振动沉管布袋桩施工技术
张利荣，唐经华，戎雷（武警水电第二品队，江西南昌330096）
[摘要】针对传统布袋植施工工艺存在的不足，提出了把布袋置放于次管之内并在营整保护下理注成桩材料的新 恶路，形成了握动识管布袋桩施工技术.分照了该技术的原理，网时要出了無决空桩段回域、布袋置妆、槛失改进等准题的方案，该技术在施工上有操作简单、质量易握、工效高、成本等优点，成材料可以根据需要进行配置，该技术在里深铁路施工实假中数果良好，具有广国的应用前量.
[关增词】地下工程：栏基码：布货整：聚动沉管：软土地基：施工术
[中图分类号]TU753.3 [文标识码]A[文章编号】1002-8498（2012）13-0005-04
Construction Technology of Vibrating Sinking-pipe Bag Piles
Zhang Lirong Tang Jinghua Rong Lel(Ne.2 Hynpmer Fore e Am Paice Nshng.Jangi 330096 China)
8 new technology of vibrating sinking-pipe bag pilee which put bags into sinking pipes and pour concrete Abstraet; Cidering the deficiney of traitional bag ple cstructi techlog the auth prposedaau o ap an woopone pu ponp aan suou ou wadid jo uoooud o qaa pd doad a a pe ud q pu uqu na soqs ao ina uqx u eogds q] quawaunbau o upaoe opru moso aq ue advantages of easy operatios beter quslity control high-efficiency aad low coet. Pile-forming materialsgood realts and exhibits prospeet for wider applications.
Key words uμnderground ; pile; bag pile; vibreting sinking-pipe; soft soil foundatiom; costruction
布袋桩始见于20世纪90年代初，其技术思路统布袋桩施工技术和传统布袋桩，并论述振动沉管
是采用工程机械成孔，再沉放布袋并在布袋内压力布袋械施工技术原理和特点.体，形成一种既可抗弯又可抗压的多性能小直径桩体.该技术在部分工程领域的复合地基处理、承受 建筑物荷载等方面得到一些应用，也在高速铁路路基软基加国中得到应用.
注浆，以在原孔中形成具有承载能力的园柱状固结1传统布最施工技术
1.1传统布袋械施工技术原理
统施工技术是先用地质钻机或其他成孔机械在设 布袋械应用于竖向增强复合地基承载力时，传计位置钻出一个圆柱孔，孔径一般在110mm以上，然后把装好注装管的布袋沉放到圈柱孔中，再用注浆泵将蒙液自下而上逐节压人，注浆压力不能大于 设计压力，注蒙速度不能太快，最后将布袋撑开，在加固土体中形成一个柱形或勒芦形的核体.原布袋桩链工工艺如图1所示.
但原布袋桩施工技术“先成孔、后置放布袋、再注浆成桩”，在稍复杂的软土地基加固施工中，存在 布袋沉放施工困难、质量保证低、成本高等谐多缺点.厦深铁路七标段（XSGZQ-7）在施工实酸中进行了大胆创新，文献（7]报道了其主要改进部分. 本文尝试对其成梁进行较为全面的总结和理论提升，特别是把布袋置放于沉管之内并在管壁保护下雅注成桩材料的重大思维夹破，建立了振动沉管布 袋械难工技术和振动沉管布袋桩概念，以区别于传
1.2传统布装桩施工技术缺陷
厦深铁路布袋械初始米用传统布袋桩工技术进行试验，施工过程中发现该技术在该工程地质 条件下施工存在困难，质量保证率低，维工成本高、污染大、效率低等诸多问题.
要加固的淤泥层顶端为较厚的细砂和粉细砂，在钻 1）钻孔与布装置放围难该工程施工区城需
流量泵注浆，注满后扎紧布袋口，然后继续振动将布袋桩下沉至设计深度，最后振动拔管成桩.
技术原理可归纳为“振动沉管造孔、布袋管内注聚、沉管送桩就位、振动拔管成桩”.其施工过程如下（见图2）：①安设布袋、桩尖，开始振动沉管；② 打开窗口将注浆管从布袋口插人，进行注浆：③布袋注浆饱满扎紧袋口：④继续振动沉管至设计深度：回填碎石；6起拔钢套管，械尖和布袋械体留 在软土层：成桩.
