工過程的質(zhì)量控制。

回填料作業(yè)平臺(tái)抗風(fēng)浪能力強(qiáng)，不受風(fēng)力和季風(fēng)季節(jié)影響，施工效率有保障；回填料作業(yè)平臺(tái)空間利用率高，作業(yè)條件充裕，便于開工展布和分區(qū)分段作業(yè)；回填料作業(yè)平臺(tái)承載力高，可通過增加回填料厚度、土工布加筋等諸多形式增加作業(yè)平臺(tái)的承載力和穩(wěn)定性。該項(xiàng)目堤身結(jié)構(gòu)為充填袋裝砂，回填料平臺(tái)采用砂回填，后續(xù)可以重復(fù)利用，避免浪費(fèi)[2]。

綜上所述，該項(xiàng)目砂樁施工平臺(tái)選擇回填料平臺(tái)具有諸多優(yōu)勢(shì)，而其存在的問題主要是平臺(tái)臨時(shí)工程費(fèi)用較高、不同的水域需要回填不同的厚度、同樣受到潮水高差影響、在臺(tái)風(fēng)季節(jié)抗臺(tái)能力較弱等問題，但相較于船舶作業(yè)和鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)而言，其存在的問題同等對(duì)比仍存在一定優(yōu)勢(shì)，所以該項(xiàng)目根據(jù)實(shí)際工況和生產(chǎn)條件選擇回填砂平臺(tái)作業(yè)，但不同項(xiàng)目有不同項(xiàng)目情況，還是應(yīng)根據(jù)其自身項(xiàng)目特點(diǎn)選擇相適應(yīng)平臺(tái)，無論采用何種平臺(tái)都應(yīng)對(duì)平臺(tái)的承載力和穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，并形成專項(xiàng)方案。

3 工藝流程與施工方法

3.1 工藝流程

平整砂樁施工作業(yè)場(chǎng)地─劃分施工區(qū)段與確定打樁順序─樁位放樣─樁機(jī)就位─調(diào)整打樁機(jī)平整度和樁管垂直度─沉管─灌注砂料─振動(dòng)并提升樁管─效果檢查─樁機(jī)移位進(jìn)行下一根樁施工。

3.2 施工方法

3.2.1 施工準(zhǔn)備：通過典型施工段試樁，確定符合該工況的施工參數(shù)，并結(jié)合當(dāng)?shù)爻毕惋L(fēng)力情況，制定施工方案和施工計(jì)劃，劃分施工區(qū)域，進(jìn)行砂樁施工場(chǎng)地平面布置，組織進(jìn)場(chǎng)砂樁機(jī)檢查，確保砂樁機(jī)性能滿足要求。

3.2.2 施工定位：根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃要求及功效分析，本工程采用砂樁機(jī)進(jìn)行施工，首先根據(jù)施工平面圖進(jìn)行繪制施工計(jì)劃線，確定施工段砂樁總排數(shù)和每排砂樁數(shù)量，同時(shí)可以采用RTK 進(jìn)行樁位的精確定位。

3.2.3 樁位放樣：依據(jù)樁位布置圖，確定各砂樁機(jī)每日施打范圍和施打順序，并結(jié)合控制點(diǎn)和施工軸線對(duì)每日施打砂樁樁位進(jìn)行放樣，放樣過程應(yīng)嚴(yán)格控制砂樁的位置偏差，確保樁位準(zhǔn)確。

3.2.4 樁機(jī)就位：砂樁機(jī)就位前應(yīng)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，樁機(jī)移到到位后，應(yīng)用水平儀檢查砂樁機(jī)的平整度，另外用全站儀對(duì)砂樁管的垂直度進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)偏位時(shí)，根據(jù)測(cè)量員的指示進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，并保證調(diào)整措施的穩(wěn)固性，確保樁機(jī)樁尖與樁位，且施工過程中砂樁管垂直度滿足要求。

3.2.5 沉管：沉管前檢查樁尖閉合情況，符合要求后，啟動(dòng)振動(dòng)器下沉砂樁管；下沉過程觀察周圍情況，是否出現(xiàn)地面隆起或塌陷，若出現(xiàn)異常情況，應(yīng)及時(shí)停機(jī)，同時(shí)檢查砂樁機(jī)平整度，確保砂樁機(jī)不出現(xiàn)傾斜，并用測(cè)量?jī)x器核對(duì)樁管垂直度，直至沉管至設(shè)計(jì)底標(biāo)高，確保砂樁施工完成后樁長(zhǎng)和垂直度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

