挤密砂桩施工技术在港珠澳大桥工程中的应用

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1、桥梁工程挤密砂桩施工技术在港珠澳大桥工程中的应用孔令磊，张怡戈，张建忠(中交一航局第一工程,fi-限公司天津市300456)摘要：结合海上挤密砂桩在港珠澳大桥沉管隧道软基处理中的成功应用，对确定砂桩设计施工参数所进行的极限贯入深度试验、回打扩径能力试验进行了详细地论述，并在施工过程中形成了一套行之有效的砂桩制桩工艺、质量控制措施及检测方法。通过隆起土高度的检测、标贯试验及水下载荷试验对挤密砂桩加固后桩身及加固后土体的性质进行了细致地分析研究，为今后类似挤密砂桩软基处理工程的开展提供了大量宝贵经验及借鉴依据。关键词：挤密砂桩；贯入深度；试验；标贯检测；载荷

2、试验1工程概况1．1工程概述港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋海域，是联结香港、珠海及澳门的大型跨海通道。大桥工程包括海中桥隧主体工程，香港、澳门、珠海三地口岸及联结线工程，海中桥隧主体工程全长约29．6kin，采用桥隧组合方式，岛隧工程是大桥的控制性工程，包括两个长度为625r13．的隧道人工岛及5664m长的海中沉管隧道。沉管隧道共分为33个管节，依次为E1、E2E33，标准管节长度180m，其中E7～E29管节基础为天然地基，El～E6及E30E33管节下软土层较厚需采用挤密砂桩+堆载预压进行地基处理。西人工岛沉管隧道过渡段基础E1～E6管节共包括5个施工

3、区13079根挤密砂桩，如图1所示。砂桩桩径分别为1．5m、1．6ITI和1．7m，共有42％、55％、62％和70％四种置换率，砂桩施打底标高从一33．5～一36．5rn不等，顶标高沿隧道纵断面自西向东(远离西人工岛方向)从一16．4l'la_延伸至一28．5m，设计总用砂量达33万立方米。／厂卫I卫．+jj．!与!-嘲一

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6、Iil一ilC^●川；。叫I舡．1睡l＼12图1沉管隧道El—E6管节挤密砂桩区域示意1．2地质情况沉管隧道E1一$3～E6管节范围原泥面标高约一8．o～一10．0m，淤泥软土层底标高约一31．0m，淤泥下部为第三大层超固

7、结土，超固结土层主要由③黏土层、③。黏土夹砂组成。软弱淤泥层含水率高、压缩性大；下部超固结土强度较大，抗变形能力较强，其中③。黏土层标贯击数小于15击，③z黏土夹砂层标贯击数大于15击。该区段的地基处理必须穿透软土层并进入下部相对较好的硬土层，地基处理深度至标贯击数15击的位置(大概处于③。层底部)。1．3成桩质量要求(1)桩身连续完整，桩径、深度、桩身强度符合设计要求；桩体材料的品种、规格符合设计要求。(2)砂桩施工质量上应满足表1的规定。2013年现场技术交流会论文集表1挤密砂桩允许偏差、检验数量和方法序号项目规定值或允许偏差检查方法和频率1桩位水平

8、偏差±250mm检查施工定位记录Z套管竖直度／％不大于1．5％检查施工定位记录3桩顶标高±500mm查施工记录每段桩体填料量及每根桩填料4不小于设计值和试验确定的值(仅限于正常扩径)查施工记录总量／m3平均标贯击数不小于20击，桩顶2．0m范围内平均标贯击抽查成桩数0．2％，且检测点在5标准贯入数不小于12击挤密砂桩区域内宜均匀布置1．桩底标高≤设计底标高；2．当桩底深度达不到设计底标高时，如果砂桩套管的贯人速率出现持续10S不大于1．0m／rain，6桩底标高且管底标高与设计底标高差值≤3．0m时，现场可停止桩管查施工记录贯人并以此作为桩底标高；3．以

9、上两个条件不满足时，请报设计研究确认不能达到设计桩径时连续1rain回打扩径的下沉速率小于7桩径查施工记录0．2m／min停止扩径2挤密砂桩施工船舶海上挤密砂桩施工采用由日本引进的挤密砂桩船，砂桩船主要由船体、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。挤密砂桩施工作业船如图2所示，砂桩船舶性能参数见表2。表2砂桩船船舶性能参数砂桩直径／mm800～2000打设砂桩间距／m0．8～6．8桩型打设深度(水下面)／m70桩架数量／个3振动锤数／台360kW×3施打料斗容量／m310装置冲程1．0m，最大压KS—H

10、ARD型水压缸力617．8kN船体尺度70×30×4．5船体(长×宽×深)／m(吃水2．3m)构造排水量／t4750桩架高度(水面上)／m72图2挤密砂桩施工作业船3挤密砂桩施工工艺方案3．1施工船舶组成及作业水域范围挤密砂桩施工，主要由以下施工船组成：砂桩船、贮砂船、皮带运砂船、拖轮、起锚艇、交通船。施工时所需要的水域范围：200rn×400m。3．2砂桩船驻位方式根据沉管隧道总体施工安排，确定各阶段挤密砂桩施工区域，使用4000hp拖轮和1600hp起锚艇拖航驻位，驻位时砂桩船纵轴线垂直于隧道基础中心线，由隧道中心线向南北两侧施工。桥梁工程3．3供砂

11、方式砂桩船料斗侧长期固定一条储砂船，皮带运砂船将砂料传送至储砂船上。利用储砂船上