鄭瑋

摘 要：文章以港珠澳大橋西人工島島隧工程打設(shè)擠密砂樁為例，列出了港灣砂樁1船的打樁流程；總結(jié)了打設(shè)方法、操作要點(diǎn)和質(zhì)量控制關(guān)鍵；并結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)砂量損耗系數(shù)和工效進(jìn)行了計(jì)算、分析。

關(guān)鍵詞：港灣砂樁1船；擠密砂樁；質(zhì)量控制；砂量損耗系數(shù)；工效

引言

港灣砂樁1船是擠密砂樁船，擠密砂樁法是在軟基上用振動(dòng)錘把砂管沉入到要求的深度，填入中粗砂并向下擠壓使砂樁擴(kuò)徑，使其周?chē)鼗l(fā)生側(cè)向擠壓而使地基密實(shí)的一種加固方法。其加固原理如下：擠密置換作用：一是通過(guò)沖擊振動(dòng)對(duì)周?chē)馏w產(chǎn)生橫向擠壓力，使土層的孔隙比減小，密實(shí)度增加；二是密實(shí)的砂樁樁體取代了同體積的軟弱土，形成復(fù)合地基，使承載力提高，地基沉降變小。排水固結(jié)作用：砂樁就象砂井一樣是一種良好的排水通道，能加速孔隙水壓力的消散， 加快地基的固結(jié)沉降速率，從而提高復(fù)合地基的強(qiáng)度。

港灣砂樁1船主要性能參數(shù)如表1：

船機(jī)設(shè)備配置如表2：

文章以港珠澳大橋西人工島島隧工程擠密砂樁為實(shí)例，詳細(xì)的分析了港灣砂樁1船的施工工藝。

1 地質(zhì)情況

各巖土層特征描述如下：

①1淤泥（Q4m）：灰色，流塑狀，個(gè)別鉆孔呈流動(dòng)狀，高塑性，含有機(jī)質(zhì)，有臭味，局部混少許粉砂，平均標(biāo)貫擊數(shù)N<1擊。該層厚達(dá)3.50m～5.0m。

①3淤泥質(zhì)粘土（Q4al）：褐灰色，流塑～軟塑狀，中塑性，局部夾粉細(xì)砂薄層和少量貝殼碎屑，平均標(biāo)貫擊數(shù)N=1.8擊。該層厚達(dá)11.5m～13.0m。

③3粉質(zhì)粘土（Q3m+al）：褐灰色，灰黃色，可塑狀～硬塑狀，中塑性，混粉細(xì)砂，局部夾粉砂薄層和腐殖質(zhì)。平均標(biāo)貫擊數(shù)N=8.8擊。該層厚0.0m～4.5m。

各土層土質(zhì)較軟，流動(dòng)性大。

為防止回淤，在原泥面上拋填4m的中粗砂和1.5m的碎石墊層，打設(shè)砂樁時(shí)要穿透中粗砂和碎石墊層。

2 基本打樁流程（見(jiàn)圖1）

3 打設(shè)方法及操作要點(diǎn)

3.1 打設(shè)前準(zhǔn)備工作

每天開(kāi)工前要檢查套管水閥、氣閥，確保套管外噴水管及側(cè)打氣氣管暢通；檢查移動(dòng)斗門(mén)、固定斗門(mén)、囤砂斗門(mén)開(kāi)閉情況，確保開(kāi)閉自如；傳送帶空載運(yùn)轉(zhuǎn)正常；檢查水錘自動(dòng)是否正常；檢查絞車(chē)鋼絲繩狀況，絞機(jī)附近管路是否有滲漏現(xiàn)象；檢查振動(dòng)錘電纜位置，確保電纜安全；要求供砂船做好供砂準(zhǔn)備；開(kāi)啟自動(dòng)平衡調(diào)載系統(tǒng)。

3.2 移船就位

準(zhǔn)備工作完成后將船舶移動(dòng)至指定樁位。每完成一組樁后應(yīng)立即移船到下一組樁位。

3.3 歸零

每天開(kāi)始打設(shè)砂樁前進(jìn)行1次歸零，以保證套管、砂錘、水坨記錄的準(zhǔn)確性?？刂铺坠堋⑸板N、水坨的端部與海水面平齊，操作主機(jī)設(shè)置此時(shí)套管、砂錘、水坨為0位置。

3.4 水深、潮位

通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)控制水坨到達(dá)泥面，讀取操作主機(jī)側(cè)窗口所顯示的水深，記錄并按F6輸入打樁程序。潮位可由海上SCP定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)讀取，記錄并輸入打樁程序。

