摘要：文章结合孟加拉国某机场工程，从工艺试验、施工方法、安全措施、质量控制等方面，详细分析了挤密砂桩在机场工程中的应用情况。对土工管袋填砂施工办法来进行分析和总结，堆载预压分期加载进行了研究，工程实践表明，堆载预压分两期加载效果良好，土工管袋填砂施工方法实用，在降低项目造价、缩短工期等方面优越显着，可为类似工程提供借鉴。

  孟加拉国位于孟加拉湾之北，东、西、北三面与印度毗连，河流和湖泊约占全国面积的10%，海岸线公里。石料大多来源印度、中东、中国等，难以普遍的使用。河道或海床中的沙土是回填工程的主要材料。吹填沙土不足以满足机场跑道对承载力、地震液化和变形的要求，地基需要加固处理[1,2,3]。

  挤密砂桩[4,5,6,7]施工工艺起源于欧洲，在1950年到1959年，施工工艺才逐步完善。挤密砂桩法适合处理砂土、素填土、粉土、粘性土、杂填土等地基。挤密砂桩不仅起到加固地基的作用，还有利于后续堆载预压排水固结。

  挤密砂桩施工方法是将钢套管按一定间距沉入地基土中挤压成孔，然后边拔管边向管内灌砂并振捣密实而成的砂质柱体。砂桩属于散体桩复合地基的一种，是软弱地基处理常用的方法之一。这种处理方法对整个地基起到挤压密实的作用，砂桩本身承受大部分上部结构及基础的荷载，从而与周围被加固土一起组成复合地基。可提高地基承载力、防止砂土振动液化和减少沉降等。本文结合孟加拉国某机场工程，从工艺试验、施工方法、安全保障措施、质量控制等方面，详细分析了挤密砂桩在机场工程中的应用情况。工程实践表明，挤密砂桩法在孟加拉国跑道工程中效果良好，在降低项目造价、缩短工期等方面优越显着，可为类似工程提供借鉴。

  项目位于孟加拉国南部，临孟加拉湾，原始场地为孟加拉海边，场地采用吹填沙土回填，吹填后的高程在8.0m。挤密砂桩应在场地填砂达到设计标高后进行，设计桩径1.0m，间距3.0m，正方形布置，填充材料采取使用中粗砂，处理深度根据详细的地质勘查资料和设计确定。挤密砂桩采用振动沉管桩机，套筒直径采用0.7m，桩架高度不低于最大打设深度。挤密砂桩布置如图1所示。

  施工准备-放线定位-桩机就位-沉管至设计深度-砂料检验、试验-桩管灌砂-管口冲水振密-振动拔管并持续投料-沉管拔出孔口-孔口投料-振捣密实至设计标高-机具移动-质量检验-堆载预压。

  施工前需要开展成桩工艺和挤密效果试验，先选定12根桩做试验，以确定砂桩的填砂系数、提升速率和高度、桩管的振动次数振动时间等关键参数（主要把握好振动时间，以保证桩身连续性和成桩均匀性）。试验桩的承载力、挤密效果等契合设计要求后，依据试验结果，拟定工程方案，对操作人员和管理人员进行培训考核，合格后才能上岗。

  施工准备主要包括工程测量、施工区地质勘察、采砂区土壤调查、施工图纸详细设计等，通过前期勘察进一步确定场地清理的范围、深度，从而确定场地填砂工程量、采砂区的范围和开挖厚度、跑道区地基处理深度和范围等，同时为设计提供精确的地质数据。

  通过现场实践得出水上充灌、陆上充填、填充后的结构形式及施工方法的最佳形式。

  (1）水上充灌。水上充砂需借助运砂船和小型水力充砂泵进行。土工管袋预先加工成设计的基本要求的断面，充填口采用袖带连接并引出水面供充填砂使用。砂料可从料源地用水力充砂泵抽取装船后运至施工现场，然后将水力充砂泵输砂软管与已定位的土工管袋连接牢固，检查无误后边充灌边沉放。

