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摘 要：水下挤密砂桩在水运工程地基处理中应用日益广泛;如何确保施工质量，是实现工程设计与建设目标的重点和难点。结合海口市海上人工岛——如意岛的水下挤密砂桩大规模施工，论述气象、水文、地质、设备及人员操作等复杂环境下的施工常见问题与对策，为水下挤密砂桩工程设计、施工及检测提供实例参考。
关键词：近岸;水下挤密砂桩;大规模施工;常见问题;对策
中图分类号：U655.55 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2021）05-0147-04
挤密砂桩最早从20世纪50年代日本开始，我国20世紀末开始尝试水下挤密砂桩施工，主要应用于小规模码头及岸坡工程[1]。随着水下挤密砂桩在水运工程地基处理中应用日益广泛，为满足挤密砂桩施工的需要，降低工程造价，加快施工进度，国内目前普遍的做法是将打桩机组应用于改装的平板驳上形成专用砂桩船，完成水下挤密砂桩施工[2]。人工岛项目常具有典型大规模的砂桩应用，而离岸水下挤密砂桩大规模施工与沿岸小规模应用更有明显不同：①地层变化更为多样化，勘察以点代面，且间距较大;②设计上，参数调整对造价影响明显，需通过典型试桩及施工情况逐步调整参数;③施工上，受自然环境、机械设备、施工操作影响大;④检测数量多，精确操作难度大;⑤问题处理难度大，成本高。
海口市如意岛填岛工程成功实现水下挤密砂桩大规模施工，施工过程中成功处理一系列问题，项目得以顺利推进。
1工程概况
如意岛位于海南省海口市东部铺前湾西侧海域，南渡江出海口东北侧白沙浅滩，离陆地岸线约4.4km。如意岛填岛工程用海面积约716万m2，人工岛岛长约8km，最宽处约2km，最窄处约0.3km，全岛岸线总长约24km。见图1。
1.1地质情况[3]
需进行挤密砂桩处理范围主要土层为：
①1中砂：灰褐色，黄褐色，松散～稍密状。该层分布不连续，层厚0.8～6.0m不等，层底高程在-9.64～-3.2m之间。平均标贯击数N=9.6击。
①2-1粉细砂：灰色，松散～稍密状。该层分布较连续，平均标贯击数N=10.2击。
①2-2粉细砂：灰色，灰褐色，中密状为主，局部稍密或密实状。该层分布不连续，平均标贯击数N=21.0击。
①3中砂：灰黄色，灰褐色，中密状。分布不连续，层厚1.2～6.0m不等，层底高程在-12.08～-4.9m之间。平均标贯击数N=20.2击。
②1淤泥质粉质粘土：灰褐色，灰色，流塑～软塑状。分布不连续，层位不稳定，层厚0.6～6.0m不等，层底高程在-20.51～-13.26m之间。平均标贯击数N=1.1击。
淤泥质粘土：灰褐色，流塑～软塑状，高塑性，土质不均匀，含碎贝壳，混砂粒，夹粉细砂薄层及粉细砂团。该层分布不连续，层位不稳定，该层层厚0.8～4.3m不等，层底高程在-19.10～-14.16m之间。平均标贯击数N=1.2击。
淤泥混砂夹层：灰色，流塑～软塑状，中塑性，土质不均匀，含碎贝壳，混大量砂粒，局部夹砂薄层。该层分布不连续，层位不稳定，平均标贯击数N=2.7击。
1.2设计要求[4]
根据行业规范要求达到消除液化和震陷、满足地基承载力和沉降要求[5-7]。设计砂桩类型主要有Φ1000mm@2200mm、Φ800mm@2800mm、Φ800mm@1800mm等。水下挤密砂桩工程量约8500根、57万立方米。典型设计结构断面见图2。
1.3施工特点
1.3.1砂料
砂桩的砂料采用中粗砂，含泥量不宜大于3%，砂料中可混有少量粒径小于50mm的碎石。
1.3.2打桩船和打桩架要求
（1）砂桩桩管总长度>（设计高水位-砂桩桩底最小标高值）+船舶干舷高度。
（2）打桩船架高>（桩管长+震动锤高）。
1.3.3沉管设备选用
采用DZ150KS中孔双电机振动锤，振动锤通过法兰盘接钢管，Φ800mm砂桩钢管上部直径为720mm，端部直径为820mm;Φ1000mm砂桩钢管上部直径为920mm，端部直径为1020mm;桩尖采用铲型桩尖。该类型桩尖的特点是：张开可靠，下料均匀，不易磨损，耐久性可靠性较好。钢管在顶部振动锤作用下沉管，直到达到设计桩底标高。喂砂后边振动边提管，并适当反插，使砂体扩散，最终形成砂桩。桩管样式见图3：
主要振动设备具体参数如表1：
配置2台输出功率为250kW以上的发电机。
1.3.4定位设备
采用GPS辅助《海洋施工定位软件》进行施工定位。
1.4检测方法及要求
检测方法为标贯试验。分两个区域提出相应的加固标准。无淤泥夹层区：桩体及桩间土（砂性土）的加固标准均为桩体深度5m范围内，标贯击数不小于16击，5m以下深度范围内不小于20击。含淤泥夹层区：对淤泥质或粘性土类桩间土不做标贯要求，对砂性桩间土及桩体要求深度5m范围内平均标贯击数不得小于16击，单点不得小于12击，5m深度以下平均标贯击数不得小于20击，单点不得小于15击，检测底标高均不高于桩体底标高。
成桩后不小于7天方可进行检测，对于含有淤泥质土部分，间隔时间应不小于21天。
