大面积袋装砂井软基加固施工

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新会港天马作业区位于珠江三角洲潭下游的银洲湖畔，设计的码头主体结构为5000t级，泊位二个，长度260m，陆域纵深450m，占地面积约120000m2。港区地质勘探表明，地基土质分布比较均匀，除表层1。0m左右耕植土外，接着为8.6m厚的高含水量、高压缩性、低强度，高含粘性的超软弱淤泥。第三层为厚约1.0m的贝壳粉砂土；第四层又为7.6m厚的淤泥质粘土；以下分别是0.5m厚粘土和3.0m厚粉细砂。往下为击数（SPT）大于19击的含砾粗砂层，再往下土质更好。港区地基土质为20m左右深厚的淤泥，含水量高达85.7%，十字板剪切强度仅4Kpa，且港区淤泥分布深度大致由前方码头向后方陆域倾斜，前浅后深，前方相对有利。在这样大面积超软弱的淤泥地基上建造码头、堆场、仓库等需作软基深层处理，以防止施工期软基沉降缓慢，引起工程完工后仍有较大剩余沉降量，同时不致因加载引起地基失稳破坏。这一带因软基不当而出现工程质量或安全事故是较常见的，就在本工程施工期，河对岸双水镇某工程就发生了一起滑坍事故。因此，设计采用Ф7cm袋装砂井加砂垫层堆载预压排水固结进行软基加固，目的是通过打设砂井使第二、四层淤泥土排水固结后，土质强度获得提高、减少工程投产后的沉降，保证工程的正常使用，满足工程设计要求。
    2、  砂井设计
    设计的袋装砂井分前、后两部分，前方码头区位于河堤外，需吹填砂使地面达到+0.5m—1.0m高程后变水上施工为陆上施工。河堤内大面积陆域则已通过水罗吹填（砂）使地面平整到了+0.5m标高。设计砂井顶标高亦为+0.5m，砂井打设后可分层分区填至标高6.0m左右堆载预压。
    根据设计布置，码头后方的堆场、仓库、道路等均需作软基处理，码头位置40m范围需吹填出水面后再加固。港区仓库和拆装箱库的外墙及防火中心线两侧各预留2。5m并暂不处理，以利今后桩基础施工。
    采用Ф7cm袋装砂井加固软基，砂井中心距为1.30m，呈正方形布置，堆场、仓库、道路等不同区域处理深度不同，从前方大堤内侧向后方陆域410m范围共划分为18.5m、21.5m及23.7m三种工度砂井区，设计数量分别为19万，35.2万，39.2万延米，累计需打设砂进约4.3万根，94万延米。 
    按设计要求，软基加固后即堆载预压，要求在6.0m标高预压，原地面的均衡沉降量第一年达到2.5—3.0m，第二年为0.25—0.35m，第三年后即工后沉降控制在0.08—0.10m，承载能力达到设计要求。建设单位要求尽量赶在3个月内完成砂井打设，早些堆载预压；后提出边打设砂井边填砂覆盖，分块分层填土加载，充分利用预压荷重，延长预压排水固结时间，使沉降尽早完成一些，以时换取金钱，满足工程投产后使用要求。 
    3、  施工组织 
    根据工程项目内容单一、数量集中、工期紧迫等特点与要求，选择专业软基施工队伍承担任务，工程实行项目经理兼技术主管负责制，现场由技术人员与管理人员组成精干高效的施工管理机构，按项目法进行管理，使工程能保质保量按期完成，为后续工程创造有利条件。 
    首先进行测量放样，将大面积施工区域按设计要求划分不同长度砂井区，并将暂不处理的区域划隔出来。检查吹填砂层厚度，不符合要求的补砂，尽量使砂层平整密实。施工前现场做好临时设施和施工组织方案，分派任务，要求各机组负责人，施工员明确各自施工区域与要求。为使施工现场组织工作有条不紊，开工初先组织2台砂井机进场，打设18.5m深砂井，机上共配操作工作18—20人，自备2台75KW发电机组。待施打砂井较正常后，随即分批陆续组织机械设备进场，指定各机组分区作业。由于过去广东地区软基处理深度一般在15—18m左右，均很少超过20m，此次需临时对砂井机调整井架高度和桩管长度，以促进证机架行走安全平稳和具有足够长的打设能力。由于港区土质松软、均匀，地层中坚硬夹层较薄，机械上配备的激震器无需更换，在桩管及激震器自重作用下即可插到2/3砂井设计深度，稍有振动即可达到设计标高。由于砂井机重新改装，23.7m深砂井最迟开工。为赶工期，高峰期菜有8台砂井机同时施插（其中2台双管机）。鉴于短管的机械受聘用制订设不了超过其桩管长度的砂井，反之，长砂井机打设短砂井时安装袋装砂井困难，施工效率低且浪费材料，因而不同规格的砂井机插完各自的施工区域后即退场。原考虑每台单管机一天需完成1500—2000延米，月工作量达5—6万延米，只需安排4台砂井机3月内即能完成任务的计划作了适当调整。 
