振冲碎石桩方案.docx

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振冲碎石桩方案

1设计要求

根据要求，本工程场地钻孔所达深度范围内主要软弱层为淤泥、淤泥质粉质粘土、粉砂。

地基处理方式为：

清除表层的淤泥，淤泥质粉质粘土、粉砂层采用振冲碎石桩方案。

对振冲碎石桩的要求如下：

（1）.振冲碎石桩形式：

采用边长为1.8米的等边三角形布置，桩径采用1米。

（2）.振冲碎石桩地基处理后粉砂层的相对密实度不小于0.7。

2施工组织设计方案

2.1主要施工机械的选择

（1）方驳：

方驳吨位不小于600T，且风力在小于5级时，能保持船身的稳定，保证正常施工。

方驳在施工移位时能利用锚索的伸缩，在10分钟内完成。

（2）交通运输船：

作为施工人员的交通工具，要求性能安全可靠。

（3）石料运输船：

能满足正常每日振冲施工用料量。

（4）上料船：

配合振冲施工填料，填料速率满足造桩要求，每次填料量不大于1.0m3。

（5）船机测量定位：

采用厘米级GPS，且流动站采用一拖二。

（6）振冲器：

在加密对象、加密孔位布置及其它施工技术条件确定的条件下，振冲器的性能是决定地基处理效果的主要因素。

根据本工程地层特点，为保证加固效果，提高施工工效，应尽量选用额定电流高、激振力大、性能稳定的大功率振冲器施工。

根据以往工程经验，为提高施工质量和工效，在本项目采用我公司自行研制的75KW以上大功率振冲器设备进行振冲碎石桩施工。

2.2倒料护筒的制作

作为水上施工，如何使石料顺利的下落到施工桩位的孔口是本次施工的难点与重点。

我公司在借鉴以往的施工经验的同时考虑到本次施工的特点，对下料护筒进行进一步优化，其制作要点如下：

（1）护筒的定位：

采用自行浮筏式，下料筒移动与振冲器导杆同步，并始终保持二者相对位置不变，这样可保证填料的准确性。

（2）护筒的构造：

本次护筒采用可拆式的铰链组合。

这样在起吊设备及维修时可减少设备装卸的工作量。

（3）钢板网的选择：

倒料护筒底部采用钢板网，网眼大小适中，确保石料下落过程中不外泄。

同时网眼可以使孔内返浆无障碍逸出，保证成孔和清孔质量。

考虑到水力作用，采用网眼护筒有利于其与振冲器导杆保持稳定的相对关系。

（4）倒料护筒底部始终延伸至海底面，可最大限度减少孔外损耗。

下料护筒的具体构造示意图见附图1。

2.3主要施工辅助配套设备

（1）水上作业平台

结合水上施工的特点，需创建作业平台，本项目拟采用600t方驳作为施工作业平台，每个方驳上布置2套振冲施工机组。

采用拖轮作为移动动力使其进入海上作业区域，在拖轮托至施工区域后，方驳可用锚索固定，在锚索容许范围内，方驳的施工移位可通过锚索的伸缩来实现。

（2）起吊机械

起吊力和起吊高度必须满足施工要求。

结合本项目水上施工设计要求及设备要求，每艘600吨方驳上计划使用2台50T履带起重机。

其起吊性能如下：

吊车主臂长度：

25m；

可起吊重量：

15T（对应水平旋转半径为9m）。

故吊车在方驳上的位置安排需考虑到吊车最大旋转半径（可施工区域）。

（3）运输设备选择

水上运输采用500吨自航抛石船或其他运料船舶从陆上集料码头将石料运送至各个施工区域。

码头石料拟直接采用50铲车装运或溜槽输送到自航抛石船上。

根据水上作业的强度日材料使用量，计划采用不少于2条自航抛石船（500t）往返供应石料，并用自航抛石船上自带的挖掘机或抓斗填料，填料采用上料斗，斗容量0.8～1.5m3，挖掘机上料的速度需满足振冲制桩的速度。

