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JTS 157-2019 水下挤密砂桩设计与施工规程（附条文说明）

4.2.1水下挤密砂桩的面积置换率、加固深度等应根据整体稳定性、承载力和沉降要 求等综合确定。 4.2.2地表隆起高度估算应结合置换率和加固厚度等综合确定。当满足沉降、承载力 和稳定性要求时，可不清除隆起土，隆起土不清除时应在打设砂桩前铺设排水垫层，垫 层厚度不宜小于2.0m，垫层可采用碎石或中粗砂，挤密砂桩伸人排水垫层中不宜小 于2.0m。 4.2.3水下挤密砂桩复合地基内各土层的内摩擦角和黏聚力标准值可按下列公式计算

层厚度不宜小于2.0m，垫层可采用碎石或中粗砂，挤密砂桩伸人排水垫层中不宜小 于2.0m。 4.2.3水下挤密砂桩复合地基内各土层的内摩擦角和黏聚力标准值可按下列公式计算

水下挤密砂桩设计与施工规程（JTS157—2019）

应力集中系数； Pp 桩体材料内摩擦角标准值，可根据标准贯入试验成果选取； P一 桩间土内摩擦角标准值，可取用天然地基土的内摩擦角标准值； 复合土层黏聚力标准值（kPa）； c一 桩间土黏聚力标准值（kPa），可取用天然地基土的黏聚力标准值； n一一桩土应力比，地基承载力计算时，当置换率不小于70%时，取1.0，当置 换率小于70%时，取1.0~4.0，置换率大时取小值：整体稳定性计算时 取1.0~2.0，附加应力小时取小值，附加应力大时取大值。 4水下挤密砂桩复合地基承载力采用复合地基内各土层的内摩擦角和黏聚力计算 应按现行行业标准《水运工程地基设计规范》（JTS147）进行计算。

式中 地基最终沉降量（mm）； s—复合地基加固区复合土层压缩变形量（mm）；> s2——加固区下卧土层压缩变形量（mm），可按现行行业标准《水运工程地基设 计规范》（JTS147）的有关规定计算。 4.2.5.2压缩层的计算深度应按现行行业标准、《水运工程地基设计规范》（JTS147） 的有关规定确定。 4.2.5.3复合地基加固区复合土层压缩变形量可采用复合模量法或沉降折减法QDXXEQ 0001-2015 北京湘鄂情工贸有限公司 软罐头方便调理食品系列，并 符合下列规定： （1）采用复合模量法时按下列公式计算：

式中 S1 复合地基加固区复合土层压缩变形量（mm）； m, 修正系数，根据地区经验确定； Api 第i层复合土层上的附加应力（kPa）； H 第i层复合土层的厚度（mm）； Espi 第i层复合土层的压缩模量（kPa）； 第i层桩体的压缩模量（kPa），可按经验取值 Esi一 第i层桩间土的压缩模量（kPa），一般取天然 m 复合地基置换率； （2）采用沉降折减法时，按下式计算：

ST= β. sa

S,一一复合地基加固区复合土层压缩变形量；

运工程地基设计规范》（JTS147）的有关规定计算； β。一折减系数，按地区经验确定；当无地区经验时，置换率大于50%时可采用 1 一估算， 其中m为面积置换率，n为桩土应力比，n值取3~4，置换率大时n取小 值，置换率小时n取大值。 水下挤密砂桩用于加速地基排水固结时，固结度计算应考虑挤密砂桩施工过程 本的扰动而产生的固结延迟。 水下挤密砂桩设计应考虑施工荷载和振动因素对土坡稳定的影响

4.3粉土和砂士地基

4.3.1初步设计时，粉土和砂土地基水下挤密砂桩的桩间距应根据挤密后要求达到的 孔隙比确定，可按下列公式估算：

l+eo st = 0. 95d I +eo s2 = 0. 89d eo 一

4.3.2承载力可按现行行业标准《水运工程地基设计规范》（JTS147）的 计算。

水下挤密砂桩设计与施工规程（JTS157—2019）

5.1.1水下挤密砂桩施工前、应开展下

5.2.1水下挤密砂桩工艺试验应选在有代表性的加固区内进行，工艺试验地点 地质钻孔等地质资料，试验数量不宜少于3根。现场工艺试验应进行质量检验， 质量不能满足设计要求时，应调整有关参数重新进行试验

