高頻液壓振動錘在木樁施工中的應(yīng)用實例

朱劍君+葉敏飛+蔣雷

【摘要】本實例詳細(xì)還原了高頻液壓振動錘在木樁基礎(chǔ)施工的過程，對于高頻液壓振動錘和木樁基礎(chǔ)的方案選擇、地質(zhì)條件、打樁條件、施工過程、檢測情況以及評定情況進(jìn)行了論述和總結(jié)，對類似高頻液壓振動錘和木樁基礎(chǔ)的施工提供借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】高頻液壓振動錘；木樁；施工；檢測

【Abstract】The detailed process to restore the high frequency hydraulic vibration hammer in piles foundation construction， for selection， high frequency hydraulic vibration hammer and pile based scheme of geological conditions， driving conditions， construction process， detection and evaluation were discussed and summarized， and provide reference for construction of similar high frequency hydraulic vibration hammer and piles foundation.

【Key words】High frequency hydraulic vibratory hammer；Timber pile；Construction；Inspection

高頻液壓振動錘在預(yù)制樁、鋼管樁、木樁的施工中越來越多被選擇使用，該技術(shù)具有效率高、場地適應(yīng)性高、低噪低震、環(huán)保等優(yōu)點。下面就筆者經(jīng)歷的工程中高頻液壓振動錘施打木樁后的實際效果，對該技術(shù)的實際應(yīng)用進(jìn)行討論。

1 工程概況及地質(zhì)情況

1.1工程概況。

（1）無錫市古運河整治二期親水平臺工程是由無錫市城市投資發(fā)展總公司負(fù)責(zé)建設(shè)的市政府重點工程項目，工運橋～高墩橋段屬于樣板段，為沿古運河兩岸新建親水平臺及配套景觀。兩岸平臺總面積約5060平方米，沿線寬3～5米不等，基礎(chǔ)為獨立杯型基礎(chǔ)，平面尺寸為1.3m×1.3m，以30cm×30cm的立柱與板梁式平臺連接，平臺結(jié)構(gòu)頂面高程為1.74m（黃海高程系統(tǒng)）。

（2）根據(jù)地質(zhì)勘探，獨立基礎(chǔ)下需按設(shè)計要求在四角打4根長度為8m的預(yù)制樁。原設(shè)計擬采用混凝土預(yù)制樁，因干河施工，打樁船無法進(jìn)入施工，而河底土質(zhì)較軟，因重量關(guān)系無法對8米長的混凝土預(yù)制樁進(jìn)行施工，故采用輕型的木樁，梢徑20cm，長度為8m。（圖1）

1.2地質(zhì)情況。

據(jù)勘察揭示深度垂深15米的范圍內(nèi)主要由淤泥土、粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂夾粉土、粉質(zhì)粘土組成，擬建場地根據(jù)鉆探揭示及原位測試、野外記錄綜合分析，場地土層自上而下可劃分為6大工程地質(zhì)層。本場區(qū)勘察深度15米范圍內(nèi)，地基土自上而下分為如下8層：

（1）1層雜填土：灰黃色，松散～稍密，含生活垃圾，植物根莖，建筑垃圾，飽和，高壓縮性。層底標(biāo)高：-3.50～-1.10m，平均-1.62m。

（2）1-1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：黑灰色，軟塑～流塑，含腐植物，飽和，高壓縮性。層底標(biāo)高：-5.70～-3.70m，平均-4.93m。承載力允許值50KPa。

（3）2-1層粉質(zhì)粘土：可塑，高干強度，高韌性，中壓縮性。層底標(biāo)高：-6.30～-2.10m，平均-3.63m。承載力允許值170KPa。

（4）2層粉質(zhì)粘土：可塑～硬塑，高干強度，高韌性，中壓縮性。層底標(biāo)高：-3.80～-2.70m，平均-3.03m。承載力允許值150KPa。