    在施工中一直将重点放在数量最大的23.7m深的砂井上。整个工程在施工期内自始至终安排专人跟机跟班作业，解决施工中碰到的各种问题，协调各机组间矛盾，掌握质量和进度，保证计划顺利实施。但在施工之初，由于要求各机组按区域施工，按完成的砂井延米数计酬引起机组间竞争而赶进度，竟致夜间偷工减料行为发生。该事件发现前，跟班施工员对夜间进度超过白天的现象引注意，根据施工记录和对当天夜间12点前跟班观察，认为必有异常。于是第二天夜间跟班至12点后再突然返回工地巡查，发现了有打短井的偷工减料行为，赶紧作出严肃处理，将前四天内施工砂井补打，防止了一起可能引起严重质量事故的发生。为抓好质量，教育工人，对机组负责人进行罚款1000元，并要求写出深刻检查。同时决定各机组只准在白天至夜间9点前施工，否则不予计理验收。为准确掌握进度与质量，对当天完成的砂井数量现场清点，并加大抽查频率；当天施工记录必须经跟班施工员签字；现场采用人工拨拉砂井检验是否短砂井或灌砂是否饱满。决不能片面追求进度不求质量。 
    按划定的区域施工打完砂井，现场清点检查和质量验收。监理工程师签证后，即可填砂覆盖，交由建设单位安排堆土预压。采用平行流水作业使软基提前进入预压期，缩短了工序衔接引起的停歇时间。 
    由于现场施工组织得当，有充足的施工设备，严格管理，控制作业时间与进度计划，同时采取措施调动各机组积极性，保证了砂井施工较顺利进行，在三个月内除按设计图纸要求完成任务外，在陆域后方又吹填扩大了面积，一并作了砂井加固，累计打设砂井约114万延米。 
    4、  施工质量控制 
    港区土质软弱，为保证砂井打设质量，使之起到良好排水作用，施工中一定要严格遵守有关施工技术规范和设计图纸要求。首先是要保证砂袋质量。过去由于塑料排水板生产一哄而上，一些厂家采用废塑料再生做成，脆性大，易拉（折）断，或破裂，往往样品质量不错，而大量产品运送工地时质量较差，难以保证塑料排水板性能要求。因此，采用袋装井以避免此问题。施工前一定要对砂袋提出质量要求并进行性能检测，工地按进货数量分批抽检。为了保证软基处理质量，除必须做好“三通一平”外，还要详细了解地质钻探或软基试验资料，了解地下软弱层、砂层、亚粘土层或亚砂土层的分布情况，以及沟、道路走向。对砂垫层要求有足够厚度，均匀、连续、有中、粗砂级配，含泥量应小于5%；场地要求无明显起伏，控制一定横向坡度，施工前测出施工插砂井的区域位置并作好标志，按设计要求定出砂井行列距离，以利于桩管定位，提高工作效率。 
    目前常用的滚筒式砂井机，结构简单，行走方便，激震力一般为30—50t，静加压力10t，最深插孔深度通常不超过20m，整机电气设备容量60KW ,视场地电力供应情况，可配备发电机。每柚班劳动力约9人。如土质较差，地下无障碍物或硬土层，只用静力压打设砂井可防止对淤泥扰动。 
    为保证施工质量与进度，工作中应注意几个问题： 
    （1）考虑砂井两端头灌砂打结需要，砂袋事先要下足材料长度；灌砂要逐段灌满并用力抖落密实。这种预装的袋装砂井便于质理检验，可防止偷工减料行为。过去一些砂井质量问题常发生在砂袋下料短，灌砂率不够，达不到要求打设的深度造成排水功能不理想，使软基加固效果差。
    （2）桩管断面尺寸应尽量小并有足够刚度，壁厚一般不少于8mm，圆形或菱形，以减少施插时对土层扰动。为提高效率，软土导层或超软土层施工时可使用双管机。本次施工感到双管机使用效率并不高，主要是机组人员配备较少，灌砂与装砂袋入桩管中速度缓慢所致。双管机最大毛病是，如土层中有硬层或石块等，一根管难以施插则影响了打设速度。