5.2.2工艺试验确定的水下挤密砂桩主要施工工艺参数应包括

（1）每米用砂量和砂料的体积变化率； （2）成桩过程中的上拨高度、扩径回打距离； （3）沉管终止标准； （4）扩径终止标准； （5）各工艺流程中压缩空气的压力参考值

5.3.1水下挤密砂桩施工应采用专用船舶，并配备供砂船、拖船、锚艇、交通艇等辅 助装备。 5.3.2专用船舶设备配置应满足下列要求。 5.3.2.1专用船舶应配置测量定位系统、成桩系统、供砂系统、供气系统、监控系 统等。 5.3.2.2振动锤应根据地质条件、桩径、桩长及环境要求等综合确定

5.3.2.3监控系统应具有卫星定位、桩套管底高程监测、桩套管速度实时监测、砂 面高程监测、桩套管和进料斗内空气压力监测、计量斗砂量监控以及自动记录和打印等 功能。 一一去田凯的卫

水下挤密砂桩施工工艺流

5.4.2桩套管入土前应通过气压控制将桩套管内的水基本排出。 5.4.3贯入过程中，桩套管内泥柱长度宜控制在5m以内。 5.4.4成桩前应将桩套管内泥柱完全排出，排泥位置不宜小于5m埋深。 5.4.5水下挤密砂桩桩底高程应采用设计高程控制。当施工桩底高程达不到设计桩底 高程时，应分析地质条件、设备能力及现场工艺试验等因素，确认地质条件为硬土层 时，也可采用持续时间内桩套管的下沉贯人速率作为停止贯人控制标准。 5.4.6成桩过程中应控制桩套管上拔速率，桩套管上拨速率宜控制在1m/min~2m/min 之间，且不应大于3m/min。 5.4.7回打之前应确认该成桩循环的用砂量不小于计算砂量。 5.4.8水下挤密砂桩回打扩径应满足设计桩径要求。当达不到设计桩径时，应分析地

水下挤密砂桩设计与施工规程（JTS157—2019）

间内桩套管的下沉贯入速率作为回打扩径终止标准。 5.4.9每个成桩循环形成的水下挤密砂桩桩体高度不宜大于1m，并在接近泥面时适当 减小循环高度

（1）定位系统，对水下挤密砂桩进行平面和高程定位； （2）桩套管底高程监测系统，监测桩套管底部高程； （3）桩套管速度监控系统，监测桩套管提升和下降的速度； （4）管内砂面顶高程监测系统，监测桩套管内砂面顶高程，测量精度±10cm； （5）计量斗砂量监控系统，测量砂料体积； （6）桩套管和进料斗内空气压力监测系统，监测桩套管和进料斗内的压力值。 5.4.11 监控系统应定期校验；监控系统功能应符合附录A的规定。 5.4.121 监控系统宜配置桩套管计重传感器，对桩套管卷扬机钢丝绳实际受力状态进行 监测。 5.4.13施工过程中的参数应逐桩进行记录，施工记录表见附录B。

表5.4.14水下挤密砂桩允许偏差

附录A施工监控系统界面

附录A施工监控系统界面

A.0.1施工监控系统应具有挤密砂桩参数设置、成桩控制参数设置、

A.0.1施工监控系统应具有挤密砂桩参数设置、成桩控制参数设置、施工过程监 数据报表及查询打印等功能界面

A.0.2挤密砂桩参数设

（1）设置设计水下挤密砂桩的类型，包括桩长、桩径、桩底高程、桩顶高程、设 计用砂量； （2）设置工程区域内的配桩图，配桩图上设置桩的类型； （3）设置水下挤密砂桩施工桩编号。 A.0.3成桩控制参数设置功能界面应包含下列内容： 供下载 （1）设置水下挤密砂桩施工设备参数，包括桩管长度桩管外径、桩管壁厚、桩 管端部外径、桩管端部壁厚； （2）设置停止贯入和回打扩径的参数： （3）设置桩管内最低砂量高度； （4）设置桩管内最大压力值 WCom

