高频液压振动锤在木桩施工中的应用实例

朱剑君+叶敏飞+蒋雷

【摘要】本实例详细还原了高频液压振动锤在木桩基础施工的过程，对于高频液压振动锤和木桩基础的方案选择、地质条件、打桩条件、施工过程、检测情况以及评定情况进行了论述和总结，对类似高频液压振动锤和木桩基础的施工提供借鉴作用。

【关键词】高频液压振动锤；木桩；施工；检测

【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

高频液压振动锤在预制桩、钢管桩、木桩的施工中越来越多被选择使用，该技术具有效率高、场地适应性高、低噪低震、环保等优点。下面就笔者经历的工程中高频液压振动锤施打木桩后的实际效果，对该技术的实际应用进行讨论。

1 工程概况及地质情况

1.1工程概况。

（1）无锡市古运河整治二期亲水平台工程是由无锡市城市投资发展总公司负责建设的市政府重点工程项目，工运桥～高墩桥段属于样板段，为沿古运河两岸新建亲水平台及配套景观。两岸平台总面积约5060平方米，沿线宽3～5米不等，基础为独立杯型基础，平面尺寸为1.3m×1.3m，以30cm×30cm的立柱与板梁式平台连接，平台结构顶面高程为1.74m（黄海高程系统）。

（2）根据地质勘探，独立基础下需按设计要求在四角打4根长度为8m的预制桩。原设计拟采用混凝土预制桩，因干河施工，打桩船无法进入施工，而河底土质较软，因重量关系无法对8米长的混凝土预制桩进行施工，故采用轻型的木桩，梢径20cm，长度为8m。（图1）

1.2地质情况。

据勘察揭示深度垂深15米的范围内主要由淤泥土、粉质粘土、粉土、粉砂夹粉土、粉质粘土组成，拟建场地根据钻探揭示及原位测试、野外记录综合分析，场地土层自上而下可划分为6大工程地质层。本场区勘察深度15米范围内，地基土自上而下分为如下8层：

（1）1层杂填土：灰黄色，松散～稍密，含生活垃圾，植物根茎，建筑垃圾，饱和，高压缩性。层底标高：-3.50～-1.10m，平均-1.62m。

（2）1-1层淤泥质粉质粘土：黑灰色，软塑～流塑，含腐植物，饱和，高压缩性。层底标高：-5.70～-3.70m，平均-4.93m。承载力允许值50KPa。

（3）2-1层粉质粘土：可塑，高干强度，高韧性，中压缩性。层底标高：-6.30～-2.10m，平均-3.63m。承载力允许值170KPa。

（4）2层粉质粘土：可塑～硬塑，高干强度，高韧性，中压缩性。层底标高：-3.80～-2.70m，平均-3.03m。承载力允许值150KPa。

（5）3层粉土：很密，摇震反应迅速，饱和，中压缩性。层底标高：-6.50～-3.50m，平均-4.40m。承载力允许值121KPa。

（6）4层淤泥质粉质粘土：软塑，含腐植物，饱和，高压缩性。层底标高：-7.90～-5.70m，平均-6.42m。承载力允许值65KPa。

（7）5层粉土夹粉砂：稍密～中密，饱和，摇震反应迅速，中压缩性。层底标高：-9.60～-7.20m，平均-8.08m。承载力允许值130KPa。

（8）6层粉质粘土：可塑～硬塑，高干强度，高韧性，中压缩性。承载力允许值240KPa。

2. 桩基施工

2.1施工设备。

（1）因前一阶段实施古运河整治二期围堰及清淤工程，在工运桥西和高墩桥东各筑了一道桩木围堰，实行干河冲淤，故河床还处于干涸状态，直接在河床中进行木桩沉入施工。但由于木桩长度为8m，而液压反铲挖掘机的手臂伸展长度也仅为9m，无法采取常规方法即挖机用挖斗夯击入土，必须采用新设备新技术。

（2）经过多方考察，施工单位决定采用汉欣利公司生产的V系列高频液压振动打桩机。该打桩机替换挖掘机的挖斗，端部有夹嘴用于夹住桩体，接好各类线缆后，由挖掘机驾驶员在驾驶舱内控制，是运用振动式沉桩法打桩。经过实践应用，特别适用于市政、桥梁、围堰、建筑地基等中短桩工程。

