静压植桩机一环保型钢板桩压入工法

                                         静压植桩机一环保型钢板桩压入工法

 

                           陈国主

 

                      (日本株式会社技研制作所)

摘要：由日本株式会社技研制作所研发的无振动，无噪声液压式压拔桩机，即静压植桩机，有效解决了桩基工程施工过程中所造成的振动和噪声等建

设公害问题。可适用于各种不同的地质和环境工况条件，被广泛应用于世界30多个国家与地区的道路、桥梁、轨道、水利、市政管网、建筑等相关工程中。近年来已引入我国，在解决各种特殊复杂施工环境下桩基工程施工及施工环保问题方面发挥了独特的作用，产生了良好的社会效益。本文通过对静压植桩机-环保型钢板桩压入工法的压入施工原理及其代表性工程应用案例的介绍，为国内相关工程提供参考，达到节省投资，缩短工期，提高社会经济效益的目的。

关健词：钢板桩 静压植桩 施工原理 应用案例

1 静压植桩机的压入原理
  传统的打桩机利用冲击力或振动的原理将桩贯入地层。静压植桩机应用了与各类传统打桩机械完全不同的桩基贯人工艺原理。静压植桩机采用的是通过夹住数根已经压人地面的桩（完成桩），将其拔出阻力作为反力，利用静载荷将下一根桩压入地面的压入原理。利用与地球成为一体化的反力，实现了小型化机器同样可以发挥强大能力的目的。即环保型压入工法(The Press--in Method)。

2 静压植桩机的特长

(1)利用静载荷进行桩的压入与拔出，实现了无公害（振动，噪声）施工。
(2)静压植桩机夹住已经完成压入的桩，所以没有倾倒的危险性，具有高度的安全性。
(3)采用无线电操作的方式，具有自动作业的功能，可确保作业人员的安全施工。
(4)静压植桩机机体轻小，为无需组装、分解的单体机，设置与撤除非常简单，使用多台同时作业实现快速施工。
(5)桩顶高度可任意设定，对于桩的长度没有限制。通过上机身与夹头的旋转机构，在同一位置可进行左右合计共4支的拐角施工。

(6)大型机械无法进入的狭窄地段或是梁下超低空间等受限制的场地也易于施工。

(7)在传统工艺需要临时平台的倾斜地段或水上，可实现无暂设工程的GRB施工，从而实现大副削减成本、缩短工期。

 

3 根据地质条件选定压入工法

   通常根据地质条件来选定最适当的压入工法。对于标准贯入试验N值为25以下比较软弱的地层，可利用静载荷压入，即“单独压入法”；当N值超过25时，采用高压射水的“水刀并用压入工法”或者“螺旋钻装置并用压入工法”。

 

3.1水刀并用压入工法
  该工法适用于N值为25~50的较硬地层，通过向压入桩前端的地层喷射高压水，使土体颗粒之间的间隙水压瞬间变高，土体颗粒变得容易移动，从而降低桩端阻力。还可以减轻桩的周边摩擦阻力与锁口间阻力，利用较小的压入力进行压入，还可以防止桩的损伤。喷射的水量可以按照施工状况进行调整，将对地层的影响控制在最小范围，实现高效率的压入施工。

 

3.2螺旋钻并用压入工法

 

 

在N值超过50的混有卵石的砂砾层或岩层等坚硬地层中，利用技研独创的“除芯理论”在压人的同时通过螺旋钻钻据来降低贯人阻力，从而实现压入作业。与静压植桩机主体联动的“螺旋钻装置”最小限度地钻掘桩前端正下方的地层，在抑制压力球根发生的同时，将桩贯入地中。由于排土量少，所以不会破坏周边地层，能够迅速地构筑具有强大支持力的完成桩。此工法可适用于泥岩、砂岩、花岗岩等的软岩I、软岩Ⅱ以及中硬岩层。

4工程应用案例

 

4.1案例  1：某人防地下商场钢板桩围护工程

工程概况  工程地点位于黑龙江省哈尔滨市，地质概况从上至下依次为填土、细砂、中砂、粉质粘土。开挖边线距离周边居民楼最近距离为2.5米。考虑围护结构安全性，经济性，施工快速方便性，采用了拉森钢板桩的围护形式。工程选用V型拉森钢板桩，长度为12~15m。

施工难点  钢板桩施工法线紧邻居民楼，最近距离仅2.5米，如此近距离施工如果采用传统的打桩设备，会直接扰动原建筑地基的稳定性，造成周边建筑物地基下沉，建筑物开裂等严重后果。另外，传统设备的振动，噪声还会影响到附近居民的日常生活。

工法选用  根据该工程的特点，钢板桩施工采用了静压植桩机施工。静压植桩机体积小，质量轻，适宜在有限的作业带内进行施工。施工时植桩机通过夹住数根已经压人地而的桩材获得反力，没有倾倒的危险，确保了安全施工。由于静压植桩机施工时无振动，无噪声，在对临近建筑物原建筑地基不带来影响的同时，也不会给住宅区的居民日常生活带来有害干扰，完全符合施工安全环保的要求。

 