A.0.4施工过程监控功能界面应

施工过程监控功能界面应包含下列内容：

（1）水下挤密砂桩设计参数，包括桩长、桩径、桩底高程、桩顶高程、设计用砂 量、拉拔和回打长度； （2）施工过程监测实时数据，包括潮位、桩套管底高程监测系统、管内砂面顶高 程监测系统、拉拔剩余长度、回打剩余长度、实际投入砂量、实际成桩砂量； （3）曲线形式表，包括桩套管底高程监测系统、管内砂面顶高程监测系统和每 段下砂量，并与以开始打桩为时间起点，建立与成桩时间的对应关系； （4）工作设备状态监控，包括砂料输送系统、压缩空气系统、卷扬系统和振动锤 系统设备状态监控； （5）故障报警信息和操作步骤提示信息。 A.0.5数据报表及查询打印功能界面，可查询水下挤密砂桩施工记录，自动生成报 丰美可

A.0.5数据报表及查询打印功能界面，可查询水下挤密砂桩施工记录，自动生成报 表，并可以打印。

水下挤密砂桩设计与施工规程（JTS157一2019）附录 B ：水下挤密砂桩施工记录表B. 0.1水下挤密砂桩施工记录表应符合表B.0.1的规定。表B.0.1水下挤密砂桩施工记录表工程名称：打设日期：施工单位：编号：施工船舶：锤型：施工区域：桩号机号设计桩顶高程（m）设计桩底高程《m）设计桩径（mm）设计桩长（m)材料设计用砂量设计桩径（mm）设计桩长（m）材料设计用砂量（m）60210 12 14 16 18 20 22 24 26 28 303242 4446 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80时间 (min)流程桩型4桩长ASL流程桩型4桩长ASL流程桩型4桩长4SL流程桩型4桩长ASL端部循环18循环36循环39循环1循环19Y循环37循环40循环2循环20循环38循环41循环3循环划》ASL:循环4循环224SL与灌砂量的换算表达式：循环5循环23灌砂量=ZASL·T·（管径/2)循环6循环24自沉开始循环7循环25振沉开始循环8循环26时间制桩开始循环9循环27制桩结束循环10循环28实际桩顶高程（m）循环11循环29实际桩底高程（m）循环12循环30实际桩长（m）循环13循环31实际灌砂量（m）循环14循环32平面偏差（mm）x循环15循环33Y循环16循环34垂直度（mm/m）循环17循环35桩长，4SL，Z4.SL的单位均为m备注：监理:分项技术负责人：测量：操作员：12

附录C本规程用词说明

附录 C本规程用词说明

为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度的用词说明如下： （1）表示很严格，非这样做不可的，正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”； （2）表示严格，在正常情况下均应这样做的，正面词采用“应”，反面词采用“不 应”或“不得”； （3）表示允许稍有选择，在条件允许时首先这样做的，正面词采用“宜”，反面词 采用“不宜”； 衣 （4）表示允许选择，在一定条件下可以这样做的采用 “可

下挤密砂桩设计与施工规程（JTS157一2019）

1.《水运工程地基设计规范》（JTS147

1.《水运工程地基设计规范》（JTS147） 2.《水运工程抗震设计规范》（JTS146）

本规程主编单位、参编单位、主要起草人 主要审查人、总校人员和管理组人员名单

本规程主编单位、参编单位、主要起草人、

主编单位：中交第三航务工程局有限公司 中交第四航务工程勘察设计院有限公司 参编单位：中交上海三航科学研究院有限公司 中交第三航务工程勘察设计院有限公司 中交第一航务工程局有限公司 主要起草人：尹海卿（中交第三航务工程局有限公司） 时蓓玲（中交第三航务工程局有限公司） 梁桁（中交第四航务工程勘察设计院有限公司） （以下按姓氏笔画为序） 马振江（中交上海三航科学研究院有限公司） 王征亮（中交第四航务工程勘察设计院有限公司） 卢永昌（中交第四航务工程勘察设计院有限公司） 刘璐（中交第三航务工程局有限公司） 刘进生（中交第一航务工程勘察设计院有限公司） 刘家才（中交第三航务工程勘察设计院有限公司） 李永全（中交第一航务工程局有限公司） 李建宇（中交第四航务工程勘察设计院有限公司） 张曦（中交上海三航科学研究院有限公司） 林佑高（中交第四航务工程勘察设计院有限公司） 胡灵斌（中交第三航务工程局有限公司） 徐明贤（中交第三航务工程局有限公司） 熊文峰（中交第三航务工程局有限公司）

