水下挤密砂桩的着底判断方法和装置技术领域
本发明涉及一种水下挤密砂桩的着底判断方法。
本发明还涉及一种水下挤密砂桩的着底判断装置。
背景技术
水下挤密砂桩是一种地基加固新技术，它通过振动设备和管腔增压装置把砂强制压入软
弱地基中形成扩径砂桩，从而增加地基强度，加快地基固结，减少结构物沉降，提高地基的
抗液化能力，具有施工周期短，加固效果直接、明显，工序可控性好。因此其可广泛应用于
对砂性土、粘性土、有机质土等几乎所有土质的地基加固处理。与一般砂桩相比，挤密砂桩
桩体的密实性高，加固的置换率可达60～70％。它作为地基处理的一种新技术，有独特的优
势，非常适用于外海人工岛、防波堤、护岸、码头等工程的地基基础加固。
水上挤密砂桩(SCP)是利用振动荷载将特殊钢套管打入软基中，在套管中灌砂，通过
振动设备和管腔增压等装置，经过有规律的反复提升和回打套管，使砂桩扩径，形成更大直
径的挤密砂桩。原地基被砂强制置换，密实砂桩与软土共同作用构成复合地基，达到改善地
基整体稳定性、提升地基整体抗滑与抗剪能力、加快地基固结等效果。
挤密砂桩工艺流程包括以下主要步骤：1)加压排水；2)沉放套管进入土层；3)持压、
加砂、振动沉放套管；4)端部处理排出管内泥柱；5)上拔套管排出砂料，形成砂柱；6)振
动回打扩径，形成挤密砂桩；7)重复加砂、回打，循环反复形成整根挤密砂桩桩体；8)桩
顶处理，完成挤密砂桩成桩。
对上述的工艺流程进行梳理分析，挤密砂桩的成桩特点体现在以下几个过程：1)在沉管
过程中，利用振动锤将砂桩套管打设至预定高程，并控制套管内空气压力使套管外土体不涌
入管内；2)在上拔套管排出砂料的过程中，调节套管内空气压力使管内砂料顺利排出；3)
在挤密扩径阶段，利用振动锤和管端结构将砂柱振动回打扩径，形成挤密砂桩。
目前，尚无挤密砂桩成桩理论资料可参考，对于砂桩套管是否着底也没有适当的判断方
法和装置。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种水下挤密砂桩的着底判断方
法和装置，用于解决现有技术中挤密砂桩成桩过程中缺少判断着底的方法和装置的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种水下挤密砂桩的着底判断方法，包括
以下步骤：
1)持压施打砂桩套管，当砂桩套管接近处理土层底标高时，通过位于砂桩套管下端的压
力盒对砂桩套管的端部压力进行测试；
2)当压力盒测得的端部压力趋于平稳时，砂桩套管已着底，停止砂桩套管的持压施打，
砂桩套管开始持压上拔。
优选的，端部压力趋于平稳的标准为压力盒测得的端部压力的增幅在10s内为10％～20％。
优选的，砂桩套管持压施打的过程中，通过砂桩套管测量系统在砂桩套管的上端测量砂
桩套管的下沉速度；当压力盒测得的端部压力趋于平稳时，砂桩套管测量系统测得的下沉速
度小于1m/min。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种水下挤密砂桩的着底判断装置，它包
括固定于砂桩套管的下端内部的压力盒，压力盒通过输入电缆、输出电缆与砂桩控制系统相
连接。
优选的，砂桩套管内固定有十字筋板，十字筋板沿砂桩套管的径向平面的截面为十字形，
十字筋板的下端面固定有端部平板，压力盒固定在端部平板的下表面上。进一步的优选，端
部平板上设有供压力盒的头部穿过的通孔，压力盒的头部与输入电缆、输出电缆相连接。
优选的，砂桩套管的侧壁设有供输入电缆、输出电缆通过的过线孔。
优选的，压力盒与砂桩套管的下端面之间沿砂桩套管的轴线方向的距离为0.5m。
如上，本发明水下挤密砂桩的着底判断方法和装置，具有以下有益效果：
该水下挤密砂桩的着底判断方法和装置，可以准确判断砂桩套管是否着底，确定砂桩套
管停止持压施打和开始持压上拔的时机，保证了挤密砂桩成桩的质量。
附图说明
图1显示为本发明水下挤密砂桩的着底判断方法的压力盒测量的端部压力时程曲线示意
图。
图2显示为本发明水下挤密砂桩的着底判断装置的从砂桩套管内部上方俯视的结构示意
图。
图3显示为图2所示的水下挤密砂桩的着底判断装置的从砂桩套管内部下方仰视的结构
示意图。
