砂桩施工

1 工艺性试桩

不同的地区具有不同的地质条件，为了克服盲目性，确保砂桩加固软基试验研究达到预期目标，在工程桩施工前，试验段针对不同的成桩工艺进行了工艺性试桩，以掌握对该场地的成桩经验及各种操作技术参数。

(1) 15.0m振动重复拔压管砂桩工艺性试桩 1) 施工工艺 ① 桩管垂直就位；

② 将桩管沉入设计深度（15.0m）； ③ 用料斗向桩管内灌砂； ④ 按规定的拔起高度拔起桩管；

⑤ 按规定的压管高度向下压桩管，将桩孔内砂料压实。 重复进行③～⑤工序直到桩管拔出地面。 工艺流程图见图4-7。

放线定位桩管就位打入套管投砂拔套管 重复下套管挤砂移位图4-7 振动重复拔压管砂桩施工工艺流程图2) 拟定工艺参数

根据《暂规》和《软试施（路）修-01》设计说明要求，拟定以下工艺参数： ① 充盈系数

灌砂量按0.185m3/m控制，折合充盈系数β=1.48，上海地区β取值范围为1.2～1.5[4]。15m桩投砂2.8m3。

② 提管速度 1.5m/min。 ③ 拔压管高度 拔管1.0m，压管0.3m。 ④ 悬振时间

拔管后悬振15s。 ⑤ 投料方法

第一次0.8m3，以后采用料斗空中投料，每次0.2m3，分10次投完。 3) 试桩过程

试验段针对该工艺和工艺参数共试桩4根，3d后检测结果表明上述施工工艺和工艺参数能满足施工要求，但有几个问题需要注意：

① 灌砂量是个相对概念，不同的地层用砂量不同，软～硬塑层用砂量在0.16m3/m～0.18m3/m，流塑层用砂量在0.19 m3/m～0.20 m3/m。

② 在软～硬塑层中较容易成桩，在流塑层中较难成桩，原因主要在于流塑态淤泥质黏土灵敏度高（16左右），侧向约束力小（无侧限抗压强度低，qumax在4.8～7.7kPa之间），需要在原位反复拔压多次才能成桩，同时要适当增大反压深度。

③ 在流塑层中，下砂相对于软～硬塑层较难而易堵管。分析主要有两个原因：a．管内砂体在饱和情况下经过太长时间（约5min以上）振动之后，砂体与钢管壁间摩阻力大大增大，使砂料不能顺利滑出桩管。b．桩管提升后，在桩管内砂料没有及时回填桩孔的情况下，桩周淤泥质黏土可能会回灌桩孔。毫无疑问提管悬振加大了对桩周土体的扰动破坏，而这一扰动破坏反过来又增大了淤泥回灌的可能性，能否建议施工时在流塑层淤泥质黏土中不悬振。

④ 按上述投料方法加料比较费时，可否在桩管内砂料饱和状态以下增加单次投砂量来减少投砂次数以赢得施工时间。

4) 试桩结论

根据上述13根工艺性试桩，对最初拟定工艺参数做如下调整指导施工： ① 充盈系数

单桩平均充盈系数取1.48。软～硬塑层取1.3～1.4，流塑层取1.5～1.6。施工中按灌砂量来控制，软～硬塑0.16m3/m～0.18m3/m，流塑层0.19 m3/m～0.20 m3/m。

② 提管速度 1.5m/min。 ③ 拔压管高度

软～硬塑层拔管1.5m，压管0.3～0.4m；流塑层拔管1.5m，压管0.5～0.6m。 ④ 悬振时间

软～硬层中拔管后悬振15s，流塑层中不悬振。

⑤ 投料方法

桩管沉到设计深度后，砂料分次用料斗灌入，除第一次投砂量可以稍大（不宜超过1.8m3）外每次灌砂不宜超过0.4m3，并且应在前次灌砂成桩1.5m～2.0m后再投料。