即一个振冲施工机组需配备独立的一台上料船舶及上料机械。

（4）电气控制设备

电气控制装置除用于施工配电外，还具有控制施工技术指标的功能，即可控制振冲施工中造孔电流、加密电流、留振时间等。

振冲器采用自动方式控制加密电流值和留振时间，施工中当电流和留振时间达到设定值，会自动发出信号，指导施工。

2.4水上振冲施工

2.4.1施工设备平面布置

（1）方驳上施工配套设备的摆放

根据海上施工要求，驳船上所有设备均需采取固定措施，设备布置的空间较为狭窄，这样需要充分利用上方驳的空间，而又要考虑到施工的便利型以及各个机组之间干扰性。

为此，我方在实际对方驳进行考察后，结合振冲施工设备的特点对设备的船机布置进行了较为详细的布置。

具体平面布置示意图见附图2。

（2）施工船舶的布置

作为振冲施工的方驳与其喂料的船舶之间的距离安排需要根据振冲施工安排进行合理的布置。

我公司考虑两者之间的布置的原则是：

喂料船舶需满足振冲施工的安排，应根据振冲一次施工区域的大小来确定其与方驳之间的位置关系。

具体可见平面布置示意图见附图3。

驳船上各设备重量参见平面布置示意图中有详细说明，这样可根据施工设备的偏心重量，确定出船舶需配备的配重重量。

2.4.2测量定位

（1）方驳拖放到施工区域的定位：

因此方驳没配备相应的定位系统，需要通过陆上GPS的总站进行定位，这就需要一拖二的流动站进行船舶的两点定位，确定出船舶的施工位置。

（2）方驳的移位：

方驳在首次就位后，下锚固定，完成1个点位的振冲施工后，在移位至下一点位时，可通过缩放方驳的四个锚索进行前进或后移，根据事先计算出坐标，再次利用GPS的两点定位确定出船舶的施工位置。

为保证振冲施工工效，整个驳船的移位应在10分钟内完成。

（3）上料船舶的定位：

上料船舶应与振冲施工桩位保持相对距离，在方驳移位时可带动其跟随挪移。

其测量定位方式可见附图4，测量定位示意图。

2.4.3水上振冲施工流程

水上施工同地面施工相比，施工复杂程度比较大，各种施工设备首先需要进行适应性改造，由于水上施工平台占据的工作面比较大，要实现大面积机械集中施工比较困难，施工工效同比较低。

材料平面运输和孔口输送都要求其它设备配合。

本工程中，水上施工拟采用以下施工工艺：

图4.2水上振冲桩施工工艺流程图

2.4.4施工顺序

（1）在临时码头将施工设备安装并固定在方驳上，使用拖轮将方驳托运到施工区域。

（2）驳船测量定位

在施工区域建立测量控制系统。

本工程拟全程采用GPS定位，将每个区域的控制桩的坐标计算出来，施工时即可按照相应坐标进行施放。

利用GPS的两点定位，引导驳船就位后，利用桩位与船体参考线的对应关系，可相应确定出桩位，起吊振冲器对准桩位。

（3）上料船就位：

上料船根据振冲施工要求，确定出与方驳之间的位置关系

（4）造孔：

振冲造孔深度应造孔至桩底标高上30cm～50cm处。

①振冲器对准桩位，开启压力水泵，启动振冲器，待振冲器运行正常开始造孔，使振冲器徐徐贯入土中，直至设计的桩底标高。

②对于粘质土层，施工时需清孔1～2次，清孔时设备提升速度不宜过快，一般控制在1.5m/min以内。

造孔过程中应保持比较大的水量，确保成孔的质量。

由于振冲器与导管之间有橡胶减震器联结，因此导管有稍微偏斜是允许的，但偏斜不能过大，防止振冲器偏离贯入方向。

（5）加料方式与加密段长度：

造孔基本完成时，上料船应及时到达，振冲器造孔至设计深度时，向上提高2.0～2.5m，利用上料船上的挖掘机向浮筏式集料斗内添加石料，通过导料管送至水下孔口，每台机组需独立配备一套上料机械（如：