3.5 套管下行及排泥階段

套管開(kāi)始全速下行，套管下行及排泥階段的操作應(yīng)嚴(yán)格按照下列規(guī)定進(jìn)行。

3.5.1 套管外噴水的設(shè)置

套管下行將入泥面時(shí)將套管外噴水打開(kāi)，此時(shí)套管外噴水作用是幫助套管下行，一般調(diào)整至10.0kg，若振動(dòng)錘壓力過(guò)大，可調(diào)整至12kg；開(kāi)始排泥后外噴水壓力減小為深度壓加一個(gè)大氣壓（海水的深度產(chǎn)生的壓力），不讓淤泥堵塞高壓沖水口即可。

3.5.2 振動(dòng)錘開(kāi)始時(shí)機(jī)

當(dāng)套管入泥后開(kāi)啟振動(dòng)錘，三個(gè)振動(dòng)錘開(kāi)啟時(shí)時(shí)間間隔不少于10S，依次啟動(dòng)1、2、3號(hào)振動(dòng)錘，當(dāng)1號(hào)振動(dòng)錘電流基本穩(wěn)定以后才可以啟動(dòng)下一臺(tái)，而且在啟動(dòng)振動(dòng)錘時(shí)要停止套管絞車(chē)。

3.5.3 加砂時(shí)機(jī)

在套管下行于-20m后依次加砂3斗，太早砂會(huì)從套管中流出，太晚進(jìn)入套管的淤泥太多。排泥過(guò)程中，視SL值進(jìn)行加砂，如SL值為10m-16m時(shí)即加砂1斗，制樁階段同樣適用。

3.5.4 干砂制作過(guò)程

在套管下行過(guò)程中，向套管中供第三斗砂，將“砂錘控制”鍵上推，按右側(cè)控制臺(tái)的“自動(dòng)”鍵，使砂錘在套管內(nèi)自動(dòng)運(yùn)行，下行至樁底標(biāo)高。制作密實(shí)干砂開(kāi)始：開(kāi)始第一次吐泥，開(kāi)主打氣（0.5-1.0）套管上行到SL基本不變化時(shí)停止，回打到設(shè)計(jì)標(biāo)高。進(jìn)行第二次吐泥，開(kāi)主打氣（1.5-2.0）砂管上行到SL基本不變化或SL值接近10米時(shí)停止，回打到設(shè)計(jì)標(biāo)高。如此往復(fù)幾次排泥過(guò)程（排泥過(guò)程中視SL下降速度可對(duì)主打氣和側(cè)打氣進(jìn)行調(diào)整，主打氣每次調(diào)整控制在0.5，SL下降速度快時(shí)側(cè)打氣關(guān)閉，下降慢則開(kāi)啟）。直至SL曲線(xiàn)圖沒(méi)有劇烈的跳動(dòng)， SL出現(xiàn)比較緩和的下砂狀態(tài)時(shí)再進(jìn)行最后一次吐泥，套管內(nèi)淤泥已完全排干凈，制作密實(shí)干砂的過(guò)程完成。

干砂制作的過(guò)程中，開(kāi)啟主打氣進(jìn)行排泥，主打氣的壓力應(yīng)慢慢增加，開(kāi)始排泥階段，主打氣太大砂管回泥會(huì)越多，浪費(fèi)砂；側(cè)打氣的能幫助排出套管中的砂（排泥階段為泥砂混合物），同時(shí)會(huì)造成泥砂混合，不利于干砂的形成，排泥開(kāi)始的時(shí)候，排泥容易，應(yīng)不開(kāi)，隨著套管中砂的比例越來(lái)越大，排泥困難，可以打開(kāi)。干砂的制作是擠密砂樁形成的關(guān)鍵，干砂沒(méi)有形成，套管底部的阻泥球不起作用，在關(guān)閉主打氣加砂的過(guò)程中，淤泥會(huì)進(jìn)入套管形成泥砂混合物，無(wú)法形成砂樁。

3.6 制樁階段

3.6.1 提升高度和下砂長(zhǎng)度

套管底部高3m（出砂處），外徑1200mm，壁厚25mm；套管上部高47m，外徑800mm，壁厚20mm。套管貫入至設(shè)計(jì)樁底高程后，提管制樁時(shí)，成樁長(zhǎng)度及對(duì)應(yīng)參數(shù)見(jiàn)表3。