图1原布桩施工工艺Fig.1Traditiooal construction techmology of bag pile
孔过程中极易場孔，需要采用较好的泥浆护壁钻 孔，成本较大.同时由于激泥层多为流塑-软型状，钻孔后也易形成場孔或颈缩，且泥浆护壁对其产生的作用不大.由于以上原因在钻孔完毕下设布袋时经常导致无法置放至设计深度，需要反复扫 孔，既造成经济滚费，又降低施工效率.
2）无法达到设计桩径根据设计桩径400mm程试验中，压力注浆注人的浆液仅40L/m左右，形 计算，布袋桩单位注浆量应达到125.6L/m，但在工成的桩体直径无法达到设计要求.
图2振动沉管布袋桩施工示意Fig.2 Construction process of vibrationsinking-pipe bag pile
压力注浆的方法注紫时，根据浆液压力判断桩径需 3）注浆操作程序复杂采用传统技术中分段要较丰富的经验，同时在拔起注浆管的同时也容易造成布袋与注浆管的滑脱，产生漏浆通道，导致无 法提升压力注浆管.如果不拔起注浆管，由于空孔段较长，则会在材料上产生较大浪费.
率大，所以成桩速度快，布袋置放方便，对桩间土具 报动沉管布袋桩施工技术由于振动沉管机功有挤（振）密效应，改进后的注浆方法过程简单，易于操控，布袋通过浆液压力撑开，桩体呈规则圆柱状，桩径、检长得到充分保证.
2.2施工工艺流程
4）材料浪费，环境污染较大采用传统技术施工时，护壁产生泥浆，注蒙时水泥浆液浪费较大，对 环境造成了一定污染.
工艺流程如下：安放桩尖、布袋→沉管到预定深度一制浆、注浆一沉管送桩到设计孔深一碎石回 填空孔一起拔套管一质量检测.
鉴于传统布袋核施工技术在该工程的不适应性，需要对该技术进行改进.
1)测量放被位根据设计图纸测量放桩位，并在桩位上做孔号标识.
2振动沉管布袋桩施工技术
2）钻机就位移机就位到检位上，调整机架垂直度和钻机水平度，保持安装的桩尖对准桩位，控制桩位偏差.
2.1施工技术原理
性，借鉴振动沉管CFC核、挤密碎石桩、挤密砂桩等 根据布袋桩成桩特点和振动沉管施工机械特施工经验，经过反复研究，提出了在振动沉管内成桩的技术思路，即把布袋置放于沉管之内，并在管 壁保护下灌注成桩材料，彻底解决了布袋置放、确保成桩质量等多个难题.在该技术思路的指导下，进行了多次试验改进及创新，最终形成振动沉管布袋桩施工技术.
尖，并与注浆布袋连接牢固，保证桩尖与套管安置 3）安放桩尖、布袋在套管下部安置混凝土桩紧密，防止在钻进过程中桩尖与套管分离.
预定位置. 4）沉管造孔采用振动沉管钻机造孔，沉管到
5）配制浆液浆液由水、水泥、砂等组成，搅拌机搅拌均匀.厦深铁路浆液按水：水泥：砂=（0.6 -0.7):1:1配制.
振动沉管布袋桩施工技术，是在施工中采用振动沉管机造孔，布袋置放于管内，并在布袋上口端管壁位置开一活动窗口，造孔过程中布袋随管下 沉，当沉管至窗口位于地面以上约0.5m时，打开窗口将注浆管插人布袋，在管壁保护下对布袋进行大
6）注浆、送桩根据设计的最大有效桩长，在地面50cm左右时，从窗口对套管内布袋注浆，注浆 套管侧壁有效桩长位置开设窗口，当沉管至窗口距结束后将布袋扎紧并继续沉管至设计深度.
7）空孔回填在套管拔起前对空孔回填碎石与砂混合物，并振动密实.