一船两台挖掘机或2台上料船）

对于振冲桩体的加密，为保证孔内有0.5m加密桩体的加料量，每次提升振冲器应在1.5～2.0m左右。

（6）振冲加密：

采用连续填料制桩工艺。

制桩时应连续施工，加密从孔底开始，逐段向上，中间不得漏振。

当达到规定的加密电流（或加密油压）和留振时间后，将振冲器上提继续进行下一个段加密，每段加密长度应符合要求。

（7）重复上一步骤工作，自下而上，直至加密到设计要求桩顶标高。

（8）关闭振冲器、关水（关闭空压机），制桩结束。

（9）驳船或者吊车移位进行下一根桩的施工。

2.4.5振冲桩施工质量控制标准和技术要求

1、质量控制标准：

根据本工程设计要求，经处理后的地基在7度地震设防条件下，地基土不发生液化，依据《水运工程抗震设计规范》（JTJ225-98）的相应规定实行。

2、施工技术要求

（1）造孔和清孔

①施工时振冲器喷水中心与桩位中心偏差不得大于100mm；

②造孔中心与设计定位中心偏差不得大于200mm；

③造孔深度偏差不得大于400mm；

④振冲器加密施工过程中，每进尺1.0～2.0m，记录一次造孔电流、水压和时间，直至贯入到规定的处理深度；

⑤造完孔后应清孔1～2次。

（2）填料和振密

填料和加密应符合下列要求：

①加密电流、留振时间、加密段长及填料数量，应符合设计要求的参数；

②应用电气自动控制系统控制加密电流和留振时间（绿灯表示加密电流，红灯表示留振时间）加密电流的方式；

③加密必须从孔底开始，逐段向上，中间不得漏振；

（3）制桩完成后的桩顶中心与设计定位中心偏差不得大于桩直径的0.2倍。

（4）施工时应由专人负责查对孔号，按记录表详细记录，每班的成孔电流、水压、时间等要详细、如实、准确、整洁填写。

（5）对桩间土加密效果采用静力触探试验或标准贯入试验，在施工7～15天后进行随机抽样检测，检测记录送交监理。

2.5质量保证措施及检验标准

2.5.1振冲碎石桩技术参数

根据多年的振冲碎石桩施工经验，结合试桩情况、本场区地质条件，初步选定如下参数作为振冲碎石桩施工的控制参数。

表3.3振冲碎石桩施工控制参数

参数项目

BJ-75

造孔水压

0.2～0.4MPa

加密电流（A）

70～80（暂定）

加密水压

0.2-0.4MPa

留振时间（s）

8-15

加密段长度（mm）

300～500

填料粒径（mm）

5mm以下颗粒不大于25％，100～150mm块径含量不大于15％，最大粒径不大于150mm。

2.5.2质量保证措施

施工试验应总体按下列施工质量管理程序进行：

（1）施工前，详细分析施工场地的岩土工程条件，根据设计图纸及相关的施工技术规范、规程和标准，制定出严密的施工质量管理及质量保证体系。

（2）开工前，对现场技术人员、施工机组人员进行技术交底。

（3）各施工设备在施工前，由专业技工进行检查、维护，特别是加强对监控设备的率定。

（4）施工中应检查加密电流、留振时间、加密段长度准确性，并注意填料数量是否满足设计要求。

（5）施工中若遇到地质条件发生变化，适当调整施工技术参数，确保工程质量和施工顺利进行，并做好技术记录。

（6）进行碎石桩检测时应严格按照规范实施。

（7）建立信息管理系统，施工、检测试验中出现的技术问题及时反馈、解决，对工程进行动态的管理。

2.6水上振冲施工关键工序、关键点的质量保证措施

水上施工过程中关键控制工序要素主要有：

船舶和桩位确定、施工深度控制、上料船配合填料以及海上成孔等，控制好水上施工的关键工序是保证施工质量和确保进度和关键。

2.6.1船舶定位、移位和桩位控制

驳船被拖轮拖到施工区域内，下锚固定在施工范围内，此时，在桩位布置轴线的延长线上设置导标，利用GPS定位设备移动方驳到计划施工位置。

