擠密砂樁施工技術(shù)在港珠澳大橋工程中的應(yīng)用

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1、橋梁工程擠密砂樁施工技術(shù)在港珠澳大橋工程中的應(yīng)用孔令磊，張怡戈，張建忠(中交一航局第一工程,fi-限公司天津市300456)摘要：結(jié)合海上擠密砂樁在港珠澳大橋沉管隧道軟基處理中的成功應(yīng)用，對(duì)確定砂樁設(shè)計(jì)施工參數(shù)所進(jìn)行的極限貫入深度試驗(yàn)、回打擴(kuò)徑能力試驗(yàn)進(jìn)行了詳細(xì)地論述，并在施工過程中形成了一套行之有效的砂樁制樁工藝、質(zhì)量控制措施及檢測方法。通過隆起土高度的檢測、標(biāo)貫試驗(yàn)及水下載荷試驗(yàn)對(duì)擠密砂樁加固后樁身及加固后土體的性質(zhì)進(jìn)行了細(xì)致地分析研究，為今后類似擠密砂樁軟基處理工程的開展提供了大量寶貴經(jīng)驗(yàn)及借鑒依據(jù)。關(guān)鍵詞：擠密砂樁；貫入深度；試驗(yàn)；標(biāo)貫檢測；載荷

2、試驗(yàn)1工程概況1．1工程概述港珠澳大橋跨越珠江口伶仃洋海域，是聯(lián)結(jié)香港、珠海及澳門的大型跨海通道。大橋工程包括海中橋隧主體工程，香港、澳門、珠海三地口岸及聯(lián)結(jié)線工程，海中橋隧主體工程全長約29．6kin，采用橋隧組合方式，島隧工程是大橋的控制性工程，包括兩個(gè)長度為625r13．的隧道人工島及5664m長的海中沉管隧道。沉管隧道共分為33個(gè)管節(jié)，依次為E1、E2E33，標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長度180m，其中E7～E29管節(jié)基礎(chǔ)為天然地基，El～E6及E30E33管節(jié)下軟土層較厚需采用擠密砂樁+堆載預(yù)壓進(jìn)行地基處理。西人工島沉管隧道過渡段基礎(chǔ)E1～E6管節(jié)共包括5個(gè)施工

3、區(qū)13079根擠密砂樁，如圖1所示。砂樁樁徑分別為1．5m、1．6ITI和1．7m，共有42％、55％、62％和70％四種置換率，砂樁施打底標(biāo)高從一33．5～一36．5rn不等，頂標(biāo)高沿隧道縱斷面自西向東(遠(yuǎn)離西人工島方向)從一16．4l'la_延伸至一28．5m，設(shè)計(jì)總用砂量達(dá)33萬立方米。／廠衛(wèi)I衛(wèi)．+jj．!與!-嘲一

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6、Iil一ilC^●川；。叫I舡．1睡l＼12圖1沉管隧道El—E6管節(jié)擠密砂樁區(qū)域示意1．2地質(zhì)情況沉管隧道E1一$3～E6管節(jié)范圍原泥面標(biāo)高約一8．o～一10．0m，淤泥軟土層底標(biāo)高約一31．0m，淤泥下部為第三大層超固

7、結(jié)土，超固結(jié)土層主要由③黏土層、③。黏土夾砂組成。軟弱淤泥層含水率高、壓縮性大；下部超固結(jié)土強(qiáng)度較大，抗變形能力較強(qiáng)，其中③。黏土層標(biāo)貫擊數(shù)小于15擊，③z黏土夾砂層標(biāo)貫擊數(shù)大于15擊。該區(qū)段的地基處理必須穿透軟土層并進(jìn)入下部相對(duì)較好的硬土層，地基處理深度至標(biāo)貫擊數(shù)15擊的位置(大概處于③。層底部)。1．3成樁質(zhì)量要求(1)樁身連續(xù)完整，樁徑、深度、樁身強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求；樁體材料的品種、規(guī)格符合設(shè)計(jì)要求。(2)砂樁施工質(zhì)量上應(yīng)滿足表1的規(guī)定。2013年現(xiàn)場技術(shù)交流會(huì)論文集表1擠密砂樁允許偏差、檢驗(yàn)數(shù)量和方法序號(hào)項(xiàng)目規(guī)定值或允許偏差檢查方法和頻率1樁位水平

