平潭環(huán)湖路砂樁施工質(zhì)量控制

■朱魯榮（中國水利水電第十六工程局有限公司，福州350003）

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平潭環(huán)湖路砂樁施工質(zhì)量控制

■朱魯榮
（中國水利水電第十六工程局有限公司，福州350003）

平潭環(huán)湖路工程路基采用砂樁超載預(yù)壓處理，為確保后期堆載預(yù)壓順利進(jìn)行，需控制好砂樁施工質(zhì)量，使砂樁形成豎向連續(xù)密實(shí)的排水體。本文介紹對砂樁施工系列質(zhì)量影響參數(shù)的分析，及相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，供參考。

砂樁施工質(zhì)量影響參數(shù)質(zhì)量控制措施

1概述

平潭環(huán)湖路（東側(cè)段）位于平潭金井灣片區(qū)，K0+000～K0+800道路紅線內(nèi)由海堤圍成的池塘、原平潭鹽場的鹽田地組成，該段從地勘地質(zhì)鉆孔來看，大部分表層為吹填的1～4m厚砂，局部未吹填，其下為淤泥質(zhì)土厚度14～21m，往下為粘土層。

設(shè)計(jì)的地基加固方案為：通過在淤泥質(zhì)土中打設(shè)砂樁，進(jìn)行大面積地基加固，形成豎向排水體，再采用加載方式促進(jìn)地基排水固結(jié)。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，需保證整個樁體是連續(xù)密實(shí)的，不得出現(xiàn)斷樁、縮頸。施工質(zhì)量主要通過樁體密實(shí)度進(jìn)行判定，砂樁的密實(shí)度通過采用標(biāo)貫試驗(yàn)進(jìn)行判斷。當(dāng)砂樁標(biāo)貫擊數(shù)大于10擊，平均擊數(shù)為13擊以上時(shí)，判定該砂樁施工質(zhì)量合格。

砂樁超載預(yù)壓主要技術(shù)要求包括砂樁設(shè)計(jì)、加載堆載、卸載。本工程的砂樁原材料使用中細(xì)海砂，與正常的砂樁所使用的中粗砂在細(xì)度模數(shù)、粒徑等方面有顯著區(qū)別，并且施工技術(shù)規(guī)范在該方面的規(guī)定尚屬空白。為確保后期堆載預(yù)壓順利進(jìn)行，最關(guān)鍵的是確?？刂坪蒙皹妒┕べ|(zhì)量，使砂樁形成豎向連續(xù)密實(shí)的排水體。

通過對系列質(zhì)量影響參數(shù)的分析，并采取相應(yīng)質(zhì)量控制措施，本工程的砂樁施工質(zhì)量通過了各相關(guān)參建方的聯(lián)合驗(yàn)收，進(jìn)行堆載，雖后期堆載沉降率不夠理想，但經(jīng)設(shè)計(jì)確認(rèn)可以卸載，進(jìn)行后續(xù)施工。本工程的QC活動項(xiàng)目《提高砂樁樁體合格率》，獲得全國工程建設(shè)優(yōu)秀質(zhì)量管理小組二等獎。

2砂樁設(shè)計(jì)方案

為保證填砂路基在地震烈度7度時(shí)不液化，并對吹填砂進(jìn)行擠密，砂樁工藝采用震動沉管成樁法。

砂樁設(shè)計(jì)樁徑為0.5m，樁間距為2m，樁長平均為25m，呈正三角形布置，砂樁調(diào)料量的充盈系數(shù)控制在1.2～1.4之間。

3砂樁施工工藝簡介

3.1施工工藝原理

本工程砂樁采用震動沉管成樁法。砂樁施工工藝如圖1所示。

圖1　砂樁施工工藝原理圖

3.2施工機(jī)械選擇

本工程砂樁采用DZ75SK打樁錘。為使鋼套管內(nèi)外水壓維持平衡，使最大檢測深度處標(biāo)貫擊數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)避免砂樁發(fā)生斷樁，樁頭采用喉頭式。

樁頭并不完全封閉，且長度短，寬度小，受力面積小。鋼套管提升30cm～50cm時(shí)，樁尖可自動靈活打開，樁管內(nèi)砂料流入孔內(nèi)。

3.3樁體材料

樁體材料選擇海砂，海砂為中細(xì)砂，不得用細(xì)砂，含水率不大于9%，含泥量不大于5%，最大粒徑不大于5mm，細(xì)度模數(shù)不小于1.80。

3.4施工注意要點(diǎn)

（1）施工砂樁順序?yàn)閺牡缆穬蛇呄蚵分虚g施打。

（2）每次鋼套管在入土前，均須先投入2～3斗的海砂。

4砂樁施工的主要質(zhì)量影響因素分析

4.1樁體提升速度過快

試驗(yàn)段數(shù)據(jù)顯示，為確保樁體不出現(xiàn)斷樁、縮頸，樁體正常提升速度應(yīng)控制在1.0～1.5m/min。

若樁體提升速度過快，樁體則不能有效擠密，并造成縮頸、斷樁，從而造成樁體密實(shí)度不足。

通過對施工中發(fā)現(xiàn)的不合格砂樁的原始記錄進(jìn)行分析，不合格樁樁體中，提升速度大于1.5m/min的占79.03%。所以，樁體提升速度過快是影響砂樁施工質(zhì)量的第一個主要因素。

4.2反插次數(shù)不足

反插次數(shù)不足，將造成樁體不能有效密實(shí)，進(jìn)而產(chǎn)生縮頸、斷樁，使樁體標(biāo)貫擊數(shù)不能滿足設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)對勘察設(shè)計(jì)文件提供的特殊路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖進(jìn)行分析，高程-2m以上為填砂路段，標(biāo)貫擊數(shù)為3～7擊，高程-2m以下為淤泥質(zhì)土，標(biāo)貫擊數(shù)＜3擊。結(jié)合地勘報(bào)告和地質(zhì)條件，當(dāng)標(biāo)貫深度≥2m且單點(diǎn)最小擊數(shù)＜3擊，可判定該樁為斷樁。