提升高度以套管底部計(jì)算；下砂長(zhǎng)度以套管上部計(jì)算。

具體計(jì)算方法如下（以直徑1600mm成樁1m為例）：

所需砂量=0.8×0.8×π×1=2.011m3

套管提升高度GL=2.011÷[（1.2÷2）2×π]=1.78m，取1.8m

回打高度=1.8-1.0=0.8m

下砂長(zhǎng)度SL=2.011÷{[（0.8-0.02×2） ÷2 ]2×π}=4.43m，取4.5m

3.6.2 套管內(nèi)壓力設(shè)定

套管提升制樁過(guò)程中，套管內(nèi)壓力需要保持在合適的范圍內(nèi)，以保證貫入時(shí)能夠排出端部套管內(nèi)的淤泥，制樁時(shí)套管內(nèi)砂料能夠順利排出。

經(jīng)過(guò)施工的檢驗(yàn)，套管內(nèi)砂料能順利排出，壓力設(shè)定如下：

0～-14.99m， 深度壓；

-15～-19.99m， 深度壓+0.4kg·f/cm2；

-20 ～-24.99m， 深度壓+0.8kg·f/cm2；

-25 ～-29.99m， 深度壓+1.1kg·f/cm2；

-30 ～-34.99m， 深度壓+1.5kg·f/cm2；

-35 ～-39.99m， 深度壓+2.0kg·f/cm2；

壓力設(shè)置中，深度壓指套管貫入深度位置海水壓力，壓力單位kg·f/cm2為程序內(nèi)默認(rèn)單位。以上的壓力設(shè)定是打樁時(shí)的參考值，壓力值的調(diào)整要以排除的砂量為準(zhǔn)，砂量大于計(jì)算值，則減壓，砂量小于計(jì)算值，則加壓。

3.6.3 提管速度、成樁長(zhǎng)度控制

操作人員在造樁過(guò)程中隨時(shí)調(diào)整提管速度，使其與下砂速度達(dá)到平衡，套管提升速度應(yīng)先慢后快，開(kāi)始上提時(shí)（前0.5m）一般控制在0.3 m/min，后面一般不超過(guò)1.0～1.5m/min。套管提升0.5m時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)下砂量較小，則將套管打回至上一個(gè)循環(huán)成樁的樁頂位置，重新提管制樁。當(dāng)套管提升計(jì)算高度1.8m，套管內(nèi)砂排出長(zhǎng)度不足4.5m（如3.6m）時(shí)，則根據(jù)樁徑1600mm和長(zhǎng)度3.6m砂量計(jì)算出成樁高度應(yīng)為0.8m，即回打1m。

3.6.4 樁頂處理及后續(xù)工作

制樁還有3m左右結(jié)束時(shí)，輸入后潮位，重新計(jì)算樁頂標(biāo)高，制樁還有2m左右時(shí)，減小每次成樁的長(zhǎng)度，按照成樁0.5m，0.5m，0.5m，0.5m，分四次成樁2m，提高樁頂?shù)拿軐?shí)度。

制樁最后一個(gè)回合下壓前將主打氣、側(cè)打氣、高壓水、振動(dòng)錘關(guān)閉，利用套管余震回打到位。套管內(nèi)應(yīng)剩下15米左右的砂子作為下次制樁的干砂，節(jié)省下次制作干砂的砂量和時(shí)間。測(cè)量地盤(pán)高度，套管上行提出地盤(pán)高約0.5米時(shí)停止，將打設(shè)完成信息發(fā)送至管理計(jì)算機(jī)。移船到位后，準(zhǔn)備打設(shè)下組砂樁，開(kāi)啟高壓水、振動(dòng)錘，套管下行到-25米左右時(shí)進(jìn)行一次吐泥過(guò)程，之后套管全速下行至設(shè)計(jì)標(biāo)高，根據(jù)套管內(nèi)的砂量選擇是否加砂，直接開(kāi)始制樁過(guò)程。

4 質(zhì)量控制

擠密砂樁的質(zhì)量控制要點(diǎn)見(jiàn)表4：

擠密砂樁的質(zhì)量控制必須貫穿打樁的全過(guò)程，而且其控制只能在打樁前和打樁的過(guò)程中控制，砂樁成型后無(wú)法改變，這就要求技術(shù)人員對(duì)船舶的定位和記錄設(shè)備定期進(jìn)行檢查；要求操作人員在打樁過(guò)程中隨時(shí)處理質(zhì)量缺陷。

5 砂量消耗系數(shù)

