杜靜　孔凡

摘 要：擠密砂樁是一種地基加固的新技術(shù)，適用于砂質(zhì)土、粘質(zhì)土等不同土質(zhì)地基的加固。研究表明，砂土地基上修筑的直立式護(hù)岸往往存在穩(wěn)定性方面的問(wèn)題，而文章就對(duì)擠密砂樁在港口直立式護(hù)岸地基加固工程中的應(yīng)用展開(kāi)研究，對(duì)擠密砂樁的加固機(jī)理、擠密砂樁在立式護(hù)岸地基加固中的具體施工工藝以及擠密砂樁施工質(zhì)量控制措施進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

關(guān)鍵詞：擠密砂樁；直立式護(hù)岸；地基加固

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，海上運(yùn)輸業(yè)發(fā)展迅速，海港碼頭向離岸、開(kāi)敞、深水海域發(fā)展已經(jīng)成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。在這種情況下，對(duì)地基進(jìn)行加固就成了海港碼頭交通運(yùn)輸?shù)闹匾Ｕ稀榱宋覈?guó)不斷開(kāi)發(fā)和引進(jìn)先進(jìn)的地基加固技術(shù)，而近些年發(fā)展起來(lái)的擠密砂樁加固技術(shù)在提高地基承載力方面顯示出了很大的優(yōu)勢(shì)，目前應(yīng)用的也較為廣泛。

1 擠密砂樁的加固機(jī)理

1.1 擠密作用

擠密砂樁是通過(guò)樁土對(duì)樁體側(cè)面的擠壓力而成樁的。通過(guò)運(yùn)用擠密砂樁相關(guān)施工設(shè)備，將管中的砂石料從管底的鋼管沉入地下預(yù)定深度，然后引入壓縮空氣，將管中的砂石料從管底端活門壓出，這種作用下，樁間土的間隙會(huì)變小，對(duì)樁體側(cè)向的壓力增大，形成擠密的效果，實(shí)現(xiàn)其加固作用。

1.2 置換作用

擠密砂樁中，用一定體積的砂樁代替了同體積的土質(zhì)樁，這樣就形成了砂樁與樁間土構(gòu)成的復(fù)合地基。由于擠密砂樁的密實(shí)性較好，這就提高了復(fù)合地基的承載能力，地基沉降變小。與黏土地基相比，復(fù)合地基在受到一定的外界荷載壓力時(shí)所產(chǎn)生的形變較小。有實(shí)驗(yàn)證明，復(fù)合地基的承載力增長(zhǎng)程度與沉降的減小量都與置換率成正比例關(guān)系。

1.3 排水作用

在擠密砂樁中，砂樁的顆粒較粗，在地基中可以形成天然的滲透性能良好的豎向排水減壓通道，這樣就可以避免出現(xiàn)由于地基樁基材料之間的空隙較小，滲水能力較差而導(dǎo)致的砂土液化。

2 擠密砂樁在在港口直立式護(hù)岸地基加固中的施工工藝

2.1 施工主要參數(shù)確定

擠密砂樁的施工時(shí)涉及到許多具體參數(shù)的確定，其主要包括砂樁打設(shè)時(shí)的振動(dòng)錘激振力以及成樁施工時(shí)涉及到的樁管壓力、樁管提升高度、體積壓縮率等參數(shù)。

