海上挤密砂桩试桩方案

挤密砂桩标准试验段施工方案一、标准试验的目的（1）检查和确定挤密砂桩施工设备的能力；（2）检验在新的桩距和桩径下处理后的效果，并与原设计要求进行对比，检验是否达到设计要求；（3）通过现场试验实设计要求和确定施工工艺及施工控制要求，包括砂桩直径、砂桩间距、填砂量、提升高度、留振时间等，用以指导大面积施工；二、施工设备本次挤密砂桩标准试验采用一艘大型专业砂桩船舶，该船舶为三管砂桩船，套管间距均为5.4m，桩管外径0.8m，端头1.0m，自带GPS测量系统、自带吊机抓斗可以自行补充砂料。挤密砂桩施工设备主要由船体、管架系统、锚泊系统、供砂装置、供气装置与动力装置、供水系统、中央控制系统和船员生活区组成。主要装备系统和布置详见下图：管架系统由砂桩套管、500KW震动锤、导向架、支承架等组成，砂桩套管长度根据水深和砂桩长度确定，导向架的高度决定砂桩套管的长度。供砂装置主要由吊车及抓斗、储砂料仓、皮带机、提升料斗组成。供气装置由空压机、储气罐等组成，挤实砂桩施工时用气量较大，砂桩船配置6台20m3/min的空压机及6只15m3的储气罐，空气机和储气罐的最大压为0.7～1.3MPa。供水系统由多组水泵组成，其中一组为船体平衡水泵，其它水泵为高压冲水辅助用泵，出水口设置在套管底端，当遇到夹砂层等复杂地质条件时，开启辅助高压水泵协助切削土层，提高沉管能力和速率。高压水泵主要参数：压力10MPa，流量300L/min。三、挤密砂桩试验1、概况1、桩架；2、沉管振动锤（240～400kw）；3、沉桩套管（d800～1000mm）；4、操纵室及质量监控系统；5、GPS测量定位系统；6、供气系统；7、储料斗；8、砂输送系统；9、灌砂斗（电子计量）；其中7、8、9三部分组成供砂系统。挤密砂桩船组成及布置示意图213546978挤密砂桩标准试验拟在内护岸西端头（N0+000）附近开展，该区域靠近一期陆域东端，依据设计文件，该区域原泥面标高为-4.91m，砂桩底标高为-17.01m，多为粉细砂（混淤泥）土质。原设计砂桩桩位间距2.4m,表层约3m范围内砂桩直径为Φ1.3m,表层3m以下砂桩直径为Φ1.2m。为适应专业船舶的套管间距（5.4m），在保证砂桩置换率不变的前提下，本次砂桩试验设计为桩位间距2.7m，桩径为1.46m（标高-4.91m~-7.91m），和1.35m（标高-7.91~-17.01），试验根数暂定为9根，届时根据现场实际试验情况可调整。编号坐标桩间距（m）上桩径/下桩径（m）桩总长（m）S1X=；Y=2.71.46/1.3512.1S2X=；Y=2.71.46/1.3512.1S3X=；Y=2.71.46/1.3512.1S4X=；Y=2.71.46/1.3512.1S5X=；Y=2.71.46/1.3512.1S6X=；Y=2.71.46/1.3512.1S7X=；Y=2.71.46/1.3512.1S8X=；Y=2.71.46/1.3512.1S9X=；Y=2.71.46/1.3512.1试验过程项目部现场管理人员将全面搜集各项砂桩打设的原始数据，试验后及时组织检测单位对砂桩进行实体检测并将检测数据提供给设计单位，由设计单位进行施工分析及论证，从而指导开展砂桩的全面施工。2、试验步骤2.72.7内护岸中心线内护岸内边线2.7S3S6S5S9S8S7S4S2S1挤密砂桩试验实验示意图试验前水深测量→机具定位→桩管沉入→加料压密→拔管、回打→机具移位。(1)采用GPS无验潮测量技术对该砂桩区的海域进行水下地形测量，确定各桩位砂桩顶面标高及砂桩长度等技术参数。为保证测量数据的准确性，应选择水流、风向较好的天气进行测量。(2)砂桩船采用GPS测量系统定位，以确定船体在工程坐标系中的位置、方向和姿态，从而确定砂桩位置。沉桩定位时定位人员密切观察GPS系统显示的桩位偏差，保证在沉设套管时桩位偏差小于0.1D（D砂桩桩径）并小于100mm。同时在沉设过程中，通过调节砂桩船压舱水控制砂桩的垂直度，严格控制砂管垂直度在1.5%以内。(3)松散砂料采用体积法进行计量，暂按1.30松方系数估算用料量，一次上足或分两次投料。为达到对砂桩灌砂量的控制，需对每次上料斗砂量进行实测计量。(4)加压并开动振动锤，将钢管沉入至设计要求深度。(5)持续加压拔管排砂，使土层中形成一定的砂柱，每次拔管高度以回打扩径成桩高度等于1m控制，维持管内压力进行回打，使砂柱挤密压实扩径，直至达到1.35m。该过程采用砂面自动检测仪，实时跟踪管内砂面标高，并通过施工监控系统反应在显示器上，以便施工人员操作和监控、记录。挤密砂桩每段回打及成桩高度计算原理图A=ΔGL×（1-d22/D2）H=ΔGL-A其中：A—回打高度，此处A计为1m；SL1、SL2—拔管前后实测管内砂面标高GL1、GL2—拔管前后实测套管底面标高ΔGL=GL2-GL1d2—套管底部内径D—扩径后砂桩直径H—成桩高度根据计算结果，本次试桩施工拟采用“拔管2.5m，回打1.5m”的方案。加压排砂SL1SL2GL1GL2加压排砂振动拔管d1内径）d2（内径）持压振动回打(6)在达到泥面表层约3m范围内，砂柱挤密压实扩径应达到1.46m。(7)完成该桩位后，移动机具，至下一桩。(8)标贯试验：在完成砂桩后的第28天开始进行桩间土的标贯试验。内护岸中心线内护岸内边线标贯试验检测位置标贯试验检测位置示意图桩间土标贯N设计要求：处理深度（m）处理后桩间土标贯N应大于（击）31552010261530(9)根据现场施工记录以及检验结果，计算砂量的充盈系数、确定最优的提升速度、留振时间、，检验在新的桩距、桩径下的地基处理效果能否满足设计要求，并最终确定挤密砂桩的各项施工参数，并依此来开展后续大规模挤密砂桩施工。四、注意事项本挤密砂桩工程同一桩位对应两种不同的桩径，应准确识别界定标高，施工参数分别进行独立记录和分析，在施工条件和操作工艺成熟之后，可只作一次整体记录，根据两者之间的特定关系再进行统一分析。