高頻液壓振動(dòng)錘在木樁施工中的應(yīng)用實(shí)例

朱劍君+葉敏飛+蔣雷

【摘要】本實(shí)例詳細(xì)還原了高頻液壓振動(dòng)錘在木樁基礎(chǔ)施工的過(guò)程，對(duì)于高頻液壓振動(dòng)錘和木樁基礎(chǔ)的方案選擇、地質(zhì)條件、打樁條件、施工過(guò)程、檢測(cè)情況以及評(píng)定情況進(jìn)行了論述和總結(jié)，對(duì)類似高頻液壓振動(dòng)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(dòng)錘；木樁；施工；檢測(cè)

【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(dòng)錘在預(yù)制樁、鋼管樁、木樁的施工中越來(lái)越多被選擇使用，該技術(shù)具有效率高、場(chǎng)地適應(yīng)性高、低噪低震、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。下面就筆者經(jīng)歷的工程中高頻液壓振動(dòng)錘施打木樁后的實(shí)際效果，對(duì)該技術(shù)的實(shí)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(wú)錫市古運(yùn)河整治二期親水平臺(tái)工程是由無(wú)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(diǎn)工程項(xiàng)目，工運(yùn)橋～高墩橋段屬于樣板段，為沿古運(yùn)河兩岸新建親水平臺(tái)及配套景觀。兩岸平臺(tái)總面積約5060平方米，沿線寬3～5米不等，基礎(chǔ)為獨(dú)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(tái)連接，平臺(tái)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(dú)立基礎(chǔ)下需按設(shè)計(jì)要求在四角打4根長(zhǎng)度為8m的預(yù)制樁。原設(shè)計(jì)擬采用混凝土預(yù)制樁，因干河施工，打樁船無(wú)法進(jìn)入施工，而河底土質(zhì)較軟，因重量關(guān)系無(wú)法對(duì)8米長(zhǎng)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(zhǎng)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(chǎng)地根據(jù)鉆探揭示及原位測(cè)試、野外記錄綜合分析，場(chǎng)地土層自上而下可劃分為6大工程地質(zhì)層。本場(chǎng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(shí)施古運(yùn)河整治二期圍堰及清淤工程，在工運(yùn)橋西和高墩橋東各筑了一道樁木圍堰，實(shí)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(zhǎng)度為8m，而液壓反鏟挖掘機(jī)的手臂伸展長(zhǎng)度也僅為9m，無(wú)法采取常規(guī)方法即挖機(jī)用挖斗夯擊入土，必須采用新設(shè)備新技術(shù)。

（2）經(jīng)過(guò)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(dòng)打樁機(jī)。該打樁機(jī)替換挖掘機(jī)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(jī)駕駛員在駕駛艙內(nèi)控制，是運(yùn)用振動(dòng)式沉樁法打樁。經(jīng)過(guò)實(shí)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(dòng)打樁機(jī)內(nèi)置兩只偏心軸，采液壓馬達(dá)啟動(dòng)，產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)及垂直激振力，透過(guò)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(dòng)次數(shù)平方成正比，偏心軸經(jīng)過(guò)詳細(xì)計(jì)算與測(cè)試，能夠兼顧強(qiáng)大的激振力和材料特性，不但能滿足工作需要，同時(shí)保證了機(jī)械可靠度。夾嘴配備有雙重保障的夾嘴油缸，強(qiáng)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(guò)程。

（1）振動(dòng)式沉樁錘是利用其高頻振動(dòng)，以高加速度振動(dòng)樁身，將機(jī)械產(chǎn)生的垂直振動(dòng)傳給樁體，導(dǎo)致樁周圍的土體結(jié)構(gòu)因振動(dòng)發(fā)生變化強(qiáng)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(jī)下壓力、振動(dòng)沉拔錘與樁身自重將樁沉入土中。振動(dòng)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(dòng)沉樁至設(shè)計(jì)深度――將樁機(jī)移至下一支樁繼續(xù)沉樁。整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單快速，沉入一根8m木樁的時(shí)間約為3分鐘，而挖機(jī)在移動(dòng)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(shù)皮剝除，以防止因樹(shù)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(cè)

為確保該木樁基礎(chǔ)能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，建設(shè)單位特請(qǐng)無(wú)錫市建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心對(duì)單樁豎向抗壓承載力抽樣進(jìn)行靜載試驗(yàn)。因設(shè)計(jì)要求單樁承載力特征值為120KN，則要求最大試驗(yàn)荷載加載至240KN。共計(jì)對(duì)兩根樁進(jìn)行了試驗(yàn)，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(jiàn)地質(zhì)剖面圖（圖2）。

3.1檢測(cè)方法、檢測(cè)儀器設(shè)備及檢測(cè)過(guò)程。

3.1.1本次荷載試驗(yàn)采用“堆載法，分級(jí)加載”的慢速維持荷載法進(jìn)行試驗(yàn)――即逐級(jí)加載，每級(jí)荷載達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后再加下一級(jí)荷載，直至達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康模ɑ蛟嚇镀茐模缓蠓旨?jí)卸載到零（檢測(cè)的主要儀器設(shè)備表見(jiàn)表1）。

3.1.2具體試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)遵循《建筑基樁檢測(cè)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(cè)的過(guò)程如下：

（1）加載分級(jí)：每級(jí)加載為24KN，其中第一級(jí)為2倍，即48KN。

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

（3）沉降相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：每一小時(shí)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(duì)穩(wěn)定，可加下一級(jí)荷載。

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

3.2各樁的檢測(cè)成果和結(jié)論。

根據(jù)對(duì)測(cè)讀記錄的統(tǒng)計(jì)分析，得出單樁豎向抗壓極限承載力為240KN時(shí)，其對(duì)應(yīng)沉降量分別為1號(hào)樁17.9mm，2號(hào)樁15.05mm，回彈量分別為1號(hào)樁18.49%，2號(hào)樁24.78%，均達(dá)到設(shè)計(jì)單樁承載力特征值的要求。

4. 樁基的質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定

《水利工程施工質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)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(yàn)與評(píng)定參照預(yù)制混凝土方樁進(jìn)行。由于本工程施工機(jī)械采用高頻液壓振動(dòng)式沉樁，沒(méi)有明確的評(píng)定規(guī)范，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地址情況，參照承載力檢測(cè)情況，質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定主要對(duì)承載力、垂直度、樁位偏差、終錘條件以及樁頂高程等項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)定，其中終錘條件以樁端高程達(dá)到設(shè)計(jì)高程為終錘條件。

5. 結(jié)語(yǔ)

本工程的木樁基礎(chǔ)經(jīng)時(shí)間驗(yàn)證，上部平臺(tái)未發(fā)現(xiàn)明顯沉降及位移。對(duì)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(dòng)式沉樁作為一門(mén)新興工藝，在施工的簡(jiǎn)便性、效率高、場(chǎng)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(wèn)題，首先是該技術(shù)沒(méi)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(cè)，確保工程質(zhì)量的可靠性。在施工過(guò)程中，其簡(jiǎn)便性也帶來(lái)了施工誤差的加大，因此應(yīng)在施工過(guò)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(yàn)與評(píng)定規(guī)范[S].

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