靜壓植樁機(jī)一環(huán)保型鋼板樁壓入工法

 

                           陳國(guó)主

 

                      (日本株式會(huì)社技研制作所)

摘要：由日本株式會(huì)社技研制作所研發(fā)的無振動(dòng)，無噪聲液壓式壓拔樁機(jī)，即靜壓植樁機(jī)，有效解決了樁基工程施工過程中所造成的振動(dòng)和噪聲等建

設(shè)公害問題?？蛇m用于各種不同的地質(zhì)和環(huán)境工況條件，被廣泛應(yīng)用于世界30多個(gè)國(guó)家與地區(qū)的道路、橋梁、軌道、水利、市政管網(wǎng)、建筑等相關(guān)工程中。近年來已引入我國(guó)，在解決各種特殊復(fù)雜施工環(huán)境下樁基工程施工及施工環(huán)保問題方面發(fā)揮了獨(dú)特的作用，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益。本文通過對(duì)靜壓植樁機(jī)-環(huán)保型鋼板樁壓入工法的壓入施工原理及其代表性工程應(yīng)用案例的介紹，為國(guó)內(nèi)相關(guān)工程提供參考，達(dá)到節(jié)省投資，縮短工期，提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

關(guān)健詞：鋼板樁 靜壓植樁 施工原理 應(yīng)用案例

1 靜壓植樁機(jī)的壓入原理
  傳統(tǒng)的打樁機(jī)利用沖擊力或振動(dòng)的原理將樁貫入地層。靜壓植樁機(jī)應(yīng)用了與各類傳統(tǒng)打樁機(jī)械完全不同的樁基貫人工藝原理。靜壓植樁機(jī)采用的是通過夾住數(shù)根已經(jīng)壓人地面的樁（完成樁），將其拔出阻力作為反力，利用靜載荷將下一根樁壓入地面的壓入原理。利用與地球成為一體化的反力，實(shí)現(xiàn)了小型化機(jī)器同樣可以發(fā)揮強(qiáng)大能力的目的。即環(huán)保型壓入工法(The Press--in Method)。

2 靜壓植樁機(jī)的特長(zhǎng)

(1)利用靜載荷進(jìn)行樁的壓入與拔出，實(shí)現(xiàn)了無公害（振動(dòng)，噪聲）施工。
(2)靜壓植樁機(jī)夾住已經(jīng)完成壓入的樁，所以沒有傾倒的危險(xiǎn)性，具有高度的安全性。
(3)采用無線電操作的方式，具有自動(dòng)作業(yè)的功能，可確保作業(yè)人員的安全施工。
(4)靜壓植樁機(jī)機(jī)體輕小，為無需組裝、分解的單體機(jī)，設(shè)置與撤除非常簡(jiǎn)單，使用多臺(tái)同時(shí)作業(yè)實(shí)現(xiàn)快速施工。
(5)樁頂高度可任意設(shè)定，對(duì)于樁的長(zhǎng)度沒有限制。通過上機(jī)身與夾頭的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，在同一位置可進(jìn)行左右合計(jì)共4支的拐角施工。

(6)大型機(jī)械無法進(jìn)入的狹窄地段或是梁下超低空間等受限制的場(chǎng)地也易于施工。

(7)在傳統(tǒng)工藝需要臨時(shí)平臺(tái)的傾斜地段或水上，可實(shí)現(xiàn)無暫設(shè)工程的GRB施工，從而實(shí)現(xiàn)大副削減成本、縮短工期。

 

3 根據(jù)地質(zhì)條件選定壓入工法

   通常根據(jù)地質(zhì)條件來選定最適當(dāng)?shù)膲喝?a href="http://mtcshop.cn/" target="_blank" class="infotextkey" style="box-sizing: border-box; color: rgba(0, 0, 0, 0.6); text-decoration-line: none; background-color: transparent; outline: 0px; transition: all 0.3s ease 0s;">工法。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)N值為25以下比較軟弱的地層，可利用靜載荷壓入，即“單獨(dú)壓入法”；當(dāng)N值超過25時(shí)，采用高壓射水的“水刀并用壓入工法”或者“螺旋鉆裝置并用壓入工法”。

 

3.1水刀并用壓入工法
  該工法適用于N值為25~50的較硬地層，通過向壓入樁前端的地層噴射高壓水，使土體顆粒之間的間隙水壓瞬間變高，土體顆粒變得容易移動(dòng)，從而降低樁端阻力。還可以減輕樁的周邊摩擦阻力與鎖口間阻力，利用較小的壓入力進(jìn)行壓入，還可以防止樁的損傷。噴射的水量可以按照施工狀況進(jìn)行調(diào)整，將對(duì)地層的影響控制在最小范圍，實(shí)現(xiàn)高效率的壓入施工。

 

3.2螺旋鉆并用壓入工法

 

 