擠密砂樁施工時(shí)，砂料存在一定程度的損耗。按照每天成樁12 根，共300延米，整個(gè)區(qū)域平均樁長(zhǎng)25m計(jì)算砂損耗：

5.1 為保證砂樁樁底1m高成樁質(zhì)量，套管貫入端部排泥時(shí)，排出1m的砂料，約1.13m3，則損耗為1.13÷（25×2.011）=2.25%。

5.2 每組砂樁打設(shè)完成，將套管提起移船打設(shè)下組砂樁時(shí)，提升套管端部約有0.5m高砂料排出。端部約0.57m3砂料排出，則損耗為0.57÷（25×2.011）=1.13%。

5.3 據(jù)統(tǒng)計(jì)，每天第一組砂樁打設(shè)制作干砂所需的砂量平均為6斗，密實(shí)干砂的體積約為6×4.013×90%÷1.35×3=48.16m3，則損耗為48.16÷（300×2.011）=7.98%。

5.4 每天砂樁打設(shè)完成，套管內(nèi)剩余的砂料排出（如打設(shè)樁頭時(shí)套管內(nèi)無(wú)砂料或砂料過(guò)少，砂樁樁頂位置不能正常成樁）。按照每天每個(gè)套管砂柱長(zhǎng)度約為5m，約3.8m3，則損耗為3×3.8÷（300×2.011）=1.89%。

5.5 砂樁船自動(dòng)供砂等其它因素約2%

綜合以上5個(gè)方面可以得出理論砂損耗系數(shù)為1.153（損耗15.25%）。

砂料加入套管后從松散到成樁的體積變化系數(shù)為1.35，則砂總的消耗系數(shù)為=1.153×1.35×1.03=1.603（1.03為砂運(yùn)送到囤砂斗中的損耗）。

理論砂損耗系數(shù)中，（1）、（2）、（5）項(xiàng)損耗屬于不變量，（3）、（4）項(xiàng)砂量損耗不會(huì)變化，但是每天打設(shè)的延米數(shù)越大，則損耗系數(shù)越??；中粗砂的體積變化系數(shù)不變，因此，在制作一次干砂的情況下，多打砂樁是降低砂損耗的有效途徑。

6 工效分析

單樁的成樁時(shí)間=貫入時(shí)間+成樁時(shí)間+移船時(shí)間，其中成樁時(shí)間和移船時(shí)間和船員的熟練程度有關(guān)，而貫入時(shí)間當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況不同、打樁的深度不同、砂料不同、采取的打樁工藝不同、船員的熟練程度不同時(shí)，均會(huì)發(fā)生變化，打樁效率還需打設(shè)試驗(yàn)樁來(lái)確定。

港珠澳大橋西人工島C10區(qū)擠密砂樁的工效計(jì)算如下：

套管貫入至-37m，平均貫入時(shí)間約為80分鐘。

提管制樁（25m砂樁），平均成樁時(shí)間約為68分鐘。

每次移船定位時(shí)間約為10分鐘。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算：打設(shè)一組底標(biāo)高為-37m，長(zhǎng)25m的砂樁需要的時(shí)間約為158分鐘，每天打設(shè)前準(zhǔn)備約1小時(shí)，打設(shè)結(jié)束后整理約為2小時(shí)，每天14個(gè)小時(shí)，可打設(shè)4組。平均打設(shè)砂樁為300延米/天，603m3/天?？紤]天氣和修船的影響，每月有效工作時(shí)間按20天計(jì)算，可完成砂樁6000延米，12060m3。

7 結(jié)束語(yǔ)

擠密砂樁作為一種軟基加固的施工工藝，在外海筑港、人工島建設(shè)等海洋工程中具有無(wú)可比擬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用前景廣闊。相比傳統(tǒng)的軟基處理施工工藝，其優(yōu)勢(shì)在于：（1）通過(guò)置換和擠密作用，加固效果明顯，快速提高地基承載力，且壓縮性小，因而可以快速推進(jìn)施工進(jìn)程，縮短工期；（2）應(yīng)用范圍廣，可應(yīng)用于砂性土、黏性土、有機(jī)質(zhì)土等幾乎所有土質(zhì)的地基加固處理；（3）深度大，可達(dá)到水下50-60米，置換率高，可達(dá)到80%；目前，國(guó)內(nèi)已有多項(xiàng)重點(diǎn)工程采用該工藝對(duì)薄弱地基進(jìn)行加固。因此，熟練掌握這項(xiàng)新技術(shù)，對(duì)企業(yè)發(fā)展將起到較大的推動(dòng)作用。