对软土段的淤泥质土夹层采用取土样进行室内土工试验的方法检测。主要试验项目有含水率、孔隙比、内摩擦角及粘聚力（直剪快剪和固结快剪）、容重。检验深度不应小于地基处理深度，检测数量不应少于总桩数的2%，其中桩体和桩间土检测点数量比例为1：4。要求抽检合格率为100%。
关键词：近岸;水下挤密砂桩;大规模施工;常见问题;对策
中图分类号：U655.55 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2021）05-0147-04
挤密砂桩最早从20世纪50年代日本开始，我国20世紀末开始尝试水下挤密砂桩施工，主要应用于小规模码头及岸坡工程[1]。随着水下挤密砂桩在水运工程地基处理中应用日益广泛，为满足挤密砂桩施工的需要，降低工程造价，加快施工进度，国内目前普遍的做法是将打桩机组应用于改装的平板驳上形成专用砂桩船，完成水下挤密砂桩施工[2]。人工岛项目常具有典型大规模的砂桩应用，而离岸水下挤密砂桩大规模施工与沿岸小规模应用更有明显不同：①地层变化更为多样化，勘察以点代面，且间距较大;②设计上，参数调整对造价影响明显，需通过典型试桩及施工情况逐步调整参数;③施工上，受自然环境、机械设备、施工操作影响大;④检测数量多，精确操作难度大;⑤问题处理难度大，成本高。
海口市如意岛填岛工程成功实现水下挤密砂桩大规模施工，施工过程中成功处理一系列问题，项目得以顺利推进。
1工程概况
如意岛位于海南省海口市东部铺前湾西侧海域，南渡江出海口东北侧白沙浅滩，离陆地岸线约4.4km。如意岛填岛工程用海面积约716万m2，人工岛岛长约8km，最宽处约2km，最窄处约0.3km，全岛岸线总长约24km。见图1。
1.1地质情况[3]
需进行挤密砂桩处理范围主要土层为：
①1中砂：灰褐色，黄褐色，松散～稍密状。该层分布不连续，层厚0.8～6.0m不等，层底高程在-9.64～-3.2m之间。平均标贯击数N=9.6击。
①2-1粉细砂：灰色，松散～稍密状。该层分布较连续，平均标贯击数N=10.2击。
①2-2粉细砂：灰色，灰褐色，中密状为主，局部稍密或密实状。该层分布不连续，平均标贯击数N=21.0击。
①3中砂：灰黄色，灰褐色，中密状。分布不连续，层厚1.2～6.0m不等，层底高程在-12.08～-4.9m之间。平均标贯击数N=20.2击。
②1淤泥质粉质粘土：灰褐色，灰色，流塑～软塑状。分布不连续，层位不稳定，层厚0.6～6.0m不等，层底高程在-20.51～-13.26m之间。平均标贯击数N=1.1击。
淤泥质粘土：灰褐色，流塑～软塑状，高塑性，土质不均匀，含碎贝壳，混砂粒，夹粉细砂薄层及粉细砂团。该层分布不连续，层位不稳定，该层层厚0.8～4.3m不等，层底高程在-19.10～-14.16m之间。平均标贯击数N=1.2击。
淤泥混砂夹层：灰色，流塑～软塑状，中塑性，土质不均匀，含碎贝壳，混大量砂粒，局部夹砂薄层。该层分布不连续，层位不稳定，平均标贯击数N=2.7击。
1.2设计要求[4]
根据行业规范要求达到消除液化和震陷、满足地基承载力和沉降要求[5-7]。设计砂桩类型主要有Φ1000mm@2200mm、Φ800mm@2800mm、Φ800mm@1800mm等。水下挤密砂桩工程量约8500根、57万立方米。典型设计结构断面见图2。
1.3施工特点
1.3.1砂料
砂桩的砂料采用中粗砂，含泥量不宜大于3%，砂料中可混有少量粒径小于50mm的碎石。
1.3.2打桩船和打桩架要求
（1）砂桩桩管总长度>（设计高水位-砂桩桩底最小标高值）+船舶干舷高度。
（2）打桩船架高>（桩管长+震动锤高）。
1.3.3沉管设备选用
采用DZ150KS中孔双电机振动锤，振动锤通过法兰盘接钢管，Φ800mm砂桩钢管上部直径为720mm，端部直径为820mm;Φ1000mm砂桩钢管上部直径为920mm，端部直径为1020mm;桩尖采用铲型桩尖。该类型桩尖的特点是：张开可靠，下料均匀，不易磨损，耐久性可靠性较好。钢管在顶部振动锤作用下沉管，直到达到设计桩底标高。喂砂后边振动边提管，并适当反插，使砂体扩散，最终形成砂桩。桩管样式见图3：
主要振动设备具体参数如表1：
配置2台输出功率为250kW以上的发电机。
1.3.4定位设备
采用GPS辅助《海洋施工定位软件》进行施工定位。
1.4检测方法及要求
检测方法为标贯试验。分两个区域提出相应的加固标准。无淤泥夹层区：桩体及桩间土（砂性土）的加固标准均为桩体深度5m范围内，标贯击数不小于16击，5m以下深度范围内不小于20击。含淤泥夹层区：对淤泥质或粘性土类桩间土不做标贯要求，对砂性桩间土及桩体要求深度5m范围内平均标贯击数不得小于16击，单点不得小于12击，5m深度以下平均标贯击数不得小于20击，单点不得小于15击，检测底标高均不高于桩体底标高。
成桩后不小于7天方可进行检测，对于含有淤泥质土部分，间隔时间应不小于21天。
对软土段的淤泥质土夹层采用取土样进行室内土工试验的方法检测。主要试验项目有含水率、孔隙比、内摩擦角及粘聚力（直剪快剪和固结快剪）、容重。检验深度不应小于地基处理深度，检测数量不应少于总桩数的2%，其中桩体和桩间土检测点数量比例为1：4。要求抽检合格率为100%。