沉管砂桩处理水工程复杂不良地基实践

1、目录2加固机理3工艺选取4现场试验施工5施工检测和监测情况6结论与建议1前言1前言沉沉管砂桩管砂桩在国内外已得到广泛应用，在处理砂土及填土地基的挤密、振密时效果比较显著水工程处理中水工程处理中，沉管沉管砂桩砂桩多应用于：砂土挤密液化处理、软土排水置换处理，不宜应用于黏性土承载力的提高。以河南省出山店水库工程为例，谈谈沉管砂桩处理水工程复杂不良地基实践。河南省水利勘测有限公司前言前言该工程，级阶地土薄砂厚、土砂间及砂层中夹软土层（随机性）；级阶地土厚砂薄、土层含水率较高，地基地质条件复杂。场区适宜砂桩的料源丰富。河南省水利勘测有限公司前言前言级阶地级阶地采用沉管砂桩，处理了级阶地饱和砂土地震液化

2、问题、地基软土稳定问题，加速了级阶地厚层高含水率黏性土排水固结沉降，均衡了、 级阶地坝基不均匀沉陷问题。河南省水利勘测有限公司前言前言级阶地级阶地加固机理2渗透系数在10-7 cm/s下，坝基土的固结度5 a仍不到50%河南省水利勘测有限公司在水工程地基加固机理砂的挤密作用软土的排水与置换作用高含水率黏性土的排水固结与置换作用级级阶地阶地级级阶地阶地加密、振密桩体本身强度大振动、挤压桩周砂土结构强度、密实度提高桩体透水好排水固结改善软土性质桩体置换复核地基桩体透水好加速排水固结桩体置换复核地基减小沉降工艺选取3振冲法地表为黏性土，地表水导排较困难。水冲，易造成泥浆污染场地不整洁，施工文明程度低

3、。螺旋钻成孔锤击法需运输安置成孔时带出孔内砂土。地下水埋藏较浅，桩体质量难以保证。仅起置换，无挤密。静压法场区的地耐力较高，所需的压桩应力较大。沉桩较慢，移动较慢，效率较低。因挤密作用，地面隆起0.4450.530 m。振动沉管法无须用水，能保证场地整洁。进行加密、振密处理，保证桩体本身强度大，无视地下水埋藏浅深。通过振动、挤压，使桩周砂土结构强度、密实度提高。移动较快捷，效率稍高。因挤密作用，地面隆起0.4450.530 m。施工现场试验经综合比较后，挤密砂桩施工工艺采用采用振动振动沉管法沉管法。现场试验施工4.1：成桩机技术参数选择4.2：级阶地段砂桩桩间距选择4.3：级阶地段砂桩桩间距选

4、择4河南省水利勘测有限公司 桩桩体填砂体填砂料料：采用中粗砂，含泥量不大于5%，不均匀系数小于5，曲率系数在13之间。场区附近有丰富料源。 沉管砂桩沉管砂桩桩径500 mm，选择1.5、2.0、2.5 m共3种间距进行现场试验 级阶地段桩级阶地段桩长长：穿上部高含水率黏性土进入下部砂、砾中不小于1.0m，约10m。 级阶地段桩级阶地段桩长长：清除表层耕植土不少于50 cm后，桩长10 m。 桩桩体体要求要求：采用重型动力触探进行检测，其中2.0m以上击数不小于5，2.0 m以下击数不小于7 施工工序施工工序：采用行内、行间跳打，从两侧向中间进行河南省水利勘测有限公司成桩机技术参数选择成桩机技术

5、参数选择现场试验和施工拟采用锤击振动沉管式砂桩锤击振动沉管式砂桩机机，型号为DZ-110KS/DZ-90KS。在沉管时端部钢制活瓣桩尖呈闭合状态振动、挤密，边振动边匀速提升钢管时活瓣张开下料，每提升1.0 m留振15 s，灌砂量充盈系数控制在1.21.4之间，如此反复直至桩管全部拔出。成桩后检测成果表明：2.0 m以上重型动力触探击数均大于5，2.0 m以下重型动力触探修正击数均大于7，随着深度的增加锤击数呈离散性增加，成桩机技术参数满足要求。河南省水利勘测有限公司级阶地段砂桩桩间距选择级阶地段砂桩桩间距选择级阶地段厚层高含水率黏性土中，沉管砂桩主要起加速固结排水的作用，结合部分置换，减少坝体

6、填筑后坝基沉降。现场试验期间，对桩间土进行成桩前后静力触探试验，选择合适的桩间距后，进行模拟坝体填筑载荷试验河南省水利勘测有限公司深度/m成桩前成桩后qc差值/MPafs差值/MPaqc/MPafs/MPaqc/MPafs/MPa4.51.350.0240.530.0020.820.0224.61.400.0310.570.0020.830.0294.71.530.0300.630.0030.900.0274.81.450.0400.690.0030.760.0374.91.040.0350.780.0030.260.0325.00.940.0210.770.0020.170.019成桩前后桩