（5）3層粉土：很密，搖震反應(yīng)迅速，飽和，中壓縮性。層底標(biāo)高：-6.50～-3.50m，平均-4.40m。承載力允許值121KPa。

（6）4層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：軟塑，含腐植物，飽和，高壓縮性。層底標(biāo)高：-7.90～-5.70m，平均-6.42m。承載力允許值65KPa。

（7）5層粉土夾粉砂：稍密～中密，飽和，搖震反應(yīng)迅速，中壓縮性。層底標(biāo)高：-9.60～-7.20m，平均-8.08m。承載力允許值130KPa。

（8）6層粉質(zhì)粘土：可塑～硬塑，高干強度，高韌性，中壓縮性。承載力允許值240KPa。

2. 樁基施工

2.1施工設(shè)備。

（1）因前一階段實施古運河整治二期圍堰及清淤工程，在工運橋西和高墩橋東各筑了一道樁木圍堰，實行干河沖淤，故河床還處于干涸狀態(tài)，直接在河床中進(jìn)行木樁沉入施工。但由于木樁長度為8m，而液壓反鏟挖掘機的手臂伸展長度也僅為9m，無法采取常規(guī)方法即挖機用挖斗夯擊入土，必須采用新設(shè)備新技術(shù)。

（2）經(jīng)過多方考察，施工單位決定采用漢欣利公司生產(chǎn)的V系列高頻液壓振動打樁機。該打樁機替換挖掘機的挖斗，端部有夾嘴用于夾住樁體，接好各類線纜后，由挖掘機駕駛員在駕駛艙內(nèi)控制，是運用振動式沉樁法打樁。經(jīng)過實踐應(yīng)用，特別適用于市政、橋梁、圍堰、建筑地基等中短樁工程。

（3）該高頻液壓振動打樁機內(nèi)置兩只偏心軸，采液壓馬達(dá)啟動，產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)及垂直激振力，透過減振橡膠后，維持38mm的振幅，能夠應(yīng)付各種類型的土質(zhì)與打樁要求。激振力與偏心軸尺寸和振動次數(shù)平方成正比，偏心軸經(jīng)過詳細(xì)計算與測試，能夠兼顧強大的激振力和材料特性，不但能滿足工作需要，同時保證了機械可靠度。夾嘴配備有雙重保障的夾嘴油缸，強有力且絕不松脫，以保壓保護(hù)裝置牢牢鎖住系統(tǒng)壓力，保證了夾持板樁的穩(wěn)定性與可靠度。

2.2施工過程。

（1）振動式沉樁錘是利用其高頻振動，以高加速度振動樁身，將機械產(chǎn)生的垂直振動傳給樁體，導(dǎo)致樁周圍的土體結(jié)構(gòu)因振動發(fā)生變化強度降低。樁身周圍土體液化，減少樁側(cè)與土體的摩擦阻力，然后以挖機下壓力、振動沉拔錘與樁身自重將樁沉入土中。振動法沉樁的施工程序是：吊樁――檢查垂直度――放下樁錘，使樁緩慢沉入土中一定深度――檢查樁位與軸線――振動沉樁至設(shè)計深度――將樁機移至下一支樁繼續(xù)沉樁。整個過程簡單快速，沉入一根8m木樁的時間約為3分鐘，而挖機在移動中的便捷性又大大提高了工作效率。

（2）本工程使用的圓木樁材料是杉木。為便于入土，監(jiān)理要求施工單位將樁尖削成約30°的圓錐形，并把外層樹皮剝除，以防止因樹皮脫殼而影響樁的承載力。為保證樁頭的完整和夾樁的穩(wěn)定性，監(jiān)理還要求把每根樁的頭部纏繞多道鐵絲。

