靜壓樁輔助沉樁法的對(duì)比與分析

田利民

1 概述

靜壓樁作為擠土預(yù)制樁的成樁方法之一，它是利用壓樁機(jī)機(jī)身自重和配重的靜壓力將預(yù)制樁壓入土中的沉樁方法。其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪聲、不污染環(huán)境、對(duì)樁身無(wú)沖擊力以及能在沉樁時(shí)顯示壓樁力等。它適用于軟土、淤泥質(zhì)土、沉設(shè)截面小于 40 cm× 40 cm以下的鋼筋混凝土樁或空心樁，不適用于存在有孤(塊)石、溶洞、溶淘，樁端持力層以上碎石類土和砂土層分布均勻且厚度較大的場(chǎng)地。靜壓樁較難穿越河湖交互沉積相中的中等厚度砂層和硬土層，壓樁力小時(shí)，樁壓不下去，但當(dāng)壓樁力增大時(shí)，又容易出現(xiàn)樁身折斷現(xiàn)象。目前常用的輔助沉樁方法有水沖法和掏土法，該方法在解決以上問(wèn)題的同時(shí)又降低了靜壓樁的擠密效果，當(dāng)樁端進(jìn)入砂層持力層時(shí)，因砂層的“強(qiáng)化”和“松弛”效應(yīng)，加壓使端阻力提高，卸載后，端阻力隨之降低，這帶來(lái)承載力不穩(wěn)定和施工質(zhì)量不易控制兩大問(wèn)題。

2 靜壓樁輔助沉樁法

2.1 水沖法

水沖法的原理是在靜力壓樁過(guò)程中，一方面通過(guò)高壓水沖刷樁端部分砂層，將泥砂排出樁外，以消除樁端砂層對(duì)樁端的阻力。另一方面是當(dāng)高壓水在滲入砂層后，亦可減小砂層對(duì)樁身的摩阻力，使樁身在較小的壓樁力下能順利穿過(guò)砂層進(jìn)入持力層。

水沖法施工要點(diǎn):1)根據(jù)樁長(zhǎng)進(jìn)行配樁，當(dāng)?shù)诙?jié)樁壓至地面上500mm左右時(shí)，樁端在砂層面之上，第三節(jié)樁的長(zhǎng)度要確保樁端穿透砂層。2)預(yù)制樁中心要設(shè)置直徑為200mm的空腔，確?？涨晃挥陬A(yù)制樁中心，混凝土澆搗時(shí)應(yīng)小心，避免破壞素膠管，防止混凝土堵塞預(yù)留孔。3)樁尖制作時(shí)，在樁尖中間焊制DN 135鋼管，一端作成漏斗狀與樁內(nèi)素膠管空腔相連，另一端與護(hù)口鋼板焊接。在距樁靴頂部 240mm位置處于四周側(cè)面設(shè)置四個(gè)DN 32回水管，回水管一端與樁尖預(yù)埋鋼管焊接牢固，另一端與樁尖主筋焊接牢固。4)焊接接樁時(shí)，水平縫應(yīng)焊滿焊牢。5)當(dāng)?shù)谝还?jié)預(yù)制樁壓入土中至樁機(jī)夾具最后一個(gè)行程時(shí)，將第二節(jié)預(yù)制樁吊起放入夾具中，調(diào)整樁身垂直度，直至符合要求后進(jìn)行焊接。6)焊接完等冷卻規(guī)定時(shí)間時(shí)，壓第二節(jié)樁。將第二節(jié)樁壓入土中至樁機(jī)夾具最后一個(gè)行程時(shí)，用送樁器將第二節(jié)樁送至離地500mm～800mm(便于焊接和接管)的位置，提出送樁器。將第一節(jié)沖水管吊入預(yù)制樁空腔中，然后將第二節(jié)沖水管吊入并與第一節(jié)沖水(氣)管連接。將第三節(jié)樁連同沖水管吊起放入夾具中，在距第二節(jié)樁約500mm時(shí)，用吊車(chē)及夾具穩(wěn)住第三節(jié)樁，連接第二、三節(jié)沖水管。7)沖水管連接完成后，將第三節(jié)樁放下，調(diào)整垂直度進(jìn)行焊接。冷卻后，開(kāi)始?jí)簶丁．?dāng)壓樁力達(dá)到 4 500 kN時(shí)開(kāi)始沖水。8)在準(zhǔn)備沖水時(shí)先開(kāi)啟 V-6/7-1型二級(jí)水冷式空氣壓縮機(jī)，當(dāng)有一定的氣壓時(shí)再開(kāi)啟125TSWA×7型多級(jí)離心清水泵，使高壓的空氣和高壓的水經(jīng)過(guò)沖氣管和沖水管到達(dá)在樁尖設(shè)置的沖射管處。沖水時(shí)壓樁力控制在 4 000 kN左右。9)當(dāng)壓樁力小于3 000 kN時(shí)，表明樁端已穿過(guò)砂層，停止沖水。10)樁至設(shè)計(jì)持力層時(shí)，壓樁結(jié)束。