  (2）陆上充填。当场地填高至一定高程退潮后有较多露出时间时，可采取陆上充填，砂料可就近取自场内或利用场地填砂，人工辅助挖掘机装填，推土机辅助运砂，分段同步施工。施工时，将未加工成型的土工管袋布平铺于施工场地，然后人工配合挖掘机装料、整形，最后将填料用土工管袋布包裹成型，分层流水施工，每层施工时，土工管袋由外向内依次进行。

  围堤采用土工管袋填砂的结构及形式，外侧坡比宜为1:4，施工时应与场地填砂分层交替施工，并控制每层加载高度，分层厚度宜控制在1.5-2.0m。施工前应在围堤设计位置埋设沉降位移观测点，施工过程中根据围堤监测数据指导加载施工。场地填砂应与土工管袋围堤分层交替进行，并控制每层加载高度，分层厚度宜控制在1.5-2.0m，接近场地标高时，可调整吹砂厚度，并按高程控制吹砂面。土工管袋围堤与场地填砂施工如图3所示。

  桩位放样前先对施工基面进行整理，使场地达到设计标高。施工前在挤密砂桩外围用全站仪测定边线控制桩，复测合格后打木桩钉铁钉，现场施工放样用钢尺量测桩位，并用小木桩标记，保证桩孔中心移位偏差满足设计的基本要求。

  桩机就位后，对桩机开展调平、对中，修正桩机的垂直度，确保套管的中心与桩位保持一致，误差应小于10mm，桩机垂直度偏差低于0.3%；成孔前应试运行空压机、高压水泵，使设备运行正常；复核套管长度，用红粉笔在钻塔旁标出高度线，保证孔底标高满足设计要求。

  开启桩锤电机，使桩管沉降至设计要求尺寸。桩管沉降入土后，需要控制沉入深度，保证达到设计的桩长。桩管沉降时，沿着导向架，保持同导杆平行，如果遇到桩管偏斜时，必须及时纠正。

  桩管达到设计标高后，准备上料，并严格控制上料量，按照桩孔体积和砂在中密状态时的干密度计算灌砂系数进行灌入（拔管过程中进行补砂），直至灌满桩管。灌砂时砂含水量应严格控制，对非饱和沙土土层，含水量控制在7%-9%。根据实验桩的试验结果确定桩体超高的高度。

  本项目采用的是冲水沉砂法，向桩管内填砂的同时向管内冲水，利于砂料排出桩外。当桩管接近地面时，暂停冲水。

  第一次将桩管提高约90cm，提高时桩端合叶开启，砂料流进孔内。振动60秒并仔细观察料斗中砂料变动，如砂料不变少，说明了合叶无法开启，要继续振动桩管，直到合叶打开为止，然后边振动边缓慢提升桩管，提升速度控制在0.8m/min。每提升0.4m振动挤压20秒，挤压时长为桩管无法沉降为宜，如此重复，地基被挤密。如果灌砂量不足，需要在拔管过程中加料，以保证桩顶标高及挤密效果满足设计要求。

  施工进度至约距桩顶时，缩减成桩的高度，增加砂桩顶部的密度，防止断桩。振动挤密完成后，将桩管拔出孔口。

  沉管移出桩体后，如果砂料未灌满，改用人工投料，桩顶部位可用振捣棒振捣密实。

  挤密砂桩的桩体的密实度，检验频率小于2%。桩体的承载力和桩体复合地基承载力开展静载试验，测试频率视项目的大小而定。检验的方法一般使用动探Ⅱ型。动探Ⅱ型检查挤密砂桩的基本原理是以每贯入30cm的锤击数不低于标准值为符合要求。标准值随深度的改变而变动，结合工程的地质构造确定合格标准。

  质量检验后，对照标准形成检查结果的文件，如果挤密砂桩的质量不满足设计要求，应实施加桩或其他处理措施，处理完成后，重新进行检测评定。

  施工现场堆载预压分别进行了1次加载，2次加载，3次加载，实践表明2次加载效果最好，即堆载预压分两期进行加载。

  堆载预压应在地基挤密砂桩验收合格后进行，堆载砂料取自两侧场地填砂，初步估计取砂厚度2.0m。砂料卸载时，再将其运回原场地并按设计指标要求分层压实。为确保工程安全并方便围堤外坡防护施工，距围堤边界20m范围内不取砂，并沿回填场地周边形成循环临时道路。本工程堆载预压计划加载高度4.5m，满载时间5个月。挤密砂桩堆载预压如图4示。