图4显示为图2所示的水下挤密砂桩的着底判断装置的压力盒与端部平板相固定的截面
示意图。
元件标号说明
1 十字筋板
2 端部平板
21 通孔
3 压力盒
31 头部
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露
的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加
以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精
神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明
的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状
及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局
型态也可能更为复杂。
为了能准确判断砂桩套管是否着底，本发明提供了一种水下挤密砂桩的着底判断方法，
包括以下步骤：
1)持压施打砂桩套管，当砂桩套管接近处理土层底标高时，通过位于砂桩套管下端的压
力盒3对砂桩套管的端部压力进行测试；
2)当压力盒3测得的端部压力趋于平稳时，砂桩套管已着底，停止砂桩套管的持压施打，
砂桩套管开始持压上拔；而端部压力趋于平稳的标准为压力盒3测得的端部压力的增幅在10s
内为10％～20％。
如图1所示为压力盒测量的端部压力时程曲线示意图，该示意图显示的砂桩套管的端部
压力增幅在10s内为10％～20％的标准，因此，此时可认为砂桩套管已着底，砂桩套管可停止
持压施打并开始持压上拔。
为了更准确地判断砂桩套管是否着底，在砂桩套管持压施打的过程中，还可通过砂桩套
管测量系统在砂桩套管的上端测量砂桩套管的下沉速度；当压力盒3测得的端部压力趋于平
稳时，砂桩套管测量系统测得的下沉速度小于1m/min。
通过上述水下挤密砂桩的着底判断方法，可以准确判断砂桩套管是否着底，确定砂桩套
管停止持压施打和开始持压上拔的时机，保证了挤密砂桩成桩的质量。
为了实现上述水下挤密砂桩的着底判断方法，本发明还提供一种水下挤密砂桩的着底判
断装置，它包括固定于砂桩套管的下端内部的压力盒3，压力盒3通过输入电缆、输出电缆
与砂桩控制系统相连接。
压力盒3与砂桩套管的具体固定方式为：砂桩套管内固定有十字筋板1，十字筋板1沿
砂桩套管的径向平面的截面为十字形，十字筋板1的下端面固定有端部平板2，压力盒3固
定在端部平板2的下表面上。其中，压力盒3与砂桩套管的下端面之间沿砂桩套管的轴线方
向的距离优选为0.5m，这个距离为压力盒3准确测量端部压力的最佳距离。另，压力盒3的
外形一般为圆形，因此为了配合压力盒3的外形，端部平板2的外形也优选为圆形。
为了便于压力盒3的输入电缆、输出电缆的布置，端部平板2上设有供压力盒3的头部
31穿过的通孔21，压力盒3的头部31与输入电缆、输出电缆相连接。同时，砂桩套管的侧
壁设有供输入电缆、输出电缆通过的过线孔，输入电缆、输出电缆从该过线孔穿过后沿砂桩
套管的外管壁向上延伸，最终与砂桩控制系统相连接。为了保护输入电缆、输出电缆，在砂
桩套管的外管壁上还设有保护套，输入电缆、输出电缆位于该保护套内。
通过使用上述水下挤密砂桩的着底判断装置，可以准确判断砂桩套管是否着底，确定砂
桩套管停止持压施打和开始持压上拔的时机，保证了挤密砂桩成桩的质量。
综上所述，本发明水下挤密砂桩的着底判断方法和装置，可以准确判断砂桩套管是否着
底，确定砂桩套管停止持压施打和开始持压上拔的时机，保证了挤密砂桩成桩的质量。所以，
本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技
术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡
所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等
效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。