(1) 15.0m双管（芯管密实）冲击式砂桩工艺性试桩 1) 施工工艺 ① 桩管垂直就位； ② 锤击内外管至设计深度； ③ 拔内管，向外管内灌砂；

④ 放内管至外管砂面上，拔外管到与内管底面平齐； ⑤ 锤击内、外管将砂压实； ⑥ 拔内管，向外管灌砂。

重复④～⑥的工序，直到桩管拔出地面。 工艺流程图见图4-11。

2) 工艺参数

参照振动式砂桩试桩及施工，拟定如下试桩工艺参数： ① 充盈系数

单桩平均充盈系数取1.48。软～硬塑层取1.3～1.4，流塑层取1.5～1.6。 ② 单次灌砂量

每次投砂0.3m3，软～硬塑层每次锤击压管0.8m，成桩1.7m，流塑层每次锤击压管0.9～1.0m，成桩1.5～1.6m。单桩2.8m3砂料分9次投入。

③ 桩管贯入度

软～硬塑层最后一锤桩管沉落量2～4cm，流塑层最后一锤桩管沉落量6～10cm。 3) 试桩过程

试验段共试桩2根。1#桩严格按上述工艺参数，成桩顺利，但成桩用时长（成一根桩需

放线定位桩管就位打入套管拔内管灌砂 重复下内管拔外管锤击桩管将砂压实移位图4-11 双管冲击式砂桩施工工艺流程图103min，主要原因在于每次投料都要将内管提升至料斗口，这一过程平均每次需用时10min左右）、功效低，后改变了2#桩的试桩工艺参数。工艺参数改为分6次投料，每次锤击1.4m，成桩2.8m。改变参数后因出现严重堵管而没有提高功效，分析堵管原因主要是一次灌砂太多，外管内潮湿的砂料在桩锤和内管自重（约4.5t）的作用下，部分砂在外管内被压密实。同时由于每次成桩过长，在桩周土体侧向约束力很小的情况下，很容易发生桩体鼓胀现象，有损于桩体质量。

4) 试桩结论

试桩检测结果表明1#桩质量稳定，能满足施工要求，拟定的工艺参数可以指导施工。但

鉴于砂桩机械没有贯入度自动检测装置，使得现场贯入度控制人为因素较大，决定施工时以单次灌砂量和单次成桩长度控制为主，贯入度控制为辅。

(3) 25.5m振动重复拔压管砂桩工艺性试桩

在15.0m振动重复拔压管砂桩工艺性试桩和工程桩施工的指导下，试验段针对25.5m振动重复拔压管砂桩试桩两根，试桩工艺和工艺参数如15.0m振动重复拔压管砂桩施工工艺参数一样。试桩检测结果表明拟定工艺参数能满足施工要求。

.4施工工艺小结

性能完善的施工机械是科学合理的施工工艺在施工中得以贯彻落实的根本保证，所以砂桩施工机械的改进势在必行。

综合比较振动式砂桩和冲击式砂桩，两者在地层穿透能力上基本一样，现在常用的DZKS系列振动锤配冲击锤完全可以满足穿透不同硬壳层的要求。成桩效果上两者相当且主要问题都集中在流塑态淤泥质黏土层中，都需要施工机械的进一步改进来取得很好的成桩效果。但从施工工效上振动式砂桩明显优越冲击式砂桩，而且冲击式砂桩施工时噪音大，不适合城市和夜间施工。为此，推荐砂桩施工采用振动重复拔压管砂桩施工工艺，其施工工艺及工艺参数，施工质量控制、注意事项和施工组织管理如下：

(1) 施工工艺及工艺参数

施工工艺流程见图4-7，工艺参数详见“第四章.1”中“试桩结论”所述工艺参数。

(2) 施工质量控制 1) 桩位控制

施工前做好场地平整。根据线路中心桩测设加固范围两侧边线控制桩位，做好控制桩位标记，再根据桩位平面布置图放设每个桩的位置，并用短竹木片桩标示出来。桩机就位后，

桩管对准现场桩位标记。对位偏差不得大于5cm。

2) 桩管垂直度控制

桩管对准桩位后，用拨杆和吊线锤来检查桩管的垂直度。锤球线不得少于2m，并根据现场桩架高度做好1.5%的倾斜标记。利用与桩架相连的两个斜撑来调节桩管垂直度。要求桩管倾斜不大于1.5%。