振動(dòng)錘激振力是影響打樁操作的重要因素，對(duì)振動(dòng)錘進(jìn)行科學(xué)合理的選擇可以使樁管順利打入設(shè)計(jì)好的樁底，以便于下一步工作的展開(kāi)。同時(shí)影響樁管打入操作的因素還有砂樁周圍的土層對(duì)樁體的側(cè)摩擦力、管內(nèi)泥柱、砂柱的側(cè)摩阻力。所以，為了保證樁管順利打入樁底，我們應(yīng)該保證振動(dòng)錘產(chǎn)生的激振力與整個(gè)樁管振動(dòng)系統(tǒng)重力之和大于上述的各項(xiàng)側(cè)摩擦力之和。為了保證打樁效果，我們也可以采用一定的措施來(lái)盡量減小施工時(shí)樁管的側(cè)摩阻力。砂樁的正式施工時(shí)會(huì)涉及到許多具體的參數(shù)，首先，對(duì)于原材料體積的變化率我們要有所掌握，原材料體積變化率是指原本松散狀態(tài)的砂料填入到樁管中，經(jīng)歷一定大小的振激力處理，會(huì)使得砂料變得緊密，砂料之間的間隙變小，砂料的體積也會(huì)發(fā)生一定的變化。我們只需通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證兩種狀態(tài)下的砂料體積之比，即可得到較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。施工時(shí)的樁管內(nèi)壓力是施工中的另一個(gè)重要影響因素，壓力的設(shè)置直接影響樁管內(nèi)砂料的排出情況，而要對(duì)壓力進(jìn)行合理的控制，我們應(yīng)該分段處理，泥面以上部分只需考慮海水形成的壓力，泥面以下為海水壓力和土層產(chǎn)生壓力之和【1】。再者就是樁管提升高度、樁管內(nèi)下砂深度和回打深度，這三方面因素共同決定著樁體直徑和樁體的密實(shí)程度。樁管提升高度和下砂深度都主要由用砂量和樁靴直徑來(lái)確定?；卮蛏疃葹樘峁芨叨扰c成樁長(zhǎng)度之差，所以其影響因素與這兩方面有關(guān)。

2.2 地基處理

為了實(shí)現(xiàn)理想的加固效果，擠密砂樁正式施工前應(yīng)該先對(duì)地基進(jìn)行一定的處理。某填島工程中軟土段為了達(dá)到地基承載力的要求，需要進(jìn)行加固處理，而對(duì)于具體的不同液化程度的地段，我們要采取不同的處理方法。具體來(lái)看，對(duì)于嚴(yán)重液化段，處理時(shí)對(duì)于沉箱前趾前后的兩個(gè)樁都采用直徑為1.0m的樁，這兩個(gè)樁之間的距離設(shè)為2.2m，布置方式為正方形。沉箱前趾后兩根樁之后到沉箱后趾之間采用直徑0.8m，間距2.8m，布置方式仍為正方形。對(duì)于中等液化程度的地段，在進(jìn)行地基的處理時(shí)，沉箱前趾前后的兩個(gè)樁都采用直徑為0.8m的樁，這兩個(gè)樁之間的距離設(shè)1.8m，布置方式為正方形。而沉箱前趾后樁的布置情況與嚴(yán)重液化地段的布置方式相同即可。而對(duì)于輕微液化及無(wú)液化現(xiàn)象的地段，不用采取任何的處理，直接進(jìn)行砂樁的施工即可。而對(duì)于處理的深度，我們應(yīng)該進(jìn)行抽樣鉆孔，而根據(jù)鉆孔液化深度來(lái)確定地基的處理深度。

2.3 上部結(jié)構(gòu)

本工程的直立式護(hù)岸的上部采用現(xiàn)澆混凝土胸墻，由于各個(gè)地段情況不一樣，所以導(dǎo)致胸墻的高程不同。不同高程的胸墻間以放坡形式連接。胸墻后是道路，所以需要進(jìn)行回填，將道路寬度設(shè)為8m。胸墻及路面之間也通過(guò)坡的形式銜接。

3 擠密砂樁施工質(zhì)量控制

3.1 原材料選擇與檢驗(yàn)

為了保證擠密砂樁的施工質(zhì)量，保證其原材料的質(zhì)量是很必要的。砂樁施工的材料主要是中粗砂，一般用于砂樁施工的砂料要求含泥量在3%以內(nèi)，而對(duì)于施工用砂料的均一程度也有一定要求，但是避免不了砂料中可混有少量粒徑小于50mm的碎石，在不影響施工質(zhì)量的提前下，可以允許一定的碎石含量。為了確保材料的質(zhì)量，施工前我們應(yīng)該對(duì)材料的供應(yīng)商進(jìn)行嚴(yán)格的審查，材料在正式進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)前還應(yīng)該進(jìn)行相關(guān)的質(zhì)量檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方可投入使用。