2.3技术难点及解决方案
2.3.1空桩段回填
小，一般采用注浆使用的水泥砂浆回填.但采用振 传统布袋桩施工技术中，空孔段由于孔径较动沉管施工技术施工后的空桩与布袋械桩径相同，如采用水泥砂浆回填会造成不必要的浪费，但为防止后期振动过程中由于布袋桩与桩间土压缩系数 不同面导致将布袋被挤出等情况发生及加强未处理砂层的承载性能和抗液化能力，设计要求进行回填处理.经对比施工工艺及工程造价等多方面因 素，决定在套管拔起时从受料斗对空孔回填碎石与砂混合物，边起拔套管边回填边振动，振动密实，套管拔起后地面以下不留空孔.
2.3.2布袋置放
传统布袋桩施工技术在施工过程中常遇砂层塌孔或淤泥层颈缩等问题，导致无法或很难将布袋 置放到设计深度.
振动沉管布袋桩施工技术，把布袋置于沉管内部，可随桩尖一同沉放到设计位置.在管壁的布袋 上口端位置开一活动窗口，当沉管至窗口位于地面以上50cm时，打开窗口将注浆管插人布袋注浆，注滴后继续振动将布袋桩下沉至设计深度，最后振动拔管成桩.
2.3.3预制混凝土桩尖
搬动沉管的底部都安装有活动钢械靴，沉管可以穿过淤泥层中的硬夹层，布袋也可以顺利置放到 设计深度，但注浆后提升沉管过程中由于桩靴活动板受到淤混土压力的限制以及水泥浆液流动性导致不能完全打开，经常将布袋从孔中带出，致使活 动桩尖方案的可行性大大降低.活检靴如图3所示.
为解决该问题，试验中设计了一次性的预制混凝土桩尖代替活动钢械靴.造孔过程中将布袋与 桩尖相连，随椎尖下至设计孔深，注浆后尖随布袋留在孔中.经试验证明，此技术施工可达到预期所示. 目的，成桩效果良好.安装预制混凝土桩尖如图4
3振动沉管布袋桩施工技术特点
3.1技术优点
1）操作简单振动沉管机造孔不需要泥浆围壁，人深度控制简单；施工过程中布袋置放方便，操控.
2）质量易控振动沉管布袋桩作为一种实体桩万方数据
ef sinking-pipe
3.2与其他桩型对比
图3活桩轮示意图4安装预制混凝土桩尖Fig.3Valve plle shoeFig.4Precst coacrete pile tip installation
型，固化机理简单，成桩强度高；布袋在管壁保护下可长都得到充分保证：振动沉管将成型桩体送人需加固 通过浆液压力自由撑开，桩体星规则圆柱状，桩径、桩土层，确保了桩体空间位置符合设计要求.
3）结构先进采用振动沉管施工后的布袋桩对土体的加固形式有所改变，从单一的对淤泥层加 固的布袋桩变成了激混层的布袋桩和顶部碎石挤密桩相结合的处理结果，相对于软土路基的加固处理来说更为有利.
4）施工效率高振动沉管布袋桩加固软土地基，相对于高压旋喷桩、预应力灌注桩均有较高的施工效率，按平均单机单日施工进尺计算，旋喷桩 为80m，预应力管桩为200m，面布袋桩为350m.在需要自由控制加固区域或在多地质情况下分层加固时，振动沉管布袋桩施工效率更高.
1）相比较水泥搅拌桩、高压喷射桩等常见桩型，虽然同以水泥浆液为主材，振动沉管布袋桩的创新在于，浆液密封在布袋内，没有材料流失， 避免了材料浪费和环境污染；桩的强度远高于搅择桩和喷射桩，较大地提高了复合地基承载力：械的固化龄期短，固化机理远没有搅拌桩和喷射桩复 杂，对土体的适应性更强：施工易操控，不像搅拌桩和喷射桩需控制较多的技术参数、较长的试验过程；施工效率更高，1台振动沉管机的成桩效率是1 台高喷台车的4倍以上；桩体呈规则的圆柱体，基本不存在断桩、颈缩等其他被型的质量通病，在施工管控上更简单，施工质量更有保证：接长沉管可以 处理深达60m的软弱地层，突破了搅拌桩和喷射桩目前国内处理深度一般≤30m的局限；利用振动沉桩体，可以处理不同承载力需求的软土地基. 管还可以分层处理地基，与其他碎石桩等形成组合
2）相比较预应力管桩、灌注桩等实体桩型，虽然后者桩体强度更高，对比单位承载力的单价也较低，但处理复合地基承载力要求不是很高的地层 时，较密的低强度桩体设计显然比分散整的高强度桩体设计更为合理，因此，对于此类软土地基的处
表1部分桩型经济效益对比
Table 1 Keoeomic effcicy conarlao of ss ple types
间/ / 海工校票/ 轻体强度/ 加国复合 单快/ /等 对比单价/施工技术 HP 老蒸求款力/ kfs （元=） 元 (元(a² -kPe)-)1.2 1.2 0.4 0.4 61 81 10.0 2.4 1 194 286 874.5 711.2 71 118 87 480 3.06 0.60欢管能收柜 1.2 0.8 0.8 0.5 169 81 1.8 1.0 215 233 1 832.3 1301.3 56953 2.6393 170 4.00
此：①班基处理长度10m计算：②主材料为甲供材料：③处理面积为100m
理，账动沉管布袋柱更有优势.