3.2.6 樁管灌砂：沉管底達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，開始進(jìn)行填砂施工，每根砂樁填砂量按照設(shè)計(jì)砂量的1.4倍計(jì)算備砂量，并根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行灌入，若樁管中一次裝不下計(jì)算填砂量，則在拔管過程中進(jìn)行補(bǔ)充灌砂，主要在振動(dòng)擠密過程中補(bǔ)足，直至灌滿管樁的全部砂量。在實(shí)施過程中，向管內(nèi)填砂的同時(shí)，可輔以向管內(nèi)注水或者通入壓縮空氣的方式，利于砂排到樁管下，便于成樁；若排砂不暢通時(shí)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)加大風(fēng)壓或水壓，增加排砂壓力。但當(dāng)砂樁管臨近拔出地面時(shí)，應(yīng)減小風(fēng)壓和水壓，防止砂料外飄出。

3.2.7 振動(dòng)并提升樁管：首次拔管高度控制在80～100cm，提升過程根據(jù)樁尖結(jié)構(gòu)形式，打開樁尖（不同樁尖有不同的打開方式）；樁尖打開后，砂樁管內(nèi)填砂會(huì)流入下層空隙，啟動(dòng)振動(dòng)器，根據(jù)規(guī)范要求留振，并觀察砂樁內(nèi)填砂下沉情況，后續(xù)控制拔管速度為1m/min，并根據(jù)規(guī)范要求控制提升高度的留振時(shí)間，該項(xiàng)目為每拔管0.5m 留振20s，直至拔管出地面，并及時(shí)對(duì)灌砂量進(jìn)行核算，確保砂樁實(shí)際灌砂量滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

3.2.8 砂樁補(bǔ)料：砂樁管拔出地面后發(fā)現(xiàn)樁內(nèi)灌砂未填滿，應(yīng)及時(shí)通過砂樁用砂進(jìn)行填補(bǔ)，填補(bǔ)過程應(yīng)采用相應(yīng)工藝對(duì)補(bǔ)回填砂進(jìn)行密實(shí)處理。現(xiàn)場(chǎng)可利用砂樁機(jī)振動(dòng)錘和水沖法對(duì)補(bǔ)料進(jìn)行密實(shí)，并通過相應(yīng)典型施工確定實(shí)施參數(shù)，確保補(bǔ)料密實(shí)度滿足要求，實(shí)現(xiàn)整根砂樁的成樁連續(xù)性和均勻性。

3.2.9 將該砂樁計(jì)算填砂量完全充填完成，提管提至地面，移動(dòng)砂樁機(jī)到下一樁位施工。

4 典型施工

由于不同工況和不同的土質(zhì)指標(biāo)，在振動(dòng)沉管砂樁施工前必須進(jìn)行典型段施工，以確定滿足設(shè)計(jì)成樁指標(biāo)所需的振密電流、用砂量和留振時(shí)間等砂樁施工過程的控制參數(shù)指標(biāo)，具體實(shí)施如下：

典型施工前，應(yīng)編制典型施工專項(xiàng)方案，確定典型施工數(shù)量以及需明確的參數(shù)和檢驗(yàn)方式方法，報(bào)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位確認(rèn)，明確后續(xù)施工質(zhì)量控制參數(shù)；

典型施工時(shí)，必須詳細(xì)做好每根砂樁的施工記錄，尤其要記錄清楚每根砂樁打設(shè)時(shí)的用砂量、充盈系數(shù)和地基土的隆起情況以及成樁效果；

施工完成后，根據(jù)規(guī)范時(shí)間間隔開展相應(yīng)檢測(cè)，主要檢測(cè)項(xiàng)目有砂樁原位鉆孔檢測(cè)、砂樁的標(biāo)貫檢測(cè)、靜力觸探檢測(cè)等。根據(jù)施工記錄和檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行典型施工總結(jié)，確定全面施工控制參數(shù)，明確施工控制技術(shù)要點(diǎn)，展開全面作業(yè)。

5 施工技術(shù)要點(diǎn)

砂樁沉管時(shí)，可能碰到遭遇局部硬土層，也有可能會(huì)遇到孤石，處理不當(dāng)會(huì)造成樁長(zhǎng)不夠。如遇此情況，應(yīng)即時(shí)停止施工，采取相應(yīng)方式盡量確定無法沉管的范圍，并及時(shí)聯(lián)系設(shè)計(jì)單位，確定處理方案；另外，樁底部填砂不足，會(huì)導(dǎo)致成樁問題，并影響后續(xù)地基加固效果，拔管前應(yīng)嚴(yán)格控制留振時(shí)間，且必須保證灌滿砂料。

施工過程對(duì)砂樁機(jī)性能及時(shí)進(jìn)行檢查，各個(gè)位置做好記號(hào)，通過準(zhǔn)確控制砂樁機(jī)，滿足砂樁樁位偏差和垂直度偏差規(guī)范要求，并由此確保樁長(zhǎng)及砂料灌入量滿足要求；每臺(tái)設(shè)備安排一名技術(shù)人員，在砂樁施工過程中如實(shí)記錄各項(xiàng)參數(shù)和施工情況，做好全面且準(zhǔn)確地施工記錄。確保砂樁的底標(biāo)高應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，灌砂量不應(yīng)低于每根砂樁的計(jì)算成樁用砂量，出現(xiàn)無法打至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系設(shè)計(jì)人員解決。每一根砂樁都應(yīng)嚴(yán)格控制水平偏差、垂直度和成樁直徑，若出現(xiàn)兩根以上連續(xù)偏差，則應(yīng)立即停工，檢查設(shè)備，確保樁位水平偏差、垂直度偏差、成樁直徑偏差滿足規(guī)范要求。