在N值超過50的混有卵石的砂礫層或巖層等堅(jiān)硬地層中，利用技研獨(dú)創(chuàng)的“除芯理論”在壓人的同時(shí)通過螺旋鉆鉆據(jù)來降低貫人阻力，從而實(shí)現(xiàn)壓入作業(yè)。與靜壓植樁機(jī)主體聯(lián)動(dòng)的“螺旋鉆裝置”最小限度地鉆掘樁前端正下方的地層，在抑制壓力球根發(fā)生的同時(shí)，將樁貫入地中。由于排土量少，所以不會(huì)破壞周邊地層，能夠迅速地構(gòu)筑具有強(qiáng)大支持力的完成樁。此工法可適用于泥巖、砂巖、花崗巖等的軟巖I、軟巖Ⅱ以及中硬巖層。

4工程應(yīng)用案例

 

4.1案例  1：某人防地下商場(chǎng)鋼板樁圍護(hù)工程

工程概況  工程地點(diǎn)位于黑龍江省哈爾濱市，地質(zhì)概況從上至下依次為填土、細(xì)砂、中砂、粉質(zhì)粘土。開挖邊線距離周邊居民樓最近距離為2.5米?？紤]圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全性，經(jīng)濟(jì)性，施工快速方便性，采用了拉森鋼板樁的圍護(hù)形式。工程選用V型拉森鋼板樁，長(zhǎng)度為12~15m。

施工難點(diǎn)  鋼板樁施工法線緊鄰居民樓，最近距離僅2.5米，如此近距離施工如果采用傳統(tǒng)的打樁設(shè)備，會(huì)直接擾動(dòng)原建筑地基的穩(wěn)定性，造成周邊建筑物地基下沉，建筑物開裂等嚴(yán)重后果。另外，傳統(tǒng)設(shè)備的振動(dòng)，噪聲還會(huì)影響到附近居民的日常生活。

工法選用  根據(jù)該工程的特點(diǎn)，鋼板樁施工采用了靜壓植樁機(jī)施工。靜壓植樁機(jī)體積小，質(zhì)量輕，適宜在有限的作業(yè)帶內(nèi)進(jìn)行施工。施工時(shí)植樁機(jī)通過夾住數(shù)根已經(jīng)壓人地而的樁材獲得反力，沒有傾倒的危險(xiǎn)，確保了安全施工。由于靜壓植樁機(jī)施工時(shí)無振動(dòng)，無噪聲，在對(duì)臨近建筑物原建筑地基不帶來影響的同時(shí)，也不會(huì)給住宅區(qū)的居民日常生活帶來有害干擾，完全符合施工安全環(huán)保的要求。

 

效果評(píng)價(jià)  樁基施工采用靜壓植樁機(jī)壓人工法，其無振動(dòng)，無噪聲作業(yè)的特點(diǎn)體現(xiàn)了優(yōu)異的施工環(huán)保特性。在確保操作人員和通行人員，周邊建筑物安全的同時(shí)，通過兩臺(tái)靜壓植樁機(jī)同時(shí)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了快速施工，最大限度地提高了工效。

 

 

 

4.2案例2：地鐵工程中的鋼板樁圍護(hù)應(yīng)用

工程概況 工程地點(diǎn)位于香港尖沙咀，是連接尖沙咀站和尖東站地下通道的延伸工程。地質(zhì)概況從上至下依次為填土、風(fēng)化花崗巖。該工程采用Ⅳ型拉森鋼板樁，長(zhǎng)度17.0~18.7m,用于地下通道的擋土墻工程。

 

施工難點(diǎn) 該工程施工現(xiàn)場(chǎng)位于香港最繁華的半島飯店和九龍酒店之間的尖沙咀地鐵車站出口附近。為保證道路交通不斷行，施工時(shí)僅可占用4車道中的2車道。地下通道臨時(shí)擋土墻鋼板樁施工只能在非常狹窄的作業(yè)范圍內(nèi)進(jìn)行，需在較為堅(jiān)硬的風(fēng)化花崗巖地層中打入最長(zhǎng)18.7米的鋼板樁，并且不能影響附近酒店住宿客人的進(jìn)出，住宿安全及周邊行人的通行安全，因此對(duì)鋼板樁施工過程中施工設(shè)備所產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲的限制十分嚴(yán)格，工程整體施工難度極大。

 

  工法選用  由于該工程施工地處都市繁華，狹窄地區(qū)，地質(zhì)條件為較為堅(jiān)硬的風(fēng)化花崗巖層，如采用傳統(tǒng)的沖擊或振動(dòng)式打柱工藝很難將鋼板樁打入，而采用可以對(duì)應(yīng)堅(jiān)硬地質(zhì)的潛孔錘，則會(huì)造成十分嚴(yán)重的振動(dòng)和噪聲公害，對(duì)周邊社會(huì)生活環(huán)境造成極為不利的影響，甚至?xí)?dǎo)致周邊酒店等建筑物地基下沉等嚴(yán)重后果。經(jīng)過鋼板樁施工方案比選，最終確定采用基于靜壓植柱技術(shù)的克服堅(jiān)硬地質(zhì)壓入工法，即螺旋鉆并用壓入的工藝，這一工法可以同時(shí)滿足該工程對(duì)鋼板樁施工安全，環(huán)保，質(zhì)量及工期等方面的嚴(yán)格要求。