具體計(jì)算方法如下（以直徑1600mm成樁1m為例）：

所需砂量=0.8×0.8×π×1=2.011m3

套管提升高度GL=2.011÷[（1.2÷2）2×π]=1.78m，取1.8m

回打高度=1.8-1.0=0.8m

下砂長(zhǎng)度SL=2.011÷{[（0.8-0.02×2） ÷2 ]2×π}=4.43m，取4.5m

3.6.2 套管內(nèi)壓力設(shè)定

套管提升制樁過(guò)程中，套管內(nèi)壓力需要保持在合適的范圍內(nèi)，以保證貫入時(shí)能夠排出端部套管內(nèi)的淤泥，制樁時(shí)套管內(nèi)砂料能夠順利排出。

經(jīng)過(guò)施工的檢驗(yàn)，套管內(nèi)砂料能順利排出，壓力設(shè)定如下：

0～-14.99m， 深度壓；

-15～-19.99m， 深度壓+0.4kg·f/cm2；

-20 ～-24.99m， 深度壓+0.8kg·f/cm2；

-25 ～-29.99m， 深度壓+1.1kg·f/cm2；

-30 ～-34.99m， 深度壓+1.5kg·f/cm2；

-35 ～-39.99m， 深度壓+2.0kg·f/cm2；

壓力設(shè)置中，深度壓指套管貫入深度位置海水壓力，壓力單位kg·f/cm2為程序內(nèi)默認(rèn)單位。以上的壓力設(shè)定是打樁時(shí)的參考值，壓力值的調(diào)整要以排除的砂量為準(zhǔn)，砂量大于計(jì)算值，則減壓，砂量小于計(jì)算值，則加壓。

3.6.3 提管速度、成樁長(zhǎng)度控制

操作人員在造樁過(guò)程中隨時(shí)調(diào)整提管速度，使其與下砂速度達(dá)到平衡，套管提升速度應(yīng)先慢后快，開(kāi)始上提時(shí)（前0.5m）一般控制在0.3 m/min，后面一般不超過(guò)1.0～1.5m/min。套管提升0.5m時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)下砂量較小，則將套管打回至上一個(gè)循環(huán)成樁的樁頂位置，重新提管制樁。當(dāng)套管提升計(jì)算高度1.8m，套管內(nèi)砂排出長(zhǎng)度不足4.5m（如3.6m）時(shí)，則根據(jù)樁徑1600mm和長(zhǎng)度3.6m砂量計(jì)算出成樁高度應(yīng)為0.8m，即回打1m。

3.6.4 樁頂處理及后續(xù)工作

制樁還有3m左右結(jié)束時(shí)，輸入后潮位，重新計(jì)算樁頂標(biāo)高，制樁還有2m左右時(shí)，減小每次成樁的長(zhǎng)度，按照成樁0.5m，0.5m，0.5m，0.5m，分四次成樁2m，提高樁頂?shù)拿軐?shí)度。

制樁最后一個(gè)回合下壓前將主打氣、側(cè)打氣、高壓水、振動(dòng)錘關(guān)閉，利用套管余震回打到位。套管內(nèi)應(yīng)剩下15米左右的砂子作為下次制樁的干砂，節(jié)省下次制作干砂的砂量和時(shí)間。測(cè)量地盤(pán)高度，套管上行提出地盤(pán)高約0.5米時(shí)停止，將打設(shè)完成信息發(fā)送至管理計(jì)算機(jī)。移船到位后，準(zhǔn)備打設(shè)下組砂樁，開(kāi)啟高壓水、振動(dòng)錘，套管下行到-25米左右時(shí)進(jìn)行一次吐泥過(guò)程，之后套管全速下行至設(shè)計(jì)標(biāo)高，根據(jù)套管內(nèi)的砂量選擇是否加砂，直接開(kāi)始制樁過(guò)程。

4 質(zhì)量控制

擠密砂樁的質(zhì)量控制要點(diǎn)見(jiàn)表4：

擠密砂樁的質(zhì)量控制必須貫穿打樁的全過(guò)程，而且其控制只能在打樁前和打樁的過(guò)程中控制，砂樁成型后無(wú)法改變，這就要求技術(shù)人員對(duì)船舶的定位和記錄設(shè)備定期進(jìn)行檢查；要求操作人員在打樁過(guò)程中隨時(shí)處理質(zhì)量缺陷。

5 砂量消耗系數(shù)