吊车起吊设备就位后要使成桩后的桩位偏差达到规范要求，首先在造孔时要控制孔位偏移。

造孔过程中发生孔位偏移原因及纠正方法如下：

（1）由于土质不均匀，造孔时向土质软的一侧偏移。

纠正方法可使振冲器向硬土一边开始造孔，偏移量多少在现场施工中确定，也可在软土一侧倒入填料阻止桩位偏移；

（2）振冲器导管上端横拉杆拉绳拉力方向或松紧程度不合适造成振冲器偏移。

纠正方法调整拉绳方向和松紧度：

（3）振冲器与导管安装时中心线不在垂直线上或导管弯曲。

纠正方法调整振冲器与导管的中心线在垂直线上，对弯曲的导管应调直或更换；

（4）由于潮位的变化引起桩位偏差。

本工程中对桩位影响比较大的是潮位的变化。

潮水位的急剧变化容易引起水上施工平台的偏移，从而造成桩位偏差。

针对这种情况，在施工时要求施工机组时刻观察潮位的变化，及时调整施工方驳的锚索，保证施工平台的稳定和固定。

2.6.2桩长控制

（1）水上施工的桩长根据海平面的潮落位控制。

首先在施工前，在每根振冲桩施工前测量水深，作为振冲器造孔终止深度的依据（造孔深度＝水深＋16m）。

并且在加密快完成时，再次测量水深确定制桩的桩顶标高。

（2）在振冲器和导管安装完后，应用钢尺丈量并在振冲器和导管标出长度标记，一般0.5m为一段，使操作人员据此控制振冲器入土深度；

（3）施工中当水面出现上涨或下降时，根据水尺的标记，确定水位高程和振冲器上的标尺，确定振冲器入土深度。

2.6.3填料控制

水上施工上料采用抛石船或方驳直接上料，振冲成孔后，抛石船（可采用方驳装料，另外选择运料船从上料码头运送抛石船或方驳）移近驳船上料，如下图所示：

图4.3水上振冲桩施工上料示意图

抛石船孔口上料使用斗容为0.5~1.5m3的反铲挖掘机，挖掘机将石料转倒进设置在作业平台边沿上的集料斗中。

集料斗采用浮筏式集料斗（集料斗形式可见附图1），可以在施工范围内随着振冲设备在一定范围移动，确保可以石料能够填进孔内。

成桩完成后，可转向另一个机组旁上料。

另外要核对进入施工场地的填料的总量和填入孔内填料的总量，发现后者大于前者时，应检查施工记录并妥善处理。

2.6.4施工技术参数控制。

施工技术参数有加密电流、留振时间、加密段长、水压、填料数量。

当采用加密电流，留振时间，加密段长作为综合指标时，填料数量受上述这些指标所约束。

但在振冲置换处理时，填料量多少关系到成桩直径的大小和置换率大小，因此，当填料数量比设计要求过多或过少时，应及时与监理、设计单位分析原因，必要时通过设计变更，适当改变加密电流，留振时间，以保证工程质量。

施工技术参数控制时应注意下列事项：

（1）为保证加密电流和留振时间准确性，施工中应采用电气自动控制装置。

在振动条件下使用，设定的加密电流值，留振时间可能发生变化，应及时调整；

（2）施工中应确保加密电流、留振时间和加密段长都已达到设计要求，否则不能结束一个段长的加密；

（3）本项目为多台机组处理同一对象，由于制造或使用原因，相同型号的振冲器，空载电流也有差别。

因此，在施工中应经常对各机组振冲器的空载电流进行测量记录，当与设计空载电流差别较大时，应及时适当调整加密电流，以保证各机组施工质量的一致性。

（4）应定期检查电气设备，不合格，老化，失灵的原器件应及时更换。

2.6.5成孔质量控制

水下施工时，表层土有淤泥存在，特别是在水下成孔时水流可能会受到海水影响，制约上流水流携带泥砂的能力。

因此为保证成孔质量，确保石料能够顺畅进入孔内，保证成桩质量，在水下成孔时采用大水量冲孔。

可以考虑在振冲器的减振器处将水管开孔，同时在导管上加旁通管，加强冲孔携渣能力。

加密过程中，碎石桩会含一定的粘土，影响桩体碎石颗粒的啮合，从而降低桩体强度，为减少桩体的含泥量，施工中应加大加密水压，延长清孔过程，多次提拉振冲器至孔口，减慢加密速度。