水下挤密砂桩设计与施工规程（JTS157—2019

中华人民共和国行业标准

3.0.1本条所说的黏性土不包括超灵敏土和超软弱土。根据日本资料，水下挤密砂桩 不适用于因扰动引起的强度下降明显的超灵敏土，也不适用于刚刚水力吹填形成的超软 弱土地基（如：含水量超过200%的土体）。 3.0.3国内外已有采用细砂或其他材料的案例，如洋山港码头工程挤密砂桩采用了含 泥量不大于5%的中细砂；日本在砂源匮乏的地区使用过含泥量10%~15%的砂料和矿 渣材料作为挤密砂桩桩体材料

水下挤密砂桩设计与施工规程（JTS157—2019）

4.1.4水下挤密砂桩的桩长通常根据地基的稳定和变形验算确定，为保证地基稳定， 桩长应达到滑动弧面之下，当软土层厚度不大时，桩长宜超过整个松软土层。标准贯入 试验和静力触探试验结果沿深度的变化特性也是提供确定桩长的重要资料。对可液化的 砂土地基，桩长一般要穿透可液化土层，如果可液化深度过深，可根据现行行业标准 《水运工程抗震设计规范》（JTS146）的有关规定确定桩长。挤密砂桩施工时，桩套管 拔出、砂料贯人地基中后，再将桩套管打入形成大直径砂桩。循环拔、扩径时，一般先 拔出3.0m，再贯入2.0m，因此挤密砂桩的桩长最少为2m3m。考虑施工的便利性， 本规程最小桩长的规定与《水运工程地基设计规范》（JTS>147一2017）中“桩长不宜 小于4m”的要求一致。 4.1.5对于黏性土，水下挤密砂桩直径与桩套管直径之比一般为1.2~2.0，地基土强度 低的取大值，地基土强度高的取小值，桩套管下部直径一般为0.8m~1m，因此挤密砂桩 直径一般为1m~2m；对于砂土、粉土，水下挤密砂桩直径与桩套管直径之比一般为1.2~ 1.6，地基土松散的取大值，地基土较密实的取小值，因此挤密砂桩直径一般为0.8m~1.5m。 本条所指挤密砂桩可采用沿深度方向分段变截面的桩径系指且不限于以下情况：为 满足构筑物承载力及沉降的使用要求，地基上部采用高置换率挤密砂桩以提供足够的承 载能力，下部设置低置换率挤密砂桩减少沉降的发生或加快排水固结的速度；当以整体 稳定性为控制条件时，沿滑动带设置大直径挤密砂桩段；当拟加固地基地质条件复杂， 地基下部或中部存在硬黏土层或密实砂层时，为便于桩套管贯入和砂桩扩径，挤密砂桩 在硬黏土层或密实砂层中少扩径甚至不扩径，以典型施工确定的贯人速率和扩径速率作 为停止贯人和扩径的标准。 4.1.6表4.1列出了我国部分挤密砂桩船性能指标。为保证施工效率、控制施工成本， 同一工程通常不采用过多不同的桩间距

表4.1挤密砂桩船性能表

4.1.7垫层主要有三个作用：一、排水固结，低置换率挤密砂桩加固软土时主要起到 加快排水固结的作用，垫层在挤密砂桩施工前铺设，且与桩头相连通；二、协调桩土刚 度，高置换率挤密砂桩复合地基主要作用是协调桩土刚度、使桩土共同受力，高置换率 挤密砂桩清除隆起后再铺设垫层；三、垫层可以增加覆盖层的压力，从而起到防止原地 基的扰动和侧向位移的作用，还可防止施工时的污染。 4.1.8本条根据《水运工程地基设计规范》（JTS147一2017）制定。对黏性土地基 已有的工程经验表明，当置换率不小于70%时，复合地基的性状类似于均质砂土地基， 因此桩土应力比取1.0。。X 4.1.10考虑到基础的压力向外扩散，需侧向约束条件，故在基础外缘增加1排~3 济密砂桩。处理液化地基时，基础外的加固处理宽度美国取1倍的处理深度，日本取处 理深度的2/3，而根据日本挤密砂桩处理的地基经过地震检验的结果，说明需加宽处理 的宽度比处理深度的2/3小，据此规定每边放宽不应小于处理深度的1/2。

