超常规振冲替代方案工艺的研究-厄瓜多尔项目部.pptx

1、超常规振冲替代方案工艺的研究Contents目 录二、工程概况一、引言三、现场研究四、项目实施五、总结一、引言振冲，又称振动水冲法，是指砂土地基或黏性土地基通过加水振动可以使之密实的原理发展起来的地基加固方法。振冲法是为改善不良地基，以满足建(构)筑物基础要求的地基加固处理方法。主要是通过振冲器在砂土中振动时，使其周围的饱和砂土液化。液化后的土粒在重力、上部土层覆盖压力以及填料的挤压力作用下重新排列，土的孔隙比减小，从而增加了密实度。但是普通振冲只能处理加固普通砂土地基，但对于底部为硬层下存在淤泥软弱层，普通振冲无法进行处理，一般需要采用特殊振冲器进行处理，通过特殊振冲器振冲形成砂桩，形成排水

2、通道后通过堆载预压进行淤泥层的处理，但是特殊振冲工艺，设备特殊且施工效率缓慢，对于工期紧张的项目很难实施。本文将以厄瓜多尔波索尔哈多用途码头项目为例，对超常规振冲进行分析研究，并以此采用替代方案工艺进行分析，从而以此为鉴，指导后续类似项目实施。图1 振冲施工一、引言厄瓜多尔波索尔哈多用途码头项目位于厄瓜多尔瓜亚斯省波索尔哈镇，工程范围主要包括新建400m高桩码头；35.5万平方堆场，包括地基处理、面层施工；场区给排水及消防管道安装；机电设备采购及安装等工作，项目布局如右图所示。本项目有6万平的吹填区由于底部存在多层的淤泥液化层，根据设计要求需要采用超常规振冲工艺进行基础加固处理及形成砂桩排水通

3、道，完成后进行时长4个月、高度5m的堆载预压施工，而项目总工期只有24个月，面对本项目资源设备不足等因素，直接导致项目无法正常履约，如何优化施工工艺，缩短地基处理时间，对项目的正常履约起着至关重要的作用。Contents目 录二、工程概况一、引言三、现场研究四、项目实施五、总结二、工程概况厄瓜多尔波索尔哈多用途码头项目位于厄瓜多尔瓜亚斯省波索尔哈镇，工程位置南侧为西班牙罐头厂SALICA，北侧为瓜亚斯河上游，如图2.1-1所示。图2.1 工程地理位置二、工程概况厄瓜多尔波索尔哈多用途码头项目共有35.5万平堆场，其中有约6万平为海上吹填区如图2.2-1所示。图2.2-1 吹填区二、工程概况根据

4、设计要求需要采用不小于75KW的超常规振冲器进行振冲施工，如图2.2-2所示，桩位要求正三角形布置，间距2.0m，桩径1.0m，如图2.2-3所示，通过形成的振冲砂桩作为后续堆载预压的排水通道，从而达到地基处理的目的。图2.2-2 振冲桩位布置图图2.2-3 振冲桩位布置图二、工程概况根据地质资料分析，在2、3号区域吹填海砂下方为原淤泥质海床，在淤泥质海床下方存在砂层，在砂层下方存在一层淤泥液化A1层，在部分区域的A1层下方存在砂层，具体如图2.3所示。图2.3 地质钻孔情况二、工程概况本分项设计处理方案为采用不小于75KW的超常规底部出料振冲设备进行振冲施工，完成后堆载5m高度预压4个月。设

5、计此处理方案的目的主要为：75KW振冲器将吹填砂层及海床底部砂层进行振冲密实；超常规底部出料振冲形成上下贯通的砂桩，为后期堆载预压排水提供排水通道；堆载5m预压4个月将底部淤泥液化层压载固结。综上所述，通过上述设计地基处理方案对吹填区地基进行加固改良。图2.4 振冲施工Contents目 录二、工程概况一、引言三、现场研究四、项目实施五、总结三、现场研究根据设计方案，项目现场组织召开技术研讨会议，根据项目的特点及设计方案进行分析讨论，根据工期计划地基处理需在8个月内完成，除去堆载预压及卸载的时间4.5个月时间，剩余的处理时间仅为3.5个月的振冲时间，根据与专业地基处理公司进行沟通，设计提出的超

6、常规底部出料振冲的效率为：600m/24小时（两班），且本振冲设备只能为单头设备工作，因此综合分析本项目共有振冲533545m，则按照每个月有效工作时间为26天计算，则需要533545600263.510套设备同时施工作业，详细的资源配置如表3.1-1所示。图3.1-1 超常规振冲资源配置表根据上述分析，总体成本高达314万美元，较投标价格亏损77万美元！三、现场研究根据分析设计方案现场需要10台50T履带吊机共同在现场作业，无论是现场组织还是成本控制都存在很大的挑战，项目部技术团队根据设计方案的目的及现场设备情况进行分析讨论，初步提出了普通振冲加排水板及堆载预压的方案，通过普通振冲紧密砂层，