    （3）比较和总结过去批设塑料排水板所使用过的许多桩靴，认为薄铁皮桩靴和钢筋桩靴加工方便，简单适用，回带现象少，淤泥堵管少。但砂井施工较之亦有所区别。为防止泥浆挤入管仙以至砂井在管上拨时上牵问题，需采用定装置或生尖活页瓣式防泥装置。但究竟使用何种桩靴，应视土质，具体各种及试验情况而定。为使桩靴牵引砂井顺利插入土层，必要时还需配合适当的桩头，根据桩靴采用不同桩头，达到防止地下泥浆注入管内现象。如出现“回带”现象，应先找出原因，确定对策，现场一般采用清管秘灌注清水等方法较多。如桩管理经常进砂，进淤泥严重，则应反复实验和摸索，从中选用合适桩头或改进管尖开口。
    （4）施插砂井是地下隐蔽工程，砂井打设是符合设计要求，一般只有堆载预压后从砂垫导排水量大小才能真实地了解到，排水效果好能加速软基固结，土强度提高。如果在砂井打设后钻控埋设监测仪器，如地表沉九权，孔隙水压力计或深层沉降仪等就可准确、形象观测到软基应力应变状态。由于受条件所限，监测难以实施时，砂井的质量控制关键应是加强施工前材料检查，施工过程的中间控制和最后验收，防止漏打，短桩或打高不到位等情况发生。因此，每班都应派施工员，质检员进行仔细检查、指导和监督，掌握每个工序质量，包括检查砂袋质量，是否有损坏、老化、污染；检查灌装的砂袋是否符合设计长度与灌砂饱满率要求，是否有漏砂现象；施工中要进一步核定设计要求的施工区域及桩体位置，防止间距拉大或布置不均匀，同时应检查桩机垂直度，以免砂井打设倾斜度过大。施工员要认真记录每天施工情况，如每根桩的位置与进尺，注意控制好施插和拨管速度，防止对土层扰坳太大，拨管速度一般以8m/min为宜。如遇深层石块桩管插不下去，应适当改变位置施插；如遇“回带”现象，要研究决定是否需补打；如出现桩机滑轮钢丝绳损耗及电气安全事故。引起停工。施工记录对软基地下隐蔽工程尤为重要，否则质量把关不严，出现质量问题难以查找原因，造成失稳事故或排水不畅，固结缓慢，带来工后沉降偏大，延误工期影响后续工程顺利进行，甚至造成工程投产使用不正常。
    (4) 在过去一段时期，软基工程加固中经常发生一些严重的质量事故，这与软基施工管理不严，片面追求进度，夜间施工及施工队伍技术素质差，分包管理不好等有关，如某国道设计要求批设共8—12m深砂井，但实际大面积只打设了3—5m，多处滑坍后造成重大经济损失。又某工程设计要求打设塑料排水板，由于放松了现场质量管理，分包单位又将任务承包给机组，机组工头只顾自身利益，虚报工程量，反将成捆的塑料板掩埋在砂垫层下。还有某个工程要求打设砂井，施工员在现场时进度缓慢，待施工员离开后或到了夜间施工时，工程进度却反而十分的快，原来机组蓄意打短砂井，弄虚作假，将砂袋下料为设计要求的1/3，灌砂快，砂井机只需轻轻在桩位处施插几米深，就人工将砂井（装满砂的砂袋）丢入孔洞，留露桩头。有时下斜符合长度要求或灌好的砂井也符合长度要求，待施工员检查离开后，施插时将砂井再用刀断，重新扎口打入地下。针对这些情况，现场可用手头葫芦现场拨拉砂井，防止偷工减料的打短桩行为，给工程质量安全留下严重隐患。在这方面，教训十分深刻，因此要求施工员与质检员一定要富有软基施工经验，要树立强烈的工作责任心，认真记录，仔细观察，一丝不苟，每一根砂井都应尽量做到旁站检查监督。尽量做到定机定人定岗时定职责，将每一根砂井的施工质量都纳入监控中，只有做到这样，才能严格控制好施工质量，尤其是要针对有劣迹的承包单位或分包单位或包工头加强质量检查。当然，素质好的大、中型国有施工企业有良好的质量管理制度和职业道德教育，在这里是可以信赖的，但当前软基施工队伍大多分散，规模小，管理跟不上，制定严格的质量管理措施是有必要的。施工中要具体队伍具体对待，既人信任又严格监督，加强质量管理，调动机组与施工人员积极性，采取有效的措施，使质量控制与管理更规范更落实。