4.2.1设计时通常首先根据地基稳定性及承载能力确定挤密砂桩置换率、加固深度以 及加固范围，再以初步确定的加固范围、加固深度及桩的布置形式为条件进行建筑物沉 降验证，如沉降不满足建筑物工后残余沉降的要求，则按沉降标准调整挤密砂桩置换率 及加固深度。

及加固深度。 4.2.2挤密砂桩施工过程中软土地基朝侧向、上方移动形成隆起，同时该隆起包括了 桩套管内残留砂的溢出量。一般海上工程挤密砂桩置换率较大，其隆起量可高达数米。 衡量隆起量大小的参数为隆起率μ，定义为隆起量与设计投入的砂量的比值。日本《挤

套管内残留砂的溢出量。一般海上工程挤密砂桩置换率较大，其隆起量可高达数 量隆起量大小的参数为隆起率μ，定义为隆起量与设计投入的砂量的比值。日本

水下挤密砂桩设计与施工规程（JTS1572019

范》（JTS147一2017）的有关规定/结合挤密砂桩特点，参照日本《挤密砂 施手册》（《打施工法設计施 》）确定。

手册》（《打房施法設计施》 计算得到的结果与根据《水运工程地基设计规范》（JTS147一2017）计算得到的结果 相近。因此推荐采用现行行业标准《水运工程地基设计规范》（JTS147）的计算方法。 日本《挤密砂桩设计与施工手册》中挤密砂桩复合地基承载力f.见式（4.2）~式（4.4)。

式中f.一挤密砂桩复合地基承载力特征值（kPa）； f砂土地基承载力特征值（kPa)； f黏土地基承载力特征值（kPa):

fa=mfas fac = 1 ·C·N F. 11 .b..N F 2

图4.1承载力系数与内摩擦角之间的关系

水下挤密砂桩设计与施工规程（JTS157—2019）

西人工岛救援码头沉箱沉降计算结果与实际结果对比

港珠澳大桥岛隧工程东人工岛救援码头表层沉降计算结果与实际监测结果对比

港珠澳大桥岛隧工程东人工岛救援码头表层沉降计算结果与实际监测结果对比见 图4.5

图4.5东人工岛救援码头沉箱沉降计算结果与实际结果对比图

上海洋山深水港区三期工程工作船码头表层沉降计算结果与实际监 图4.6

水下挤密砂桩设计与施工规程（JTS157一2019）

而Cvo是从试验室得到的固结系数，可以看出固结时间的延迟随着置换率的增大而变 大。在海上工程中，置换率不小于 30%时，C,/Cm=0.5~0. 1。

GB/T 4937.14-2018 半导体器件 机械和气候试验方法 第14部分：引出端强度(引线牢固性)图4.7挤密砂桩沉降折减比B与置换率m的关系图

挤密砂桩反复扩径成桩使桩间土强度降低，当抛右堤等构筑物快速加载过程中须考 虑桩间土尤其是加固区以外土体强度的降低防止复合地基发生圆弧滑动破坏。由于挤密 砂桩加快排水固结作用桩间土强度恢复时间较快，一般需要1个月~3个月恢复时间， 加固区以外土体强度恢复时间较长

4.2.7工程经验表明，挤密砂桩施工振动对土体扰动会产生土体强度降低，施工顺序 合理与否会对稳定性产生影响，挤密砂桩施工一般采用间隔跳打方式。

4.3.1本条的规定与《建筑地基处理技术规范》（JGJ79一2012）中沉管砂石桩桩间 距确定方法一致。 对加固粉土及砂土地基的挤密砂桩，日本《挤密砂桩设计与施工手册》（《打房L 施法設計施》中采用以下方法 确定置换率及桩的布置形式： （1）当没有经验数据时利用式（4.5）～式（4.7）计算挤密砂桩置换率，利用 式（4.8）和式（4.9）计算间距 V

GB/T 23793-2017 合格供应商信用评价规范水下挤密砂桩设计与施工规程（JTS157一2019）

式（4.5）。 当计算得到的置换率m<0.2时，置换率应取0.2。 （3）当工程场地具有挤密砂桩设计及施工经验且具备原状地基标贯击数N。、挤密 砂桩加固后地基标贯击数N1、细粒含量F。、置换率m等数据时，式（4.5）和 式（4.10）中k值应根据上述实测数据计算得到