 

  效果評(píng)價(jià)  該工程運(yùn)用最先進(jìn)的靜壓植樁機(jī)進(jìn)行鋼板樁施工，保證了尖沙阻站和尖東站地下通道的延伸工程的順利實(shí)施。在尖沙咀地區(qū)這樣特殊的紫華都市環(huán)境中進(jìn)行高效安全的鋼板樁施工，最大限度地發(fā)揮了其無振動(dòng)，無燥聲的環(huán)保施工的優(yōu)異特性，加之靜壓植樁機(jī)設(shè)備緊談小巧的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，將工程對(duì)周邊環(huán)境及交通的影響減少到了最低限度。盡管施工現(xiàn)場(chǎng)周邊高檔酒店林立，施工場(chǎng)地極為狹窄，靜壓植樁機(jī)能夠安全地緊貼建筑物進(jìn)行鋼板樁施工，較之其它工法而言，充分體現(xiàn)了其安全、環(huán)保、高效、經(jīng)濟(jì)的卓越綜合優(yōu)勢(shì)，受到了業(yè)主和總承包方的高度評(píng)價(jià)和贊譽(yù)。

 

 

 

4.3案例3河川護(hù)岸應(yīng)急修復(fù)工程應(yīng)用

工程概況  工程地點(diǎn)位于日本宮城縣多賀市。在東日本大地震發(fā)生時(shí)，距離震深較近的宮城縣，有5條一級(jí)河流和30條中小河流受火，279處河川堤防發(fā)生沉降或遺堤。砂押川是流經(jīng)宮城縣中部多賀城市的二級(jí)河流。由地震引起的大海嘯導(dǎo)致海水倒灌，造成一部分河岸堤防決口，多賀城市市區(qū)兒乎全部受災(zāi)。該工程目的是對(duì)受損的砂押川堤防工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)急搶修，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的混餐土板塊護(hù)岸施工毛費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，所以選擇了可快速施工的鋼板樁來構(gòu)筑止水墻結(jié)構(gòu)，以恢復(fù)其堤防功能。地質(zhì)概況為地表以下5m左右即為巖層。工程共使用V型鋼板樁數(shù)量約900根，樁長(zhǎng)10.0m。

 

施工難點(diǎn) 1)施工現(xiàn)場(chǎng)周邊受災(zāi)的建筑物林立，因而對(duì)施工機(jī)械所產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲控制要求十分嚴(yán)格。2) 為確保生活及緊急避難時(shí)道路暢通，工程施工不能過多占用周邊空間。3)地表以下5cm左右即為巖層，鋼板柱快速施工面臨實(shí)際困難。

 

  工法選用  由于施工區(qū)域的特殊環(huán)境和地質(zhì)條件限制，傳統(tǒng)的鋼板樁施工工藝和設(shè)備無法滿足工程施工要求，因而確定選用靜壓植樁機(jī)技術(shù)的“克服堅(jiān)硬地質(zhì)工法”，以實(shí)現(xiàn)鋼板樁的快速施工。應(yīng)用該工法進(jìn)行鋼板樁施工無振動(dòng)、無噪音，無需占用沿岸道路空間，可在堤防頂部受限制的施工帶內(nèi)快速、安全地進(jìn)行施工。

 

 

  效果評(píng)價(jià)  采用“克服堅(jiān)硬地質(zhì)工法”進(jìn)行河川堤防的止水墻工程施工，無需修建棧橋，平臺(tái)等臨時(shí)輔助工程即在有限的狹隘地段內(nèi)進(jìn)行快速作業(yè)，施工無振為、無噪音、將工程施工對(duì)周邊區(qū)城內(nèi)居民的生活干擾、建筑物的損害、交通的影響該小到了最低程度，充分體現(xiàn)了靜壓植樁機(jī)技術(shù)對(duì)特殊工程施工環(huán)境和工況的良好適應(yīng)性。

 

  結(jié)語

 

  隨著國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)工程建設(shè)事業(yè)的飛速發(fā)展，鋼板柱在道路、橋梁軌道、水利市政管網(wǎng)建筑等工程領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，工程的規(guī)模，種類也在不斷的加大增多，結(jié)構(gòu)的形式和地質(zhì)條件也更加復(fù)雜面對(duì)一些復(fù)雜的工況條件、地質(zhì)條件等也對(duì)鋼板樁的施工技術(shù)提出了更高的要求。正如以上施工案例介紹，基于靜壓植柱機(jī)的鋼板樁壓人工法通過環(huán)保性、安全性、快速性經(jīng)濟(jì)性文化性的無公害施工技術(shù)，克服了迄今為止施工困難的堅(jiān)硬地質(zhì)以及諸多復(fù)雜不良的工況條件，減小了施工對(duì)社會(huì)環(huán)境的影響，其經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益十分顯著，具有非常廣園的應(yīng)用前景。