靜壓植樁機一環保型鋼板樁壓入工法

 

                           陳國主

 

                      (日本株式會社技研制作所)

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

設公害問題?？蛇m用于各種不同的地質和環境工況條件，被廣泛應用于世界30多個國家與地區的道路、橋梁、軌道、水利、市政管網、建筑等相關工程中。近年來已引入我國，在解決各種特殊復雜施工環境下樁基工程施工及施工環保問題方面發揮了獨特的作用，產生了良好的社會效益。本文通過對靜壓植樁機-環保型鋼板樁壓入工法的壓入施工原理及其代表性工程應用案例的介紹，為國內相關工程提供參考，達到節省投資，縮短工期，提高社會經濟效益的目的。

關健詞：鋼板樁 靜壓植樁 施工原理 應用案例

1 靜壓植樁機的壓入原理
  傳統的打樁機利用沖擊力或振動的原理將樁貫入地層。靜壓植樁機應用了與各類傳統打樁機械完全不同的樁基貫人工藝原理。靜壓植樁機采用的是通過夾住數根已經壓人地面的樁（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，實現了小型化機器同樣可以發揮強大能力的目的。即環保型壓入工法(The Press--in Method)。

2 靜壓植樁機的特長

(1)利用靜載荷進行樁的壓入與拔出，實現了無公害（振動，噪聲）施工。
(2)靜壓植樁機夾住已經完成壓入的樁，所以沒有傾倒的危險性，具有高度的安全性。
(3)采用無線電操作的方式，具有自動作業的功能，可確保作業人員的安全施工。
(4)靜壓植樁機機體輕小，為無需組裝、分解的單體機，設置與撤除非常簡單，使用多臺同時作業實現快速施工。
(5)樁頂高度可任意設定，對于樁的長度沒有限制。通過上機身與夾頭的旋轉機構，在同一位置可進行左右合計共4支的拐角施工。

(6)大型機械無法進入的狹窄地段或是梁下超低空間等受限制的場地也易于施工。

(7)在傳統工藝需要臨時平臺的傾斜地段或水上，可實現無暫設工程的GRB施工，從而實現大副削減成本、縮短工期。

 

3 根據地質條件選定壓入工法

   通常根據地質條件來選定最適當的壓入工法。對于標準貫入試驗N值為25以下比較軟弱的地層，可利用靜載荷壓入，即“單獨壓入法”；當N值超過25時，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，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行調整，將對地層的影響控制在最小范圍，實現高效率的壓入施工。

 

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硬地層中，利用技研獨創的“除芯理論”在壓人的同時通過螺旋鉆鉆據來降低貫人阻力，從而實現壓入作業。與靜壓植樁機主體聯動的“螺旋鉆裝置”最小限度地鉆掘樁前端正下方的地層，在抑制壓力球根發生的同時，將樁貫入地中。由于排土量少，所以不會破壞周邊地層，能夠迅速地構筑具有強大支持力的完成樁。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工程應用案例

 

4.1案例  1：某人防地下商場鋼板樁圍護工程

工程概況  工程地點位于黑龍江省哈爾濱市，地質概況從上至下依次為填土、細砂、中砂、粉質粘土。開挖邊線距離周邊居民樓最近距離為2.5米?？紤]圍護結構安全性，經濟性，施工快速方便性，采用了拉森鋼板樁的圍護形式。工程選用V型拉森鋼板樁，長度為12~15m。

施工難點  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的打樁設備，會直接擾動原建筑地基的穩定性，造成周邊建筑物地基下沉，建筑物開裂等嚴重后果。另外，傳統設備的振動，噪聲還會影響到附近居民的日常生活。

工法選用  根據該工程的特點，鋼板樁施工采用了靜壓植樁機施工。靜壓植樁機體積小，質量輕，適宜在有限的作業帶內進行施工。施工時植樁機通過夾住數根已經壓人地而的樁材獲得反力，沒有傾倒的危險，確保了安全施工。由于靜壓植樁機施工時無振動，無噪聲，在對臨近建筑物原建筑地基不帶來影響的同時，也不會給住宅區的居民日常生活帶來有害干擾，完全符合施工安全環保的要求。

 

效果評價  樁基施工采用靜壓植樁機壓人工法，其無振動，無噪聲作業的特點體現了優異的施工環保特性。在確保操作人員和通行人員，周邊建筑物安全的同時，通過兩臺靜壓植樁機同時作業，實現了快速施工，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應用

