砂樁船是一種利用置換原理，運用砂料對軟弱地基進行加固的專用工程船舶，其專屬的擠密式砂樁工藝（SCP）在外海筑港、人工島建設等海洋工程中具有無可比擬的技術優勢，其應用前景十分廣闊。通過大量的研發與試驗，中交三航局有限公司成功將該工藝應用于洋山深水港建設中。

在港珠澳大橋島隧工程中，擠密砂樁的沉設是島體樁基工程的重要組成部分。為此，中交三航局有限公司新造3條砂樁船，并通過砂樁船的建造，引進日本SCP砂樁船的自動控制系統技術，通過全過程參與自動控制系統的研制并吸收消化，對現有技術進行全面總結和再創新，形成具有特色的擠密砂樁施工與控制全套技術。

 砂樁工藝 初露鋒芒

早在2002年洋山港一期工程建設開工前，中交三航局有限公司船機處便引進了一艘日本新型砂樁船——砂樁2號。其性能遠遠高于當時國內普通的砂樁船，先進的砂樁工藝使其迅速地成為洋山港樁基工程的主力軍。事實證明，砂樁工藝在洋山港一期工程中取得的成功只是初露鋒芒。因此，三航當機立斷決定將現有一艘大型船舶改造成一艘大功率、多樁管的砂樁船（砂裝3號），協同砂樁2號一起進行洋山港施工作業。

雖然從日本進口的砂樁2號技術先進，但是日本人在賣給三航時，已拆除了自動化控制系統，所以改造砂樁3號的目的就是要在保持原有砂樁工藝的同時讓它自動化，使其運用PAC電腦控制灌砂數量、深度，根據環境變化與工作狀態不同自動調整。歷經90天，當這艘3200千瓦總功率、高66米的5管樁架，自動化程度最高的砂樁3號改造完成時，所有人都覺得這是一個奇跡。10臺大小車、10臺錨機、7臺柴油機、13臺絞車、13個砂斗、7套皮帶輸送帶、66米高的樁架，數不清的機艙管道，超過1萬米的電纜……這些連專業船廠也難以做到的改造項目，在中交三航局有限公司船舶公司手中成功現實。

先行試驗 未雨綢繆

2010年3月，經改造成砂樁船后的起重10號在緊靠東海大橋的洋山ZK36號鉆孔附近海面，進行了擠密式砂樁的首次試驗。該海域的水深及土質與港珠澳大橋區域相似程度高，試驗內容是擠密式砂樁施打最大深度和效率、在粉質粘土和粘土中的排泥沉樁情況，以及回打工序的最大擴徑和工效。因此，擠密式砂裝試驗的重要性不言而喻。

經過測量施工區域的泥面標高、GPS樁位定位、砂面檢測儀、砂管檢測儀原點與步長校核后，開始進行擴徑樁的工藝試驗。樁管下沉到水下55米，入土近40米，根據人工島砂樁的計算標準對擠密式砂裝工藝進行了試驗，并對樣品進行顆粒分析，測定含水率、堆積密度、表觀密度、緊密密度、不均勻系數、輕物質含量、含泥量等，推算其堆積及緊密時的空隙率。駕駛室里攝像機全程記錄著主控電腦顯示屏上數據與曲線的微小變化，通過自身的管理軟件和外置的攝錄裝備進行雙備份。一些重要技術數據將反饋給局技術部門供參考和決策。

起10船借鑒了砂樁2號、砂樁3號的改造經驗，電氣系統采用了變頻技術，使機電運行過程中電力變化穩定，控制精度提高。樁錘采用了日本制造400KW型號，大大增強了套管貫入的能力。2號樁管進行接長，在正中截斷，增加14米的接入段，并更換了樁管底端，增加1米連接段，將1.2米直徑改為1米，從而使原先45米的砂樁管接長至60米。加裝高壓沖水泵，能起到破壞土層，鉆透細砂層，讓砂密集灌入的作用。起10船擠密式砂樁首次試驗基本達到了預期目標，在試驗中獲得技術數據都為砂樁7號、砂樁8號在港珠澳東人工島順利施工夯實了基礎。

自主研發 優化工藝

如今中交三航局有限公司自主研發的擠密式水下砂樁在我國是一種基床處理新技術，它是在專用船舶上通過振動設備和管腔增壓裝置把砂強制壓入水下軟弱地基中，經過振動拔管、回打、擠密擴徑，形成大直徑密實砂柱體從而達到置換軟土地基的目的。同時該公司還研發了套管及管端結構、砂樁船專用GPS定位系統、砂料計量與輸送系統、砂面檢測儀、施工自動化系統和砂樁施工管理軟件等新型工藝，提高了砂樁船舶的應用性能，為砂樁船更好的投入施工建設提供了有力保障。

擠密砂樁的加固原理是依靠沉樁過程中對周圍土層的擠密作用，提高軟土地基的承載力。其對地基的適應性較強，用于軟弱地基加固時，通過增加地基強度，加快地基固結，減少結構物沉降，提高地基的抗液化能力，從而顯著地提高軟弱地基的承載力，對后繼工序的快速推進十分有利，同時它對周圍環境的影響程度小，符合當前的環保要求。水下擠密砂樁的適用范圍更加廣泛，可應用于對砂性土、粘性土、有機質土等幾乎所有土質的地基加固處理。與普通砂樁相比擠密砂樁樁體的密實性高，加固的置換率可達60%～70%，深度能達到水下60米，砂樁直徑可達2米。同時，由于水下擠密砂樁形成的高置換率復合地基具有較高的承載力，較低的壓縮性，使得它可與多種形式的上部結構整合應用，具有較好的技術經濟性，從而達到減少工程造價的目的。

2011年7月，在施工現場進行工藝試樁完畢后，專業的檢測機構對所打砂樁進行了標貫和取芯檢測，檢測的結果無發現斷樁，且標貫結果完全符合設計要求。從65米樁架到如今的86米；從手動控制到如今的全自動化控制系統；從最初對砂樁工藝的摸索，到如今對擠密式砂樁進行工藝革新……中交三航局有限公司用了10年時間。擠密式砂樁工藝技術的不斷突破、創新、優化以及深層次的研發不但增強了公司的技術實力和市場競爭力，而且有著極其重要的現實意義和戰略意義。（文/熊文峰 時蓓玲 ）

（《中華建筑報》 2011年10月25日刊登于11版）