擠密砂樁施工時(shí)，砂料存在一定程度的損耗。按照每天成樁12 根，共300延米，整個(gè)區(qū)域平均樁長(zhǎng)25m計(jì)算砂損耗：

5.1 為保證砂樁樁底1m高成樁質(zhì)量，套管貫入端部排泥時(shí)，排出1m的砂料，約1.13m3，則損耗為1.13÷（25×2.011）=2.25%。

5.2 每組砂樁打設(shè)完成，將套管提起移船打設(shè)下組砂樁時(shí)，提升套管端部約有0.5m高砂料排出。端部約0.57m3砂料排出，則損耗為0.57÷（25×2.011）=1.13%。

5.3 據(jù)統(tǒng)計(jì)，每天第一組砂樁打設(shè)制作干砂所需的砂量平均為6斗，密實(shí)干砂的體積約為6×4.013×90%÷1.35×3=48.16m3，則損耗為48.16÷（300×2.011）=7.98%。

5.4 每天砂樁打設(shè)完成，套管內(nèi)剩余的砂料排出（如打設(shè)樁頭時(shí)套管內(nèi)無(wú)砂料或砂料過(guò)少，砂樁樁頂位置不能正常成樁）。按照每天每個(gè)套管砂柱長(zhǎng)度約為5m，約3.8m3，則損耗為3×3.8÷（300×2.011）=1.89%。

5.5 砂樁船自動(dòng)供砂等其它因素約2%

綜合以上5個(gè)方面可以得出理論砂損耗系數(shù)為1.153（損耗15.25%）。

砂料加入套管后從松散到成樁的體積變化系數(shù)為1.35，則砂總的消耗系數(shù)為=1.153×1.35×1.03=1.603（1.03為砂運(yùn)送到囤砂斗中的損耗）。

理論砂損耗系數(shù)中，（1）、（2）、（5）項(xiàng)損耗屬于不變量，（3）、（4）項(xiàng)砂量損耗不會(huì)變化，但是每天打設(shè)的延米數(shù)越大，則損耗系數(shù)越??；中粗砂的體積變化系數(shù)不變，因此，在制作一次干砂的情況下，多打砂樁是降低砂損耗的有效途徑。

6 工效分析

單樁的成樁時(shí)間=貫入時(shí)間+成樁時(shí)間+移船時(shí)間，其中成樁時(shí)間和移船時(shí)間和船員的熟練程度有關(guān)，而貫入時(shí)間當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況不同、打樁的深度不同、砂料不同、采取的打樁工藝不同、船員的熟練程度不同時(shí)，均會(huì)發(fā)生變化，打樁效率還需打設(shè)試驗(yàn)樁來(lái)確定。

港珠澳大橋西人工島C10區(qū)擠密砂樁的工效計(jì)算如下：

套管貫入至-37m，平均貫入時(shí)間約為80分鐘。

提管制樁（25m砂樁），平均成樁時(shí)間約為68分鐘。

每次移船定位時(shí)間約為10分鐘。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算：打設(shè)一組底標(biāo)高為-37m，長(zhǎng)25m的砂樁需要的時(shí)間約為158分鐘，每天打設(shè)前準(zhǔn)備約1小時(shí)，打設(shè)結(jié)束后整理約為2小時(shí)，每天14個(gè)小時(shí)，可打設(shè)4組。平均打設(shè)砂樁為300延米/天，603m3/天。考慮天氣和修船的影響，每月有效工作時(shí)間按20天計(jì)算，可完成砂樁6000延米，12060m3。

7 結(jié)束語(yǔ)

擠密砂樁作為一種軟基加固的施工工藝，在外海筑港、人工島建設(shè)等海洋工程中具有無(wú)可比擬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用前景廣闊。相比傳統(tǒng)的軟基處理施工工藝，其優(yōu)勢(shì)在于：（1）通過(guò)置換和擠密作用，加固效果明顯，快速提高地基承載力，且壓縮性小，因而可以快速推進(jìn)施工進(jìn)程，縮短工期；（2）應(yīng)用范圍廣，可應(yīng)用于砂性土、黏性土、有機(jī)質(zhì)土等幾乎所有土質(zhì)的地基加固處理；（3）深度大，可達(dá)到水下50-60米，置換率高，可達(dá)到80%；目前，國(guó)內(nèi)已有多項(xiàng)重點(diǎn)工程采用該工藝對(duì)薄弱地基進(jìn)行加固。因此，熟練掌握這項(xiàng)新技術(shù)，對(duì)企業(yè)發(fā)展將起到較大的推動(dòng)作用。