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

 

施工難點 該工程施工現場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，施工時僅可占用4車道中的2車道。地下通道臨時擋土墻鋼板樁施工只能在非常狹窄的作業范圍內進行，需在較為堅硬的風化花崗巖地層中打入最長18.7米的鋼板樁，并且不能影響附近酒店住宿客人的進出，住宿安全及周邊行人的通行安全，因此對鋼板樁施工過程中施工設備所產生的振動和噪聲的限制十分嚴格，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，地質條件為較為堅硬的風化花崗巖層，如采用傳統的沖擊或振動式打柱工藝很難將鋼板樁打入，而采用可以對應堅硬地質的潛孔錘，則會造成十分嚴重的振動和噪聲公害，對周邊社會生活環境造成極為不利的影響，甚至會導致周邊酒店等建筑物地基下沉等嚴重后果。經過鋼板樁施工方案比選，最終確定采用基于靜壓植柱技術的克服堅硬地質壓入工法，即螺旋鉆并用壓入的工藝，這一工法可以同時滿足該工程對鋼板樁施工安全，環保，質量及工期等方面的嚴格要求。

 

  效果評價  該工程運用最先進的靜壓植樁機進行鋼板樁施工，保證了尖沙阻站和尖東站地下通道的延伸工程的順利實施。在尖沙咀地區這樣特殊的紫華都市環境中進行高效安全的鋼板樁施工，最大限度地發揮了其無振動，無燥聲的環保施工的優異特性，加之靜壓植樁機設備緊談小巧的獨特優勢，將工程對周邊環境及交通的影響減少到了最低限度。盡管施工現場周邊高檔酒店林立，施工場地極為狹窄，靜壓植樁機能夠安全地緊貼建筑物進行鋼板樁施工，較之其它工法而言，充分體現了其安全、環保、高效、經濟的卓越綜合優勢，受到了業主和總承包方的高度評價和贊譽。

 

 

 

4.3案例3河川護岸應急修復工程應用

工程概況  工程地點位于日本宮城縣多賀市。在東日本大地震發生時，距離震深較近的宮城縣，有5條一級河流和30條中小河流受火，279處河川堤防發生沉降或遺堤。砂押川是流經宮城縣中部多賀城市的二級河流。由地震引起的大海嘯導致海水倒灌，造成一部分河岸堤防決口，多賀城市市區兒乎全部受災。該工程目的是對受損的砂押川堤防工程結構進行應急搶修，因為傳統的混餐土板塊護岸施工毛費時間長，所以選擇了可快速施工的鋼板樁來構筑止水墻結構，以恢復其堤防功能。地質概況為地表以下5m左右即為巖層。工程共使用V型鋼板樁數量約900根，樁長10.0m。

 

施工難點 1)施工現場周邊受災的建筑物林立，因而對施工機械所產生的振動和噪聲控制要求十分嚴格。2) 為確保生活及緊急避難時道路暢通，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際困難。

 

  工法選用  由于施工區域的特殊環境和地質條件限制，傳統的鋼板樁施工工藝和設備無法滿足工程施工要求，因而確定選用靜壓植樁機技術的“克服堅硬地質工法”，以實現鋼板樁的快速施工。應用該工法進行鋼板樁施工無振動、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快速、安全地進行施工。

 

 

  效果評價  采用“克服堅硬地質工法”進行河川堤防的止水墻工程施工，無需修建棧橋，平臺等臨時輔助工程即在有限的狹隘地段內進行快速作業，施工無振為、無噪音、將工程施工對周邊區城內居民的生活干擾、建筑物的損害、交通的影響該小到了最低程度，充分體現了靜壓植樁機技術對特殊工程施工環境和工況的良好適應性。

 

  結語

 

  隨著國內基礎工程建設事業的飛速發展，鋼板柱在道路、橋梁軌道、水利市政管網建筑等工程領域中的應用越來越廣泛，工程的規模，種類也在不斷的加大增多，結構的形式和地質條件也更加復雜面對一些復雜的工況條件、地質條件等也對鋼板樁的施工技術提出了更高的要求。正如以上施工案例介紹，基于靜壓植柱機的鋼板樁壓人工法通過環保性、安全性、快速性經濟性文化性的無公害施工技術，克服了迄今為止施工困難的堅硬地質以及諸多復雜不良的工況條件，減小了施工對社會環境的影響，其經濟效益、社會效益十分顯著，具有非常廣園的應用前景。