7、间土静力触探试验结果对比（1.5 m桩间距）在沉管砂桩成桩振动挤密过程中，桩周土受到一定的扰动破坏，其中1.5 m间距的减少量最大。河南省水利勘测有限公司成桩前后桩间土静力触探试验结果对比（2.0 m桩间距）深度/m成桩前成桩后qc差值/MPafs差值/MPaqc/MPafs/MPaqc/MPafs/MPa4.50.880.0110.700.0020.180.0094.60.940.0120.690.0010.250.0114.70.900.0120.670.0020.230.0104.80.900.0120.680.0010.220.0114.91.010.0120.790.0010.220

8、.0115.01.100.0120.820.0020.280.010在沉管砂桩成桩振动挤密过程中，桩周土受到一定的扰动破坏，其中2.0 m间距的减少量相对较小河南省水利勘测有限公司成桩前后桩间土静力触探试验结果对比（2.5 m桩间距）深度/m成桩前成桩后qc差值/MPafs差值/MPaqc/MPafs/MPaqc/MPafs/MPa4.50.870.0140.530.0030.340.0114.60.820.0180.660.0030.160.0154.70.930.0150.760.0070.170.0084.80.920.0170.740.0110.180.0064.90.990.0180

9、.760.0110.230.0075.01.020.0150.780.0130.240.002在沉管砂桩成桩振动挤密过程中，桩周土受到一定的扰动破坏，其中2.5 m间距的减少量相对较小，且与2.0 m间距的减少量相近。河南省水利勘测有限公司经比选：选取2.0 m作为级阶地段厚层高含水率黏性土沉管砂桩桩间距。经现场模拟载荷试验，进行计算反演分析沉管砂桩以桩径0.5 m、桩间距2.0 m的施工工艺地基处理后，级阶地段厚层高含水率黏性地基土在完工1 a后固结度可以达到80%以上，且固结度达到95%以上大约需要2 a，有效地降低了高含水率黏性土的工后沉降，缩短了其固结时间。河南省水利勘测有限公司级级阶

10、地段砂桩桩间距选择阶地段砂桩桩间距选择级阶地段处理液化为主，辅以排水固结软土，故以处理砂土液化为主要控制指标。现场试验期间，对桩间土进行成桩前后标准贯入试验，选择合适的桩间距。河南省水利勘测有限公司1.5 m和2.0 m桩间距下成桩前后桩间土标准贯入试验结果对比深度/m成桩前N成桩后N1.5 m桩间距2.0 m桩间距3.01116144.01016165.01121206.01723217.0133424标准贯入击数增加量稍大，但两者数量上差别较小，说明在该砂层中，桩间距1.5 m和2.0 m的沉管砂桩所起的挤密作用基本相同。桩间距1.5m和2.0 m下桩间砂土在深度34 m处仍存在液化问题。

11、河南省水利勘测有限公司增设4.0 m压重平台后桩间距1.5 m和2.0 m下桩间砂土液化判别ds/m无压重平台下N4.0 m压重平台下NNcr比较液化判别1.5 m桩间距2.0 m桩间距1.5 m桩间距 2.0 m桩间距7.0161411.410.09.6NNcr不液化8.0161611.811.810.2NNcr不液化9.0212015.915.110.8NNcr不液化若调小间距，邻桩间的振动影响越大，施工难度增大，从而难以解决上部砂性土的液化问题。综合分析采取上部增设4.0 m压重平台处理。经比选：选取2.0 m作为级阶地段处理液化问题的沉管砂桩桩间距。施工检测和监测情况5河南省水利勘测有

12、限公司施工完成后，淮河流域水工程质量检测中心对沉管砂桩进行了处理效果检测，结论为：采用振动沉管法进行坝基处理后，其砂桩桩体质量满足设计要求，桩间砂层进行液化判别时为不液化地层，达到了防止坝基液化的目的。河南省水利勘测有限公司南京水利科学研究院监测坝基资料：在沉管砂桩处理后， 级阶地段坝基总沉降量10.11 cm， 级阶地段坝基总沉降量12.26 cm 。、级阶地段坝基沉降仅差2.15 cm左右，坝基不均匀沉陷问题得到了良好的处理河南省水利勘测有限公司2+200断面沉降南京水利科学研究院监测坝体资料： 级阶地段坝体总沉降量11.22 cm（黏土心墙），坝体沉降目前已趋于稳定；级阶地段坝体总沉降量11.34 cm（黏土心墙），坝体沉降目前已趋于稳定结论与建议6河南省水利勘测有限公司1沉管砂桩在水工程地基处理中，桩体透水性良好，排水固结