（3）该高频液压振动打桩机内置两只偏心轴，采液压马达启动，产生高速旋转及垂直激振力，透过减振橡胶后，维持38mm的振幅，能够应付各种类型的土质与打桩要求。激振力与偏心轴尺寸和振动次数平方成正比，偏心轴经过详细计算与测试，能够兼顾强大的激振力和材料特性，不但能满足工作需要，同时保证了机械可靠度。夹嘴配备有双重保障的夹嘴油缸，强有力且绝不松脱，以保压保护装置牢牢锁住系统压力，保证了夹持板桩的稳定性与可靠度。

2.2施工过程。

（1）振动式沉桩锤是利用其高频振动，以高加速度振动桩身，将机械产生的垂直振动传给桩体，导致桩周围的土体结构因振动发生变化强度降低。桩身周围土体液化，减少桩侧与土体的摩擦阻力，然后以挖机下压力、振动沉拔锤与桩身自重将桩沉入土中。振动法沉桩的施工程序是：吊桩――检查垂直度――放下桩锤，使桩缓慢沉入土中一定深度――检查桩位与轴线――振动沉桩至设计深度――將桩机移至下一支桩继续沉桩。整个过程简单快速，沉入一根8m木桩的时间约为3分钟，而挖机在移动中的便捷性又大大提高了工作效率。

（2）本工程使用的圆木桩材料是杉木。为便于入土，监理要求施工单位将桩尖削成约30°的圆锥形，并把外层树皮剥除，以防止因树皮脱壳而影响桩的承载力。为保证桩头的完整和夹桩的稳定性，监理还要求把每根桩的头部缠绕多道铁丝。

3. 桩基检测

为确保该木桩基础能达到设计要求，建设单位特请无锡市建筑工程质量检测中心对单桩竖向抗压承载力抽样进行静载试验。因设计要求单桩承载力特征值为120KN，则要求最大试验荷载加载至240KN。共计对两根桩进行了试验，该两根桩顶标高均为-1.0左右，试桩部位的地质情况见地质剖面图（图2）。

3.1检测方法、检测仪器设备及检测过程。

3.1.1本次荷载试验采用“堆载法，分级加载”的慢速维持荷载法进行试验――即逐级加载，每级荷载达到相对稳定后再加下一级荷载，直至达到试验目的（或试桩破坏），然后分级卸载到零（检测的主要仪器设备表见表1）。

3.1.2具体试验标准遵循《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）的有关规定进行，加、卸载与沉降观测的过程如下：

（1）加载分级：每级加载为24KN，其中第一级为2倍，即48KN。

（2）沉降观测：每级加载后间隔5、10、15、15、15分钟各测读一次，以后每隔30分钟测读一次，每次测读值记入试验记录表。

（3）沉降相对稳定标准：每一小时的沉降量小于0.1mm，并连续出现两次，即认为已达到相对稳定，可加下一级荷载。

（4）卸载与卸载沉降观测：每级卸载值为48KN；每级卸载后隔15、15、30分钟测读一次残余沉降，即可卸下一级荷载；卸载至零时，测读桩顶残余沉降量，维持时间为3小时，测读时间为第15、30分钟，以后每隔30分钟测读一次。

3.2各桩的检测成果和结论。

根据对测读记录的统计分析，得出单桩竖向抗压极限承载力为240KN时，其对应沉降量分别为1号桩17.9mm，2号桩15.05mm，回弹量分别为1号桩18.49%，2号桩24.78%，均达到设计单桩承载力特征值的要求。

4. 桩基的质量检验与评定

《水利工程施工质量检验与评定规范》（DB32/T 2334-2013）6.4.3.8规定，木桩施工的质量检验与评定参照预制混凝土方桩进行。由于本工程施工机械采用高频液压振动式沉桩，没有明确的评定规范，根据现场地址情况，参照承载力检测情况，质量检验与评定主要对承载力、垂直度、桩位偏差、终锤条件以及桩顶高程等项目进行评定，其中终锤条件以桩端高程达到设计高程为终锤条件。

5. 结语

本工程的木桩基础经时间验证，上部平台未发现明显沉降及位移。对于一些中小型工程，考虑经济及进度上的要求，可采用木桩作为工程基础桩以提高地基承载力。

高频液压振动式沉桩作为一门新兴工艺，在施工的简便性、效率高、场地适应性高、低噪低震、环保等收到施工单位的青睐，但在施工中也暴露出许多问题，首先是该技术没有相应的质量标准，应在施工中进行多方检测，确保工程质量的可靠性。在施工过程中，其简便性也带来了施工误差的加大，因此应在施工过程中控制沉桩的垂直度、桩位偏差，并做好施工沉桩记录以备核查。

参考文献

[1]DB32/T 2334-2013. 水利工程施工质量检验与评定规范[S].

[2]JGJ106-2014. 建筑基樁检测技术规范[S].