選取具有代表性的不合格砂樁繪制各分層標(biāo)貫擊數(shù)圖，可以看出，單點(diǎn)標(biāo)貫擊數(shù)＜10擊的，多為4～10擊。只有4根樁在標(biāo)貫深度2至10m處發(fā)生了斷樁，只占不合格樁體總數(shù)的6.67%。所以，大部分的不合格樁是由于縮頸造成的。

通過對不合格樁的原始記錄中的反插次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，平均反插次數(shù)小于3次/6m的占了70.96%，所以反插次數(shù)是影響砂樁施工質(zhì)量的第二個主要因素。

4.3振動擠壓時(shí)間過短

試驗(yàn)段數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)振動擠壓時(shí)間≥10s時(shí)，最大檢測深度處標(biāo)貫擊數(shù)≥13擊。試驗(yàn)段中，有62根密實(shí)度不合格樁，最大檢測深度處標(biāo)貫擊數(shù)＜10擊的占了22.58%，最大檢測深度處標(biāo)貫擊數(shù)＜13擊的占了87.10%。通過對現(xiàn)場樁機(jī)作業(yè)進(jìn)行觀察分析，主要原因是樁機(jī)在沉入至設(shè)計(jì)深度處后直接進(jìn)入樁體提升階段，未按設(shè)計(jì)要求在原地進(jìn)行振動擠壓。所以，振動擠壓時(shí)間過短是影響砂樁施工質(zhì)量的第三個主要因素。

5砂漿施工質(zhì)量控制措施

5.1加強(qiáng)施工技術(shù)交底

由于砂樁在國內(nèi)運(yùn)用較少，絕大多數(shù)的項(xiàng)目現(xiàn)場管理人員及施工人員對關(guān)鍵工序理解不透徹甚至有誤。為加強(qiáng)對管理人員及施工人員的技術(shù)交底工作，在砂樁施工前，項(xiàng)目部臨時(shí)抽調(diào)樁機(jī)和專業(yè)操作人員，在現(xiàn)場進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，其他管理人員及其他樁機(jī)操作人員進(jìn)行觀摩，做到邊施工邊講解，使所有施工人員都能掌握施工要點(diǎn)及參數(shù)。

5.2施工過程管控

施工過程中，管理人員采取跟蹤作業(yè)和不定時(shí)抽查相結(jié)合的方式，當(dāng)每根砂樁完成施打任務(wù)后，及時(shí)對砂樁原始記錄進(jìn)行收集分析。若發(fā)現(xiàn)砂樁樁體提升速度≥1.5m/min，對該樁機(jī)操作進(jìn)行及時(shí)糾正，并對該樁進(jìn)行重打。

5.3優(yōu)化施工參數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及施工人員的反饋，反插次數(shù)采用3 次/6m方案時(shí)，雖拔管高度更容易控制，但因拔管高度過大，反插次數(shù)難以得到保證。通過對反插參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，將反插次數(shù)提高至3次/4m，確保了反插次數(shù)滿足最小反插次數(shù)3次/6m的要求。

對現(xiàn)場管理人員收集的砂樁原始資料進(jìn)行匯總分析，當(dāng)反插次數(shù)不滿足要求時(shí)，及時(shí)予以糾正，對于反插次數(shù)小于3次/6m的砂樁須要求重打。

5.4優(yōu)化施工工序

對現(xiàn)場每臺樁機(jī)每次往鋼套管內(nèi)加料的時(shí)間，計(jì)時(shí)統(tǒng)計(jì)15次，每次加一斗料的平均耗時(shí)為11.25s。

為確保砂樁振動擠壓時(shí)間，控制加料時(shí)間，即在每次砂樁鋼套管到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，原地邊振動邊往鋼套管內(nèi)加一斗料后，方可進(jìn)入樁體提升階段，進(jìn)而保證振動擠壓時(shí)間。通過上述措施，現(xiàn)場每根砂樁平均振動擠壓時(shí)間達(dá)到10.83s，無單點(diǎn)振動擠壓時(shí)間小于10s的現(xiàn)象發(fā)生，振動擠壓時(shí)間滿足設(shè)計(jì)要求。

6施工效果

本工程砂樁檢測分析由福建省地質(zhì)研究院負(fù)責(zé)。砂樁檢測分析施工完成后28d進(jìn)行。通過采取上述質(zhì)量控制措施，本工程的砂樁樁體合格率，由試驗(yàn)段時(shí)的81.02%，上升至91.67%以上；而且砂樁標(biāo)貫擊數(shù)的變異系數(shù)，由試驗(yàn)段時(shí)的一般不小于0.5，下降至0.3，樁體均勻性由一般提升至良好。

7結(jié)語

由于淤泥質(zhì)土透水性差，經(jīng)砂樁處理后，在堆載預(yù)壓開始時(shí)，仍具有較大的孔隙水壓力，只有在填砂荷載的作用下，才會逐漸產(chǎn)生較大的沉降和不均勻變形，并需經(jīng)過長時(shí)間的堆載預(yù)壓，才能壓密穩(wěn)定。所以為使沉降大部分在堆載預(yù)壓期間完成，使其工后沉降滿足設(shè)計(jì)要求，確保地基加固質(zhì)量和工期，應(yīng)在施工過程中加強(qiáng)砂樁施工質(zhì)量控制。上述砂樁施工質(zhì)量控制可供類似工程參考。

［1］中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).JGJ79-2002，建筑地基處理施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］GB50202-2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范［S］.