3) 灌砂量控制

现场所有砂料按标定后的斗车来计量。施工中灌入按充盈系数计算所需的所有砂量。成桩结束后测定所剩砂量，保证灌砂量不小于设计值的95%，否则应原位补打。

4) 提管速度控制

提管速度是根据桩机配套提管卷扬机的卷扬绳速和提管钢丝绳的根数来确定的。所以桩机组装时一定要计算好满足提管速度所需的钢丝绳根数。平均绳速15～16m/min的主卷扬机，穿绳需8～10道才能满足提管速度1.5m/min左右的要求。

5) 拔压管高度控制

施工前在桩架上用红油漆做好满足工艺参数要求的拔压管高度控制线，现场指定一人监控拔压管控制线来指挥操作手操作。

(3) 施工注意事项 1) 砂料

进场的砂料及时检验，要求砂料为中粗砂，含泥量≤3%，达不到要求的严禁现场使用。 2) 打桩顺序

为减少施工对土体的影响，施工时应采用从路基中间向两侧间隔跳打的顺序施工。 3) 堵管及其预防措施

施工过程中，一旦堵管就极易导致桩体不连续。尤其是在淤泥质流塑态土层中，如果提管后没有砂料及时回填桩孔，桩周流塑态淤泥质黏土就会回灌桩孔（通常所说的缩孔现象），导致桩体不连续起不到很好的排水效果。为防止堵管要求做到以下几点：

① 桩管就位时，管底铺0.05m3左右的砂，防止淤泥挤入桩底活瓣缝隙和内外管间间隙。 ② 雨天施工，由于现场砂料含水量大，暂留在桩管内的砂容易在激振力作用下达到密实而不易下料。要求一次性灌砂量不超过1.8m3。

③ 现场装载机铲运砂时，难免会带入少量泥团到砂料里。要求灌砂前一定要将泥团清理出来。

4) 桩管回带淤泥及其清理措施

成桩结束后，桩管会回带部分淤泥。为防止回带的淤泥封堵砂桩口而影响砂桩作为竖向排水体的排水效果，要求及时安排人员清理淤泥，要求清到完全露出桩顶为止。

(4) 施工组织管理 1) 劳力组织（见表4-3）

表4-3 1台桩机作业时的劳力组织

序号 人员 数量 1 工班长 1 2 记录员 1 3 操作手 1 4 投料员 4~5 5 清泥工 2 职责范围 全面负责桩机施工 负责砂桩施工记录（记录表见表4-4），并监督施工质量控制情况 负责桩机操作及机械故障的排除 负责灌注砂料 负责清除桩管回带的淤泥

表4-4 砂桩施工原始记录表

桩号 成桩计时 始时 终时 总时

实沉深灌砂量悬振时桩管垂直度(m) (m3) 间(s) 度(%)

平面误差(mm) 纵向 横向 其它情况 施工班组： 现场记录： 年 月 日

2) 施工管理

砂桩施工属隐蔽工程。目前，国内砂桩机械还不完善，没有自动记录装置，这就使砂桩施工质量的控制存在很大的人为主观因素，因此，加强砂桩施工现场管理工作显得尤为重要。结合试验段施工经验建议采用“旁站+巡视”的管理模式。

每台桩机指定1人全过程旁站监督。旁站监督人员的主要职责是：监督施工工艺参数及施工质量控制的现场落实情况，并做好施工原始记录。旁站监督人员对巡视人负责，及时向巡视人反映现场施工情况。

指定分管砂桩的工程技术人员对现场所有桩机全过程巡视。巡视员的主要职责是：了解并熟悉现场所有桩机施工状况，解决当班出现的技术问题和质量问题，对旁站人员反映的情况要及时回复。巡视人对项目总工负责，及时向总工反映现场施工情况。

此外，管段施工负责人负责砂桩施工现场用砂量的调运。做到现场所需砂料调运及时，堆放整齐，达到标准化工地的要求。