效果评价  桩基施工采用静压植桩机压人工法，其无振动，无噪声作业的特点体现了优异的施工环保特性。在确保操作人员和通行人员，周边建筑物安全的同时，通过两台静压植桩机同时作业，实现了快速施工，最大限度地提高了工效。

 

 

 

4.2案例2：地铁工程中的钢板桩围护应用

工程概况 工程地点位于香港尖沙咀，是连接尖沙咀站和尖东站地下通道的延伸工程。地质概况从上至下依次为填土、风化花岗岩。该工程采用Ⅳ型拉森钢板桩，长度17.0~18.7m,用于地下通道的挡土墙工程。

 

施工难点 该工程施工现场位于香港最繁华的半岛饭店和九龙酒店之间的尖沙咀地铁车站出口附近。为保证道路交通不断行，施工时仅可占用4车道中的2车道。地下通道临时挡土墙钢板桩施工只能在非常狭窄的作业范围内进行，需在较为坚硬的风化花岗岩地层中打入最长18.7米的钢板桩，并且不能影响附近酒店住宿客人的进出，住宿安全及周边行人的通行安全，因此对钢板桩施工过程中施工设备所产生的振动和噪声的限制十分严格，工程整体施工难度极大。

 

  工法选用  由于该工程施工地处都市繁华，狭窄地区，地质条件为较为坚硬的风化花岗岩层，如采用传统的冲击或振动式打柱工艺很难将钢板桩打入，而采用可以对应坚硬地质的潜孔锤，则会造成十分严重的振动和噪声公害，对周边社会生活环境造成极为不利的影响，甚至会导致周边酒店等建筑物地基下沉等严重后果。经过钢板桩施工方案比选，最终确定采用基于静压植柱技术的克服坚硬地质压入工法，即螺旋钻并用压入的工艺，这一工法可以同时满足该工程对钢板桩施工安全，环保，质量及工期等方面的严格要求。

 

  效果评价  该工程运用最先进的静压植桩机进行钢板桩施工，保证了尖沙阻站和尖东站地下通道的延伸工程的顺利实施。在尖沙咀地区这样特殊的紫华都市环境中进行高效安全的钢板桩施工，最大限度地发挥了其无振动，无燥声的环保施工的优异特性，加之静压植桩机设备紧谈小巧的独特优势，将工程对周边环境及交通的影响减少到了最低限度。尽管施工现场周边高档酒店林立，施工场地极为狭窄，静压植桩机能够安全地紧贴建筑物进行钢板桩施工，较之其它工法而言，充分体现了其安全、环保、高效、经济的卓越综合优势，受到了业主和总承包方的高度评价和赞誉。

 

 

 

4.3案例3河川护岸应急修复工程应用

工程概况  工程地点位于日本宫城县多贺市。在东日本大地震发生时，距离震深较近的宫城县，有5条一级河流和30条中小河流受火，279处河川堤防发生沉降或遗堤。砂押川是流经宫城县中部多贺城市的二级河流。由地震引起的大海啸导致海水倒灌，造成一部分河岸堤防决口，多贺城市市区儿乎全部受灾。该工程目的是对受损的砂押川堤防工程结构进行应急抢修，因为传统的混餐土板块护岸施工毛费时间长，所以选择了可快速施工的钢板桩来构筑止水墙结构，以恢复其堤防功能。地质概况为地表以下5m左右即为岩层。工程共使用V型钢板桩数量约900根，桩长10.0m。

 

施工难点 1)施工现场周边受灾的建筑物林立，因而对施工机械所产生的振动和噪声控制要求十分严格。2) 为确保生活及紧急避难时道路畅通，工程施工不能过多占用周边空间。3)地表以下5cm左右即为岩层，钢板柱快速施工面临实际困难。

 

  工法选用  由于施工区域的特殊环境和地质条件限制，传统的钢板桩施工工艺和设备无法满足工程施工要求，因而确定选用静压植桩机技术的“克服坚硬地质工法”，以实现钢板桩的快速施工。应用该工法进行钢板桩施工无振动、无噪音，无需占用沿岸道路空间，可在堤防顶部受限制的施工带内快速、安全地进行施工。

 

 

  效果评价  采用“克服坚硬地质工法”进行河川堤防的止水墙工程施工，无需修建栈桥，平台等临时辅助工程即在有限的狭隘地段内进行快速作业，施工无振为、无噪音、将工程施工对周边区城内居民的生活干扰、建筑物的损害、交通的影响该小到了最低程度，充分体现了静压植桩机技术对特殊工程施工环境和工况的良好适应性。

 

  结语

 

  随着国内基础工程建设事业的飞速发展，钢板柱在道路、桥梁轨道、水利市政管网建筑等工程领域中的应用越来越广泛，工程的规模，种类也在不断的加大增多，结构的形式和地质条件也更加复杂面对一些复杂的工况条件、地质条件等也对钢板桩的施工技术提出了更高的要求。正如以上施工案例介绍，基于静压植柱机的钢板桩压人工法通过环保性、安全性、快速性经济性文化性的无公害施工技术，克服了迄今为止施工困难的坚硬地质以及诸多复杂不良的工况条件，减小了施工对社会环境的影响，其经济效益、社会效益十分显著，具有非常广园的应用前景。