擠密砂樁在港口直立式護岸地基加固工程中的應用

杜靜　孔凡

摘 要：擠密砂樁是一種地基加固的新技術，適用于砂質土、粘質土等不同土質地基的加固。研究表明，砂土地基上修筑的直立式護岸往往存在穩定性方面的問題，而文章就對擠密砂樁在港口直立式護岸地基加固工程中的應用展開研究，對擠密砂樁的加固機理、擠密砂樁在立式護岸地基加固中的具體施工工藝以及擠密砂樁施工質量控制措施進行詳細的介紹。

關鍵詞：擠密砂樁；直立式護岸；地基加固

隨著社會經濟的快速發展，海上運輸業發展迅速，海港碼頭向離岸、開敞、深水海域發展已經成為必然的發展趨勢。在這種情況下，對地基進行加固就成了海港碼頭交通運輸的重要保障。為了我國不斷開發和引進先進的地基加固技術，而近些年發展起來的擠密砂樁加固技術在提高地基承載力方面顯示出了很大的優勢，目前應用的也較為廣泛。

1 擠密砂樁的加固機理

1.1 擠密作用

擠密砂樁是通過樁土對樁體側面的擠壓力而成樁的。通過運用擠密砂樁相關施工設備，將管中的砂石料從管底的鋼管沉入地下預定深度，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，樁間土的間隙會變小，對樁體側向的壓力增大，形成擠密的效果，實現其加固作用。

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樁，這樣就形成了砂樁與樁間土構成的復合地基。由于擠密砂樁的密實性較好，這就提高了復合地基的承載能力，地基沉降變小。與黏土地基相比，復合地基在受到一定的外界荷載壓力時所產生的形變較小。有實驗證明，復合地基的承載力增長程度與沉降的減小量都與置換率成正比例關系。

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由于地基樁基材料之間的空隙較小，滲水能力較差而導致的砂土液化。

2 擠密砂樁在在港口直立式護岸地基加固中的施工工藝

2.1 施工主要參數確定

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

振動錘激振力是影響打樁操作的重要因素，對振動錘進行科學合理的選擇可以使樁管順利打入設計好的樁底，以便于下一步工作的展開。同時影響樁管打入操作的因素還有砂樁周圍的土層對樁體的側摩擦力、管內泥柱、砂柱的側摩阻力。所以，為了保證樁管順利打入樁底，我們應該保證振動錘產生的激振力與整個樁管振動系統重力之和大于上述的各項側摩擦力之和。為了保證打樁效果，我們也可以采用一定的措施來盡量減小施工時樁管的側摩阻力。砂樁的正式施工時會涉及到許多具體的參數，首先，對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的砂料填入到樁管中，經歷一定大小的振激力處理，會使得砂料變得緊密，砂料之間的間隙變小，砂料的體積也會發生一定的變化。我們只需通過實驗驗證兩種狀態下的砂料體積之比，即可得到較為準確的數據。施工時的樁管內壓力是施工中的另一個重要影響因素，壓力的設置直接影響樁管內砂料的排出情況，而要對壓力進行合理的控制，我們應該分段處理，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生壓力之和【1】。再者就是樁管提升高度、樁管內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確定。回打深度為提管高度與成樁長度之差，所以其影響因素與這兩方面有關。

2.2 地基處理

為了實現理想的加固效果，擠密砂樁正式施工前應該先對地基進行一定的處理。某填島工程中軟土段為了達到地基承載力的要求，需要進行加固處理，而對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。具體來看，對于嚴重液化段，處理時對于沉箱前趾前后的兩個樁都采用直徑為1.0m的樁，這兩個樁之間的距離設為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。對于中等液化程度的地段，在進行地基的處理時，沉箱前趾前后的兩個樁都采用直徑為0.8m的樁，這兩個樁之間的距離設1.8m，布置方式為正方形。而沉箱前趾后樁的布置情況與嚴重液化地段的布置方式相同即可。而對于輕微液化及無液化現象的地段，不用采取任何的處理，直接進行砂樁的施工即可。而對于處理的深度，我們應該進行抽樣鉆孔，而根據鉆孔液化深度來確定地基的處理深度。

2.3 上部結構

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

3 擠密砂樁施工質量控制

3.1 原材料選擇與檢驗

為了保證擠密砂樁的施工質量，保證其原材料的質量是很必要的。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，而對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，在不影響施工質量的提前下，可以允許一定的碎石含量。為了確保材料的質量，施工前我們應該對材料的供應商進行嚴格的審查，材料在正式進入施工現場前還應該進行相關的質量檢驗，檢驗合格后方可投入使用。

3.2 平面定位

擠密砂樁的施工進行前，我們需要對砂樁樁位進行平面定位，以保證樁位符合設計的要求。而在施工進行中，我們仍需要定期對樁位進行校驗，校驗時用相關儀器進行精準定位測量，對測量得到的樁位的具體坐標與科學定位的樁心坐標以及設計的樁心位置進行比較，通過對比結果的偏差程度判斷樁位的準確性，具體的以倍的偏差為允許誤差【2】，當實際誤差在允許誤差范圍內時認為樁定位準確，可以繼續開展打樁施工。而如果實際誤差超出了允許的倍誤差，則需采取措施進行調整，調整符合條件后方可繼續施工。

3.3 套管垂直度控制

由于海上風浪較大，水流較急，受這種施工環境條件影響，擠密砂樁在施工時的施工定位、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問題將直接引起樁身傾斜，對其施工質量造成很大的影響。所以在實際施工中加強對套管垂直度的控制是很必要的。首先在打樁前應該進行檢查樁管的垂直度，當其滿足一定要求時才可以進行施工。而在打樁施工進行中，應該采用砂樁船自動調平系統，通過調節船體并用吊錘檢查套管，已實現對套管垂直度的實時檢驗。以保證最后樁體的垂直度能滿足設計最初的要求。

3.4 灌砂量

灌砂量關系著很多施工的具體參數，其對砂樁的施工質量有著直接的影響。一般在施工時，我們都要求砂樁的打設系統可以實現對下砂量的實時監測，系統自動將實際下砂值與下砂量的設定值進行比較，如果下砂量不能不足實際需求，我們可以從套管提升高度、管內壓力等方面入手進行調整。另外，當施工接近樁頂時，應盡量縮短每次成樁的高度，保證砂料的密實度，從而提高擠密砂樁的施工質量。

4 結語

擠密砂樁作為一種重要的地基加固技術，由于其加固、置換和排水三方面的重要作用，其在港口直立式護岸地基加固中有廣泛的應用。擠密砂樁的施工可以提高地基的承載能力，施工消耗較少，經濟效益較高。由于施工環境特殊，考慮到環境條件對施工操作的影響，我們應該加強對施工工藝的控制，重點注意對地基的處理。而在施工質量的控制上，我們主要要確保原材料的質量，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

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

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