3地基处理效果检测

复合地基承载力由桩体密实度、桩间土类别及其物理力学特性、成桩桩径等诸多因素决定，本工程以桩间土类别及其物理力学特性为主要因素。

即主要判别砂型土的液化问题。

桩间砂型土液化效果检验采用标准贯入试验法，根据标准贯入临界击数判断地基土承载力，评价地基抗液化能力。

检测可按每1000m2为一检测批次，每个检测批次检测数量不少于3根，每个检测点每米做一次标贯测试。

4

施工进度计划

4.1施工工效分析

根据我公司在类似工程施工的经验，在粉砂土中，振冲成孔的速度不小于3m/min，在密实粗砂和砾砂砂土中，振冲造孔速度不小于1m/min。

加密速度由于受到道路的影响，应该在0.5m/min左右。

振冲施工的经验，由于受到其他辅助时间的影响，水上施工每根桩基本需要1个小时以上。

按照两班24h作业，综合考虑各因素，计划制桩合理工效应为15根/天.机组。

驳船每次移位10分。

4.2施工进度计划

4.2.1主要准备工作进度

（1）人员进场准备

首批设备进驻现场后，向业主提交详细的施工组织设计和进度计划，并进行人员进场安全教育培训。

（2）施工现场的道路回填、进场道路平整，施工船舶和施工机组准备，场内交通道路、水、电及通讯系统等施工准备工作在3天内形成并能够投入使用。

（3）机组供水系统、供电系统和运输系统将在3天内建立，具备使用条件。

（4）桩位测放、机组安装调试等振冲桩施工前的辅助准备工作在5天内完成。

4.2.2施工总进度安排

按照施工合理工效15根/天.机组，前期300m水上振冲施工约为25天，加上准备时间5天，总施工工期约为30天。

后续工程可根据工程工期的变化在作调整。

4.3工期影响因素分析及保证措施

4.3.1施工主要影响因素

气象条件、地层情况、水上施工的船舶准备情况、水文情况、施工安排的合理性、主导设备施工性能和施工效率等是影响施工的主要因素。

4.3.2施工进度保证措施

为确保本工程按期按计划工期完成，将在施工期间采取如下进度保证措施：

（1）从组织体制上有效保证工程施工的顺利进行，具体措施为：

建立精干、高效的项目领导班子，实行项目经理负责制，并抽调经验丰富、年富力强的技术管理骨干组成项目管理人员，做到分工明确、责任到人、管理到位。

对作业层的生产领班人员，进行内部选择，抽选技术较好、工作积极、素质较高的熟练技术人员充当，要求在施工过程中加强技术交底和管理，确保工程顺利进行。

（2）本工程严格按照ISO9001体系的要求和工作程序开展各项工作，对各工序的工作质量严格把关，杜绝因施工质量问题而造成的返工和窝工。

（3）强化维修队伍，保证主导及附属设备的正常施工，保证设备的综合利用率，减少因设备维修带来的工期拖延。

保证辅助设备的完好率，辅助设备考虑备用，以保证主导施工设备不受辅助设备维修的影响。

施工现场配备技术熟练的维修工，主要设备的易损配件留有充足的备用件。

（4）采用合理的施工组织方式。

特别针对水上施工的大型船舶的组织，高效利用水上施工作业平台，加快施工进度。

采用抛石船直接上料，利用浮筏式集料斗，能够实现振冲对位和投料的方便快捷。

（5）项目经理部将根据工程总进度计划，对物资、物料采购做出有效实施计划，保证施工所需物资、物料及时供应；加强计划管理，作好施工准备，严格按计划组织物资供应，确保各种物资的运输工作，提前储备，做好各种物资的合理调配，以满足连续施工要求。

（6）根据施工现场的具体情况，每星期制定施工作业计划，并于每星期下班前召开一次生产调度会，明确各班组的任务目标，组织均衡施工，落实施工进度。

结合实际，在技术方案上创新，应用新方法、新工艺、新设备提高工作效率。

（7）优化施工程序，加强现场调度，发挥机械效率，充分利用人、财、物等资源，尽量缩短关键线路上项目工期。

（8）做好海上运输和道路养护工作，尽量减少因降雨而对施工造成的影响，特别是振冲桩材料碎石的海上运输，使用运输船和皮带传送结合的办法，确保孔口用料。

5主要资源供应计划

5.1碎石料供应

针对本工程实际条件，工期紧，总用量大，为了保证施工用原材料的正常供应，在后勤保障队中专门成立物资设备部，对周边主要潜在的供货商的生产能力和供应能力及道路运输条件等做到充分掌握和周密布置安排，同时成立专门保证石料运输的海上运输队伍，我公司可充分保障施工用原材料的供应满足施工需要。

（1）材料调配和及时供应是确保施工工期和建立正常施工秩序的重要因素。

项目部随时根据工程进度情况，由项目经理负责，编制严密的材料使用计划。

（2）物资设备部根据物资采购计划，选择多家合格供货方，并通过对其材质、规格、性能、服务及价格等多方面考察或试验后择优选择。

（3）除特殊注明外，本工程所用材料的材质，规格及验收均按照国家批准的现行规范、规程办理。

（4）本工程所用材料如需以其他规格材料代替，需经过核算，并征得监理工程师和业主单位的同意。

进场的材料需按规范要求取样试验，合格后方可使用，严禁无证和不合格材料用于该工程上。

所有材料的取样试验和保管、发放，项目经理部派专人负责。

（5）本工程所用桩体材料坚硬、具有一定的强度、水稳定型好，不易风化且级配良好且碎石含泥量不大于5%；5mm以下颗粒不大于25％，100～150mm块径含量不大于15％，最大粒径不大于150mm。