每一根砂樁施工完成，應(yīng)及時(shí)核算填砂量，并按不小于設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)＋100mm 的樁長(zhǎng)控制填砂量，確保樁長(zhǎng)滿足規(guī)范要求。擠密砂樁的允許偏差、檢驗(yàn)數(shù)量和方法應(yīng)符合表1的規(guī)定。

表1 擠密砂樁和碎石樁的允許偏差、檢驗(yàn)數(shù)量和方法《水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（JTS257-2008）

6 質(zhì)量控制措施

振動(dòng)沉管砂樁施工前應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)檢查施工設(shè)備，保證設(shè)備性能良好和各項(xiàng)表盤度數(shù)準(zhǔn)確。施工前做好測(cè)量工作，尤其是施工基線和控制點(diǎn)的復(fù)核工作，標(biāo)明控制基線和控制點(diǎn)應(yīng)用規(guī)范標(biāo)志物并進(jìn)行相應(yīng)保護(hù)。

施工前，檢查振動(dòng)沉管砂樁用砂進(jìn)場(chǎng)情況和進(jìn)場(chǎng)砂質(zhì)量，是否滿足施工用量和質(zhì)量按要求。砂樁施工前，根據(jù)實(shí)際工況和砂樁機(jī)性能，對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行分區(qū)，并在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)出分界線，編制安排打設(shè)順序，樁機(jī)上應(yīng)有明顯的打設(shè)深度標(biāo)記，以便控制和記錄沉管施打深度。

另外，砂樁的樁尖結(jié)構(gòu)種類多樣，具體施工中應(yīng)通過典型施工選用合適的樁尖結(jié)構(gòu)，其目的在于保證砂樁施工過程中樁尖能順利打開，并滿足成樁漏砂要求，保證低故障率。沉管打設(shè)至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)檢查沉管內(nèi)外實(shí)際高差，以防止泥土等雜物從樁尖進(jìn)入套管內(nèi)，影響成樁質(zhì)量。若發(fā)現(xiàn)砂樁管內(nèi)有雜物不能繼續(xù)進(jìn)行填砂施工時(shí)，應(yīng)首先清除雜物，分析造成雜物進(jìn)入的原因，排除隱患后，再重新作業(yè)。

砂樁施工過程中發(fā)現(xiàn)無法沉管至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，不能直接灌砂施工，應(yīng)首先分析相應(yīng)地區(qū)的地勘圖紙，并及時(shí)與設(shè)計(jì)人員取得聯(lián)系，說明詳細(xì)情況，確定解決方案。

7 質(zhì)量檢驗(yàn)

振動(dòng)沉管砂樁施工完成后，檢查各項(xiàng)原始記錄是否滿足要求，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，檢測(cè)內(nèi)容主要包括：砂樁原位鉆孔檢測(cè)、砂樁的標(biāo)貫檢測(cè)、靜力觸探檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)間根據(jù)規(guī)范要求的間隔時(shí)間實(shí)施，其中粉質(zhì)黏土地基和粉土地基施工和檢測(cè)的間隔時(shí)間不同，相差一周時(shí)間。各項(xiàng)檢測(cè)的數(shù)量和要求按有關(guān)規(guī)范執(zhí)行，基本要求如下：砂樁原位鉆孔檢測(cè)用來檢驗(yàn)砂樁的成樁效果，鉆孔深度要求貫穿砂樁樁體，檢測(cè)頻率為砂樁總樁數(shù)的0.5%；砂樁標(biāo)貫檢測(cè)用來檢驗(yàn)砂樁的密實(shí)度和成樁效果；靜力觸探檢測(cè)用來檢測(cè)砂樁間土的加固效果，檢測(cè)頻率為砂樁總數(shù)的0.5%，檢測(cè)深度為打設(shè)深度，檢測(cè)位置均勻分布在打設(shè)范圍內(nèi)。

8 結(jié)語

綜上所述，本文通過對(duì)某工程振動(dòng)沉管砂樁施工全過程的分析，總結(jié)該工藝在護(hù)岸工程中應(yīng)用的技術(shù)要點(diǎn)，同時(shí)提出了施工作業(yè)平臺(tái)選擇的分析方法，并對(duì)質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)總結(jié)，希望能夠?yàn)楹罄m(xù)同類型項(xiàng)目提供一點(diǎn)參考和借鑒作用。