3.2 平面定位

擠密砂樁的施工進(jìn)行前，我們需要對(duì)砂樁樁位進(jìn)行平面定位，以保證樁位符合設(shè)計(jì)的要求。而在施工進(jìn)行中，我們?nèi)孕枰ㄆ趯?duì)樁位進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)時(shí)用相關(guān)儀器進(jìn)行精準(zhǔn)定位測(cè)量，對(duì)測(cè)量得到的樁位的具體坐標(biāo)與科學(xué)定位的樁心坐標(biāo)以及設(shè)計(jì)的樁心位置進(jìn)行比較，通過(guò)對(duì)比結(jié)果的偏差程度判斷樁位的準(zhǔn)確性，具體的以倍的偏差為允許誤差【2】，當(dāng)實(shí)際誤差在允許誤差范圍內(nèi)時(shí)認(rèn)為樁定位準(zhǔn)確，可以繼續(xù)開(kāi)展打樁施工。而如果實(shí)際誤差超出了允許的倍誤差，則需采取措施進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整符合條件后方可繼續(xù)施工。

3.3 套管垂直度控制

由于海上風(fēng)浪較大，水流較急，受這種施工環(huán)境條件影響，擠密砂樁在施工時(shí)的施工定位、垂直度和樁距容易受到影響，而造成偏差。其中樁管的垂直度若出現(xiàn)問(wèn)題將直接引起樁身傾斜，對(duì)其施工質(zhì)量造成很大的影響。所以在實(shí)際施工中加強(qiáng)對(duì)套管垂直度的控制是很必要的。首先在打樁前應(yīng)該進(jìn)行檢查樁管的垂直度，當(dāng)其滿足一定要求時(shí)才可以進(jìn)行施工。而在打樁施工進(jìn)行中，應(yīng)該采用砂樁船自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)節(jié)船體并用吊錘檢查套管，已實(shí)現(xiàn)對(duì)套管垂直度的實(shí)時(shí)檢驗(yàn)。以保證最后樁體的垂直度能滿足設(shè)計(jì)最初的要求。

3.4 灌砂量

灌砂量關(guān)系著很多施工的具體參數(shù)，其對(duì)砂樁的施工質(zhì)量有著直接的影響。一般在施工時(shí)，我們都要求砂樁的打設(shè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)下砂量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)自動(dòng)將實(shí)際下砂值與下砂量的設(shè)定值進(jìn)行比較，如果下砂量不能不足實(shí)際需求，我們可以從套管提升高度、管內(nèi)壓力等方面入手進(jìn)行調(diào)整。另外，當(dāng)施工接近樁頂時(shí)，應(yīng)盡量縮短每次成樁的高度，保證砂料的密實(shí)度，從而提高擠密砂樁的施工質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

擠密砂樁作為一種重要的地基加固技術(shù)，由于其加固、置換和排水三方面的重要作用，其在港口直立式護(hù)岸地基加固中有廣泛的應(yīng)用。擠密砂樁的施工可以提高地基的承載能力，施工消耗較少，經(jīng)濟(jì)效益較高。由于施工環(huán)境特殊，考慮到環(huán)境條件對(duì)施工操作的影響，我們應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)施工工藝的控制，重點(diǎn)注意對(duì)地基的處理。而在施工質(zhì)量的控制上，我們主要要確保原材料的質(zhì)量，做好平面定位工作，保證套管的垂直度和灌砂量，為擠密砂樁的施工提高良好的保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱勝利，喻志發(fā)等.水下擠密砂樁施工技術(shù)與加固地基特性分析[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2015，35（10）：14-15.

[2] 周明暉.水下打設(shè)擠密砂樁加固軟土地基的應(yīng)用[J].中國(guó)水運(yùn)，2014，14（07）：319-321.