具體計(jì)算方法如下（以直徑1600mm成樁1m為例）：

所需砂量=0.8×0.8×π×1=2.011m3

套管提升高度GL=2.011÷[（1.2÷2）2×π]=1.78m，取1.8m

回打高度=1.8-1.0=0.8m

下砂長(zhǎng)度SL=2.011÷{[（0.8-0.02×2） ÷2 ]2×π}=4.43m，取4.5m

3.6.2 套管內(nèi)壓力設(shè)定

套管提升制樁過(guò)程中，套管內(nèi)壓力需要保持在合適的范圍內(nèi)，以保證貫入時(shí)能夠排出端部套管內(nèi)的淤泥，制樁時(shí)套管內(nèi)砂料能夠順利排出。

經(jīng)過(guò)施工的檢驗(yàn)，套管內(nèi)砂料能順利排出，壓力設(shè)定如下：

0～-14.99m， 深度壓；

-15～-19.99m， 深度壓+0.4kg·f/cm2；

-20 ～-24.99m， 深度壓+0.8kg·f/cm2；

-25 ～-29.99m， 深度壓+1.1kg·f/cm2；

-30 ～-34.99m， 深度壓+1.5kg·f/cm2；

-35 ～-39.99m， 深度壓+2.0kg·f/cm2；

壓力設(shè)置中，深度壓指套管貫入深度位置海水壓力，壓力單位kg·f/cm2為程序內(nèi)默認(rèn)單位。以上的壓力設(shè)定是打樁時(shí)的參考值，壓力值的調(diào)整要以排除的砂量為準(zhǔn)，砂量大于計(jì)算值，則減壓，砂量小于計(jì)算值，則加壓。

3.6.3 提管速度、成樁長(zhǎng)度控制

操作人員在造樁過(guò)程中隨時(shí)調(diào)整提管速度，使其與下砂速度達(dá)到平衡，套管提升速度應(yīng)先慢后快，開(kāi)始上提時(shí)（前0.5m）一般控制在0.3 m/min，后面一般不超過(guò)1.0～1.5m/min。套管提升0.5m時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)下砂量較小，則將套管打回至上一個(gè)循環(huán)成樁的樁頂位置，重新提管制樁。當(dāng)套管提升計(jì)算高度1.8m，套管內(nèi)砂排出長(zhǎng)度不足4.5m（如3.6m）時(shí)，則根據(jù)樁徑1600mm和長(zhǎng)度3.6m砂量計(jì)算出成樁高度應(yīng)為0.8m，即回打1m。

3.6.4 樁頂處理及后續(xù)工作

制樁還有3m左右結(jié)束時(shí)，輸入后潮位，重新計(jì)算樁頂標(biāo)高，制樁還有2m左右時(shí)，減小每次成樁的長(zhǎng)度，按照成樁0.5m，0.5m，0.5m，0.5m，分四次成樁2m，提高樁頂?shù)拿軐?shí)度。

制樁最后一個(gè)回合下壓前將主打氣、側(cè)打氣、高壓水、振動(dòng)錘關(guān)閉，利用套管余震回打到位。套管內(nèi)應(yīng)剩下15米左右的砂子作為下次制樁的干砂，節(jié)省下次制作干砂的砂量和時(shí)間。測(cè)量地盤(pán)高度，套管上行提出地盤(pán)高約0.5米時(shí)停止，將打設(shè)完成信息發(fā)送至管理計(jì)算機(jī)。移船到位后，準(zhǔn)備打設(shè)下組砂樁，開(kāi)啟高壓水、振動(dòng)錘，套管下行到-25米左右時(shí)進(jìn)行一次吐泥過(guò)程，之后套管全速下行至設(shè)計(jì)標(biāo)高，根據(jù)套管內(nèi)的砂量選擇是否加砂，直接開(kāi)始制樁過(guò)程。

4 質(zhì)量控制

擠密砂樁的質(zhì)量控制要點(diǎn)見(jiàn)表4：

擠密砂樁的質(zhì)量控制必須貫穿打樁的全過(guò)程，而且其控制只能在打樁前和打樁的過(guò)程中控制，砂樁成型后無(wú)法改變，這就要求技術(shù)人員對(duì)船舶的定位和記錄設(shè)備定期進(jìn)行檢查；要求操作人員在打樁過(guò)程中隨時(shí)處理質(zhì)量缺陷。

5 砂量消耗系數(shù)