低，操作复杂，成桩桩径保证率低等问题，难以完成施工任务.
致可分为喷桩、布袋核、保层搅拌桩、预应力管 3）经济效益比较.软土地基加固种类很多，大桩、强夯等，其在经济效益等方面的对比如表1所示.
研究创新振动沉管布袋施工技术，并应用于本标段工程施工，获得良好结果.握动沉管布袋桩施工总工程值为4.5万延m，总投资额为400多万元，2.2m计，工程量为24860m，总投资额约为641万 如果采用此等同类地质的管桩加固，栏间距按质元，直接节约投资241万元，节省投资额达38%.
3.3主要创新点
1）采用”报动沉管造孔、布袋管内注浆、沉管送桩就位，握动按管成桩”的技术流程，有效解决了软基地层成孔困难、布袋不易放置到位、桩径难以保 证等技术问题.
5结语
建筑工程采用桩基加周软土地基十分广泛，振动沉管布袋桩施工技术，在施工上有操作简单、质有明显优势，可在软土地基加因中推广应用：其成 量易控、工率高、成本低等优点，与其他桂型相比具栏材料可以根据需要进行配置，桩体温度可大大增强，可研究拓展应用于其他桩基：对牧土地基加固具有复合集聚功能，复合地基承裁力得到明显提 高，可节约投资.但其桩径和桩长的极限尺寸，制约于操动沉管及振动沉管机.综合而言，该项技术优势明量，具有广泛的应用前景.
2）创新使用了预制混薇土桩尖.使用预制混凝土桩尖代答钢制活搬桩尖，保证了桩体乘利穿过 地层中可能存在的部分硬壳层或障研物，提高了沉管效率，同时使桩体在套管提升过程中不受破坏.解决了钢制活圈尖在套管提升过程中无法打开， 经意导致检体被破坏的问题.
3）成桩材料多样化.振动沉管布袋植所使用的成械材料不局限于水泥浆，在厦深铁路施工实践 中，使用了掺砂量较大的水瓷砂篆：水：灰：砂=（0.6-0.7）：1：1.还可以根据不同地质条件、不网设计要求配置不同的成签材料，如高流态润凝土等，电可根器设计要求在装液材料中加人适当 土、石膏等，增加蒙体黏酮度，减少蒙液离析，甚至在适当改进后可在被体中植人钢麟.
然面，振动沉管布袋栏施工技术属技术创新.其对软土地基复合加固机理、单桩及群桩承载能力、其他成械材料设计及施工、建立设计施工规范 等方面，还需要微大量的研究工作.
参考文赋：
了布袋桩、挤密械、碎石被等多桩型功能，除本身布 4）具有复合案案功脂.振动沉管布能械集票袋桩功脂外，利用振动沉管振动挤密土体，更有利于复合地基承载力的提高，顶部空孔使用级配碎石 代答水沉砂浆回填，既保证国填密实后的空孔稳定，又节省了投资.
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4工程实例
亚深铁路七标段（XSGZQ-7）某路基工程，位于滨海冲积平原，地质为冲积、海积或型合型成因的求采用布袋桩施工总工程量为4.5万延m.以控制 软土地基，作为路基基础需加固处理.其中设计要路基沉降量.由于牧基处理中施工段激泥层激泥性较强，采用传统布袋桩施工技术存在施工效率