2.2 掏土法

掏土法的原理:取 1根比樁徑稍細(xì)的鋼管，將抱箍千斤頂?shù)膴A具改造成圓弧形夾具。鋼管上每隔一段距離水平焊 1根鋼筋防止下壓時(shí)打滑，再開(kāi)一些濁水孔。施工時(shí)用圓弧形的夾具將開(kāi)口鋼管壓下，然后拔出，在地面上敲打鋼管倒出管內(nèi)的積土，再下壓、上拔，不斷重復(fù)上述步驟，使堅(jiān)硬土層變薄，再行壓樁[1]。

2.3 同步注漿靜壓預(yù)制樁沉樁方法

該方法是由中北大學(xué)的李建軍于 2007年 12月 5日申請(qǐng)的發(fā)明專利，原理是:靜壓樁和注漿兩步工藝同時(shí)操作，預(yù)先配制兩種漿液，在壓樁過(guò)程中同時(shí)注入側(cè)樁注漿液，樁尖達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，注入樁端注漿液，使樁端形成注漿擴(kuò)大頭;該發(fā)明能降低施工成本，提高施工質(zhì)量，克服靜壓樁沉樁困難的缺點(diǎn)，使得靜壓樁的適用范圍更為廣泛。同時(shí)應(yīng)用該方法既能減少動(dòng)態(tài)壓樁阻力、提高壓樁效率，還能提高后期樁側(cè)阻力和樁端阻力，在保證壓樁入土深度和樁身質(zhì)量的前提下，減少壓樁機(jī)噸位，提高施工效率，降低工程造價(jià)[2]。

2.4 靜壓沉管擴(kuò)底混凝土預(yù)制樁的施工方法

該方法是由江蘇省吳江市吳江良工機(jī)械有限公司的梁毅于2007年 5月 25日申請(qǐng)的發(fā)明專利，原理是:先在樁孔中灌注混凝土至樁孔深度的 10%～30%后放入混凝土預(yù)制樁，用樁機(jī)護(hù)筒的內(nèi)管壓實(shí)混凝土預(yù)制樁[3]。該發(fā)明降低了樁在施工過(guò)程中的噪聲和振動(dòng)、減少了對(duì)周?chē)藗兊母蓴_且施工簡(jiǎn)單，成樁時(shí)間短，有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

3 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著靜壓樁在我國(guó)的廣泛應(yīng)用，其施工方法和工藝都備受大家的關(guān)注，在實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題:

1)沉樁可能性預(yù)測(cè):施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)備情況和施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況判斷靜壓樁的沉樁可能性，預(yù)估最大的沉樁阻力。

2)選用合適的沉樁方法:施工前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的地形地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)分析，判斷究竟適不適宜采取靜壓的方式沉樁，如果合適選用何種輔助沉樁方法更為有效和經(jīng)濟(jì)，要本著節(jié)約材料，方便施工且不擾民的原則。

[1] 張明義.靜力壓樁施工技術(shù)研究[J].施工技術(shù)，2002(31): 37-38.

[2] 李建軍，梁仁旺.同步注漿靜壓預(yù)制樁裝置，實(shí)用新型專利說(shuō)明書(shū)[P].專利號(hào)ZL 200720138191.3，2008，10.

[3] 梁 毅.靜壓沉管擴(kuò)底混凝土預(yù)制樁的施工方法.實(shí)用新型專利說(shuō)明書(shū)[P].專利號(hào)ZL 200710041327，2008，11.

[4] 盧平翼，李鐵華.靜力壓樁施工質(zhì)量控制淺談[J].江西地質(zhì)，2001(15):53-54.