7、排水板为淤泥液化层堆载预压形成排水通道，但初步方案的实施有三种方式，具体如下：优点：先振冲后打设排水，振冲不会对排水板造成破坏，且堆载预压完成后不需要重新开挖至吹填砂层，减少开挖量，同时地基处理的质量较高；缺点：振冲完成后导致吹填砂层致密，排水板打设困难。方案一：先普通振冲，完成后打设排水板，最后进行堆载预压优点：先打排水板堆载预压，再振冲施工，吹填砂未振冲挤密，排水板打设容易；缺点：需将堆载料全部开挖，增加开挖量，振冲时高压水会将底部已处理的淤泥液化层二次的液化，降低地基处理质量。方案二：先打排水板堆载预压，完成后进行普通振冲优点：排水板打设容易，振冲容易，且堆载预压完成后不需要重新开挖至吹

8、填砂层，减少开挖量；缺点：振冲时对已打设完成的排水板造成破坏，影响堆载预压质量。方案三：先打排水板，再普通振冲，最后进行堆载预压经过对比上述方案及与设计、咨工进行沟通，为了确保堆载预压的质量，方案二、三无法确保，最终确定方案一作为替代方案，且根据设计的计算确定排水板打设的间距为1m。三、现场研究根据分析，替代方案一存在的主要问题为振冲完成后砂层致密，地质较硬如何能确保排水板打设，对此分为如下进步工作进行：理论计算：根据资料测算完成后的砂层的硬度，进行排水板打桩锤的可打性分析；根据常规分析一般海砂振冲完成的SPT值在22-30之间,选择目前最大的排水板打桩锤DZ-40Y进行计算分析：图3.3-1

9、 打桩锤参数图3.3-2 可打性分析计算书综上所述采用DZ-40Y的打桩锤及参照振冲完成后的SPT值30分析，可以进行排水板的打设施工。三、现场研究现场检测：为进一步确定普通振冲后吹填砂层的SPT数值，项目部在现场由第三方实验室进行SPT检测，具体如图3.3-3 SPT检测所示。图3.3-3 SPT检测从上图可以看出，普通振冲完成后SPT值可达61！三、现场研究图3.3-4 SPT 61 排水板可打性分析计算书从上述计算书中可以看出，当SPT达到60后，排水板打桩机无法施工作业；同时现场为进一步验证计算的准确性，现场进行试验，发现与计算结果相同，排水板无法进行打设施工，且长时间的振动导致钢丝绳

10、的断裂及排水板的破损。三、现场研究根据上述分析，替代方案一存在的主要问题为振冲完成后砂层致密，地质较硬如何能确保排水板打设，对此分为如下进步工作进行：现场分析：项目技术团队对此进行了认真的分析及研究，且在现场采用排水板打桩机进行现场实验，发现排水板打桩机穿透表层的5m深度后，打设速速及效率与其他淤泥区相同，主要阻碍排水板打设的深度为顶层的5m深度，且与现场SPT检测数据进行对比分析，发现顶层的5m深度SPT数值较高，且此标高为最低潮位标高，从而判定硬层的产生原因为：a.普通振冲将底部淤泥与回填砂振冲混合，经过普通振冲挤密后，在低潮位以上区域由于失水，导致淤泥与砂固结，形成强度很高的硬壳层，SP

11、T值可高达60以上；b.普通振冲将底部淤泥与回填砂振冲混合，经过普通振冲挤密后，在低潮位以下区域由于长期在饱水，导致淤泥与砂无法固结，强度只为海砂经振冲挤密后的强度，SPT值低于30以下。解决关键：根据上述结果，排水板打设的关键在于突破顶层5m的泥砂固结层。三、现场研究根据上述分析，排水板打设的关键在于突破吹填振冲区顶层5m的硬壳固结层，对此项目研究讨论，提出了五个解决方案，具体如下：方案一：高压水法，在排水板打桩机桩靴位置增加高压水，通过高压水及打桩锤振动，联合振动液化硬壳固结层。在打桩锤桩靴位置焊接一根直径3.5cm的钢管，采用高压水泵供水，如图3.4-1桩靴增加高压水方案所示。图3.4-

12、1 桩靴增加高压水方案结论：根据上述方案现场实验，由于高压水的向下流动，导致排水板桩靴插销在打设过程中容易脱落，造成排水板打设出现回带率高达60%之上，由于桩靴插销提前的脱落，导致淤泥进入打桩锤内，导致需要多次的清理，施工效率降低50%之上，且经过一天的实验，排水板打设的效率为30根，导致资源的浪费及工期的损失，无法满足现场的进度及成本要求。三、现场研究方案二：高压气法，在排水板打桩机桩靴位置增加高压气，通过高压气及打桩锤振动，高压气吹破硬壳固结层。在打桩锤桩靴位置焊接一根直径3.5cm的钢管，采用高压空压机供气，如图3.4-2桩靴增加高压气方案所示。图3.4-2 桩靴增加高压气方案 结论：根