8、偏差±250mm檢查施工定位記錄Z套管豎直度／％不大于1．5％檢查施工定位記錄3樁頂標(biāo)高±500mm查施工記錄每段樁體填料量及每根樁填料4不小于設(shè)計(jì)值和試驗(yàn)確定的值(僅限于正常擴(kuò)徑)查施工記錄總量／m3平均標(biāo)貫擊數(shù)不小于20擊，樁頂2．0m范圍內(nèi)平均標(biāo)貫擊抽查成樁數(shù)0．2％，且檢測點(diǎn)在5標(biāo)準(zhǔn)貫入數(shù)不小于12擊擠密砂樁區(qū)域內(nèi)宜均勻布置1．樁底標(biāo)高≤設(shè)計(jì)底標(biāo)高；2．當(dāng)樁底深度達(dá)不到設(shè)計(jì)底標(biāo)高時(shí)，如果砂樁套管的貫人速率出現(xiàn)持續(xù)10S不大于1．0m／rain，6樁底標(biāo)高且管底標(biāo)高與設(shè)計(jì)底標(biāo)高差值≤3．0m時(shí)，現(xiàn)場可停止樁管查施工記錄貫人并以此作為樁底標(biāo)高；3．以

9、上兩個(gè)條件不滿足時(shí)，請(qǐng)報(bào)設(shè)計(jì)研究確認(rèn)不能達(dá)到設(shè)計(jì)樁徑時(shí)連續(xù)1rain回打擴(kuò)徑的下沉速率小于7樁徑查施工記錄0．2m／min停止擴(kuò)徑2擠密砂樁施工船舶海上擠密砂樁施工采用由日本引進(jìn)的擠密砂樁船，砂樁船主要由船體、管架系統(tǒng)、錨泊系統(tǒng)、供砂裝置、供氣裝置與動(dòng)力裝置、供水系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)和船員生活區(qū)組成。擠密砂樁施工作業(yè)船如圖2所示，砂樁船舶性能參數(shù)見表2。表2砂樁船船舶性能參數(shù)砂樁直徑／mm800～2000打設(shè)砂樁間距／m0．8～6．8樁型打設(shè)深度(水下面)／m70樁架數(shù)量／個(gè)3振動(dòng)錘數(shù)／臺(tái)360kW×3施打料斗容量／m310裝置沖程1．0m，最大壓KS—H

10、ARD型水壓缸力617．8kN船體尺度70×30×4．5船體(長×寬×深)／m(吃水2．3m)構(gòu)造排水量／t4750樁架高度(水面上)／m72圖2擠密砂樁施工作業(yè)船3擠密砂樁施工工藝方案3．1施工船舶組成及作業(yè)水域范圍擠密砂樁施工，主要由以下施工船組成：砂樁船、貯砂船、皮帶運(yùn)砂船、拖輪、起錨艇、交通船。施工時(shí)所需要的水域范圍：200rn×400m。3．2砂樁船駐位方式根據(jù)沉管隧道總體施工安排，確定各階段擠密砂樁施工區(qū)域，使用4000hp拖輪和1600hp起錨艇拖航駐位，駐位時(shí)砂樁船縱軸線垂直于隧道基礎(chǔ)中心線，由隧道中心線向南北兩側(cè)施工。橋梁工程3．3供砂

11、方式砂樁船料斗側(cè)長期固定一條儲(chǔ)砂船，皮帶運(yùn)砂船將砂料傳送至儲(chǔ)砂船上。利用儲(chǔ)砂船上