3. 樁基檢測

為確保該木樁基礎(chǔ)能達(dá)到設(shè)計要求，建設(shè)單位特請無錫市建筑工程質(zhì)量檢測中心對單樁豎向抗壓承載力抽樣進(jìn)行靜載試驗。因設(shè)計要求單樁承載力特征值為120KN，則要求最大試驗荷載加載至240KN。共計對兩根樁進(jìn)行了試驗，該兩根樁頂標(biāo)高均為-1.0左右，試樁部位的地質(zhì)情況見地質(zhì)剖面圖（圖2）。

3.1檢測方法、檢測儀器設(shè)備及檢測過程。

3.1.1本次荷載試驗采用“堆載法，分級加載”的慢速維持荷載法進(jìn)行試驗――即逐級加載，每級荷載達(dá)到相對穩(wěn)定后再加下一級荷載，直至達(dá)到試驗?zāi)康模ɑ蛟嚇镀茐模?，然后分級卸載到零（檢測的主要儀器設(shè)備表見表1）。

3.1.2具體試驗標(biāo)準(zhǔn)遵循《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2014）的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，加、卸載與沉降觀測的過程如下：

（1）加載分級：每級加載為24KN，其中第一級為2倍，即48KN。

（2）沉降觀測：每級加載后間隔5、10、15、15、15分鐘各測讀一次，以后每隔30分鐘測讀一次，每次測讀值記入試驗記錄表。

（3）沉降相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：每一小時的沉降量小于0.1mm，并連續(xù)出現(xiàn)兩次，即認(rèn)為已達(dá)到相對穩(wěn)定，可加下一級荷載。

（4）卸載與卸載沉降觀測：每級卸載值為48KN；每級卸載后隔15、15、30分鐘測讀一次殘余沉降，即可卸下一級荷載；卸載至零時，測讀樁頂殘余沉降量，維持時間為3小時，測讀時間為第15、30分鐘，以后每隔30分鐘測讀一次。

3.2各樁的檢測成果和結(jié)論。

根據(jù)對測讀記錄的統(tǒng)計分析，得出單樁豎向抗壓極限承載力為240KN時，其對應(yīng)沉降量分別為1號樁17.9mm，2號樁15.05mm，回彈量分別為1號樁18.49%，2號樁24.78%，均達(dá)到設(shè)計單樁承載力特征值的要求。

4. 樁基的質(zhì)量檢驗與評定

《水利工程施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)范》（DB32/T 2334-2013）6.4.3.8規(guī)定，木樁施工的質(zhì)量檢驗與評定參照預(yù)制混凝土方樁進(jìn)行。由于本工程施工機械采用高頻液壓振動式沉樁，沒有明確的評定規(guī)范，根據(jù)現(xiàn)場地址情況，參照承載力檢測情況，質(zhì)量檢驗與評定主要對承載力、垂直度、樁位偏差、終錘條件以及樁頂高程等項目進(jìn)行評定，其中終錘條件以樁端高程達(dá)到設(shè)計高程為終錘條件。

5. 結(jié)語

本工程的木樁基礎(chǔ)經(jīng)時間驗證，上部平臺未發(fā)現(xiàn)明顯沉降及位移。對于一些中小型工程，考慮經(jīng)濟(jì)及進(jìn)度上的要求，可采用木樁作為工程基礎(chǔ)樁以提高地基承載力。

高頻液壓振動式沉樁作為一門新興工藝，在施工的簡便性、效率高、場地適應(yīng)性高、低噪低震、環(huán)保等收到施工單位的青睞，但在施工中也暴露出許多問題，首先是該技術(shù)沒有相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)在施工中進(jìn)行多方檢測，確保工程質(zhì)量的可靠性。在施工過程中，其簡便性也帶來了施工誤差的加大，因此應(yīng)在施工過程中控制沉樁的垂直度、樁位偏差，并做好施工沉樁記錄以備核查。

參考文獻(xiàn)

[1]DB32/T 2334-2013. 水利工程施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)范[S].

[2]JGJ106-2014. 建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S].