13、上述方案现场实验，由于高压气管在打设过程中，气管被砂及部分泥土堵塞，无法冲破硬壳固结层，实验失败。三、现场研究方案三：高压水+高压气法，在排水板打桩机桩靴位置增加高压水及高压气，通过高压气与高压水混合，再与打桩锤振动，从而液化及冲破硬壳固结层。在打桩锤桩靴位置焊接一根直径3.5cm的钢管，采用高压空压机供气及高压水泵供水，如图3.4-3桩靴增加高压水及气方案所示。图3.4-3 桩靴增加高压水和气方案结论：根上述方案现场实验，由于高压气管压力不能与高压水压力保持一致，导致管内高压气占比大于高压水，管内只为气体及少量的水，与高压气方案相同，气管被砂及部分泥土堵塞，实验失败。三、现场研究方案四：嵌岩

14、打孔法，由于上述实验的失败，项目采用了专业岩石打孔设备进行钻孔，将硬壳固结层钻头，从而为排水板打桩机提供作业条件。结论：由于嵌岩打孔机清理完全靠空气压缩机产生的高压气进行清理，但高压气进行清理时需要地质为干燥的状态，经过钻孔研磨成粉末被气举清除，但吹填砂含水率高且颗粒比重大，成孔效率低，无法满足工期要求。图3.4-4 嵌岩打孔方案三、现场研究方案五：螺旋钻孔法，采用螺旋钻穿透硬壳固结层，然后直接采用排水板打桩机进行排水板的打设，如图3.4-5螺旋钻成孔方案所示。图3.4-5 螺旋钻成孔施工 结论：经过现场实验螺旋钻机可钻孔深度达4.5m，且完成后排水板打桩机施工顺畅，根据现场实验测算，螺旋钻成

15、功效率可达130个/天。三、现场研究图3.4-6 螺旋钻机参数表Contents目 录二、工程概况一、引言三、现场研究四、项目实施五、总结四、项目实施经过分析及研究，最终确定方案五作为本项目的实施方案，具体的施工流程如图4 吹填区地基处理流程。图4 吹填区地基处理流程图四、项目实施为了提高振冲的施工效率，采用3头振冲器及2头振冲器进行施工，振冲采用130KW的普通振冲器，为了确保施工的正常进展，共采购6台振冲器（1台作为备用），共分为两个班组施工，分别为130T履带吊配3头振冲班组与75T履带吊机陪2头振冲班组，施工时严格按照设计要求及规范进行操作，详细施工如图4.1-1 振冲施工所示。图4.

16、1-1 振冲施工四、项目实施表4.1-2 普通振冲资源配置表项目工期节点要求，振冲施工为24小时两班倒工作，按照3头振冲及2头振冲器每天 可 施 工 1 3 0 0 平，则600001300232个月，所需的资源配置如下表4.1-2 普通振冲资源配置表所示。四、项目实施根据项目现场实际的实验及需要，采用成孔深度达4.5m的螺旋钻机，现场提前按照设计要求1m的间距放线，然后让螺旋钻机逐一进行成孔，如图4.2-1螺旋钻机成孔施工图所示。图4.2-1 钻孔施工四、项目实施钻孔前现场指挥发布指令，要求钻机操作手调整钻杆的垂直度，确保成孔的垂直度及深度，根据单台钻孔设备的效率为130个孔/天的效率及总共

17、的孔数，需要4422313022324台，即需要4台钻机24小时作业2个月时间可完成钻孔施工，主要的资源配置如表4.2-2 螺旋钻机资源配置表所示。表4.2-2 螺旋钻资源配置表四、项目实施螺旋钻成孔后要及时的移交排水板打设班组进行打设施工，以防止成孔因外界人为的原因造成塌孔及塞孔，排水板打设时要根据螺旋钻成孔一一进行对应的施工，避免错位导致排水板无法打设，如图4.3-1排水板打设施工所示。图4.3-1 排水板打设施工四、项目实施排水板施工要与螺旋钻机成孔施工进度相匹配吻合，根据单台排水板打桩的效率为300根/天，故需要2台排水板打桩机24小时两班作业，详细配置图标4.3-2 排水板打桩机资源

18、配置表所示。表4.3-2 螺旋钻资源配置表四、项目实施完成排水板打设后，按照设计要求安装埋设相关的地基监测设备，完成后及时地按照设计要求进行回填堆载预压施工。表4.4-1 地基检测设备安装表4.4-2 堆载预压区Contents目 录二、工程概况一、引言三、现场研究四、项目实施五、总结五、总结经过对比及实施，采用普通振冲加螺旋钻孔加排水板工艺较超常规底部出料振冲工艺节约成本153万美元，保障了施工工期。从特殊施工工艺变为普通的振冲工艺，为后续类似项目提供理论技术及案例依据，同时也为后续吹填区底部存在淤泥液化夹层地基的处理方案提供技术指导，指导未来类似项目经营及履约的革新。较原设计方案相比较，节约成本153万美元！保障厄瓜多尔波索尔哈多用途码头项目地基处理施工工期！为吹填区底部存在淤泥液化夹层地基的处理提供技术指导，为未来类似项目经营及履约的革新奠定技术基础！