擠密砂樁施工時(shí)，砂料存在一定程度的損耗。按照每天成樁12 根，共300延米，整個(gè)區(qū)域平均樁長(zhǎng)25m計(jì)算砂損耗：

5.1 為保證砂樁樁底1m高成樁質(zhì)量，套管貫入端部排泥時(shí)，排出1m的砂料，約1.13m3，則損耗為1.13÷（25×2.011）=2.25%。

5.2 每組砂樁打設(shè)完成，將套管提起移船打設(shè)下組砂樁時(shí)，提升套管端部約有0.5m高砂料排出。端部約0.57m3砂料排出，則損耗為0.57÷（25×2.011）=1.13%。

5.3 據(jù)統(tǒng)計(jì)，每天第一組砂樁打設(shè)制作干砂所需的砂量平均為6斗，密實(shí)干砂的體積約為6×4.013×90%÷1.35×3=48.16m3，則損耗為48.16÷（300×2.011）=7.98%。

5.4 每天砂樁打設(shè)完成，套管內(nèi)剩余的砂料排出（如打設(shè)樁頭時(shí)套管內(nèi)無(wú)砂料或砂料過(guò)少，砂樁樁頂位置不能正常成樁）。按照每天每個(gè)套管砂柱長(zhǎng)度約為5m，約3.8m3，則損耗為3×3.8÷（300×2.011）=1.89%。

5.5 砂樁船自動(dòng)供砂等其它因素約2%

綜合以上5個(gè)方面可以得出理論砂損耗系數(shù)為1.153（損耗15.25%）。

砂料加入套管后從松散到成樁的體積變化系數(shù)為1.35，則砂總的消耗系數(shù)為=1.153×1.35×1.03=1.603（1.03為砂運(yùn)送到囤砂斗中的損耗）。

理論砂損耗系數(shù)中，（1）、（2）、（5）項(xiàng)損耗屬于不變量，（3）、（4）項(xiàng)砂量損耗不會(huì)變化，但是每天打設(shè)的延米數(shù)越大，則損耗系數(shù)越小；中粗砂的體積變化系數(shù)不變，因此，在制作一次干砂的情況下，多打砂樁是降低砂損耗的有效途徑。

6 工效分析

單樁的成樁時(shí)間=貫入時(shí)間+成樁時(shí)間+移船時(shí)間，其中成樁時(shí)間和移船時(shí)間和船員的熟練程度有關(guān)，而貫入時(shí)間當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況不同、打樁的深度不同、砂料不同、采取的打樁工藝不同、船員的熟練程度不同時(shí)，均會(huì)發(fā)生變化，打樁效率還需打設(shè)試驗(yàn)樁來(lái)確定。

港珠澳大橋西人工島C10區(qū)擠密砂樁的工效計(jì)算如下：

套管貫入至-37m，平均貫入時(shí)間約為80分鐘。

提管制樁（25m砂樁），平均成樁時(shí)間約為68分鐘。

每次移船定位時(shí)間約為10分鐘。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算：打設(shè)一組底標(biāo)高為-37m，長(zhǎng)25m的砂樁需要的時(shí)間約為158分鐘，每天打設(shè)前準(zhǔn)備約1小時(shí)，打設(shè)結(jié)束后整理約為2小時(shí)，每天14個(gè)小時(shí)，可打設(shè)4組。平均打設(shè)砂樁為300延米/天，603m3/天?？紤]天氣和修船的影響，每月有效工作時(shí)間按20天計(jì)算，可完成砂樁6000延米，12060m3。

7 結(jié)束語(yǔ)

擠密砂樁作為一種軟基加固的施工工藝，在外海筑港、人工島建設(shè)等海洋工程中具有無(wú)可比擬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用前景廣闊。相比傳統(tǒng)的軟基處理施工工藝，其優(yōu)勢(shì)在于：（1）通過(guò)置換和擠密作用，加固效果明顯，快速提高地基承載力，且壓縮性小，因而可以快速推進(jìn)施工進(jìn)程，縮短工期；（2）應(yīng)用范圍廣，可應(yīng)用于砂性土、黏性土、有機(jī)質(zhì)土等幾乎所有土質(zhì)的地基加固處理；（3）深度大，可達(dá)到水下50-60米，置換率高，可達(dá)到80%；目前，國(guó)內(nèi)已有多項(xiàng)重點(diǎn)工程采用該工藝對(duì)薄弱地基進(jìn)行加固。因此，熟練掌握這項(xiàng)新技術(shù)，對(duì)企業(yè)發(fā)展將起到較大的推動(dòng)作用。