  加载宜分二期进行，首期加载高度3.0m，二期加载至设计高度。砂料运距在60m以内可采用推土机推砂，60m之外宜采用自卸车运输，堆载断面采用挖掘机整理。静载期间应做好防护，防止风吹雨刷，可采用土工布覆盖，并用袋装砂压护，同时做好周边排水。

  待满负荷静载时间满足设计要求并检测合格后方可卸载。砂料卸载开始后使用推土机向两边推土，直至两侧场地高程达到须分层压实的基面标高，然后整平压实基面。多余砂土使用挖掘机配合自卸车装卸，并按照业主要求均匀摊铺。

  (1）工程开始前应选择有代表性的机场跑道段开展试验，确定相关参数。（2）灌砂率应满足设计标准，砂土的含泥量低于3%。（3）拔管后应确认灌砂量是否满足设计要求，如有不满足要求及时与工程师沟通，进行处理。（4）沉桩时垂直度不够或受邻桩施工影响，造成砂桩倾斜。桩位偏差不应大于5cm，垂直度偏差低于1.5%。施工全套工艺流程中校正桩管垂直度，相邻桩采用间隔跳跃法，避免相互间影响。（5）拔管平均速率不能太快，避免破坏桩口。（6）挤密砂桩开始建设后应检测地基的承载力。（7）挤密砂桩满足设计的基本要求后，才可开展堆载预压的施工。

  (1）工作人员应按要求穿戴好防护用品。特种作业人员需要持证上岗。（2）项目部应编制符合项目实际需求的应急预案，对作业人员进行应急预案的培训，并在项目现场开展相关的演练。（3）禁止在塔架起落及高空坠落范围内进行作业，要有明显的警示标志，防止工人进入危险区域。（4）振动沉管桩施工时禁止超负荷使用。（5）按照“以人为本、预防为主、应急响应”原则进行安全应急管理。（6）组装桩机时，安装就位后，有必要进行空载试运行。（7）每孔开始前后，应细心检查螺丝是否松动，润滑油是否泄漏或变质等。

  孟加拉机场跑道工程采用挤密砂桩对地基做加固处理是可行的。挤密砂桩实施工程的方案适用于石料大多依靠进口，难以普遍的使用，河道或海床中的沙土是回填工程的主要材料的国家，吹填沙土不足以满足地基对承载力、地震液化和变形要求的情况。

  采用挤密砂桩实施工程的方案，通过挤密作用，提高了沙土的抗液化性能，砂土液化破坏表现为土体喷水冒砂、土体中建筑物上浮、土体开始滑流和地面建筑沉降等现象。挤密砂桩加固时，在砂土中形成了渗透性能好的排水通道，从而加快了地基的排水固结，减小了机场跑道填筑后地基的不均匀沉降问题，拥有非常良好的承载能力。在降低项目造价的同时减少了对大自然的破坏，充分的利用了现场附近的回填材料。挤密砂桩施工工艺相对简单，效率高，与传统的水泥搅拌桩法，换土垫层法，强夯法等方案相比具有实施工程质量可靠、造价低、环保、工期短等优点。土工管袋填砂施工方法实用，堆载预压分两期加载是施工方法的创新，具有极佳的经济效益。

  [1]吕清泉.砂桩加固软弱地基的效应分析[D].西南交通大学，2007.

  [3]化建新，郑建国.工程地质手册（第五版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2018:189-206.

  [4]王治军，王继华，何军，等.振冲砂桩复合地基单桩最优桩间距的确定[J].工程地质学报，2011,19(04):607-609.

  [6]王小龙，刘益平，龚维明，等.砂性土中钢管桩水平承载特性模型试验研究[M].第十三届全国桩基工程学术会议，2017:178-183.

  [7]黄茂松，陈云敏，吴世明.振冲碎石桩加固饱和粉砂粉土地基试验研究[J].岩土工程学报，1992,14(6):70-73.

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