預(yù)沉降法：解決公路路基工后沉降新工法

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　　預(yù)沉降法，即利用高頻液壓振動錘施工筒樁、振動取土灌注樁，作為公路鐵路路基的承載樁，使路基在筒樁的施工過程中產(chǎn)生預(yù)沉降，汽車列車在以后的運行過程中地基不會產(chǎn)生沉降。該工法的效果已在高速公路路基處理過程中得到證明，雖然這項技術(shù)尚未用于鐵路路基工程，但已給鐵路路基處理提供了新的思路。下面，對預(yù)沉降法這一工法作一個系統(tǒng)闡述。

　　1　高頻液壓振動錘的幾個特點

　　高頻液壓振動錘是一種環(huán)保型的樁工機械。高頻液壓振動錘與電動錘、柴油錘相比，它施工時振感小、噪音小，不擾民，如果配備降噪動力箱，工作時幾乎無噪音，非常適合市區(qū)、人群較集中的地方和對周圍有較嚴格限制的地方施工。

　　高頻液壓振動錘是一種比較輕便的樁工機械。與靜壓樁機相比，在相同工況條件下，高頻液壓振動錘全部工作質(zhì)量只有靜力壓樁機的二十分之一，整套設(shè)備運輸只需2輛中型卡車，施工時轉(zhuǎn)場非常方便。

　　高頻液壓振動錘是一種適用地質(zhì)范圍廣的樁工機械。高頻液壓振動錘分常規(guī)型、高頻型、無共振型三大系列，根據(jù)地質(zhì)情況和工程需要可選用不同系列、不同激振力的高頻液壓振動錘作為施工機械，高頻液壓振動錘穿透卵石層、沙層、建筑垃圾等地質(zhì)層的能力很強，除了不能入巖，其它任何地質(zhì)條件它都能適應(yīng)。

　　高頻液壓振動錘是一種多功能的樁工機械。高頻液壓振動錘不僅可以沉拔混凝土預(yù)制管樁（PHC樁）、各類型鋼板樁和鋼護筒，還可作振動沉管灌注樁、薄壁防滲墻、地表壓實和深層壓實工程的施工，筒樁是目前在樁基礎(chǔ)領(lǐng)域中，非常具有應(yīng)用和推廣前景的一種新型成樁工藝，用高頻液壓振動錘作筒樁施工，是當前一種經(jīng)濟、高效、環(huán)保的成樁工藝，它比當前旋挖鉆機成孔的灌注樁更高效、更環(huán)保、更節(jié)能。

　　2　現(xiàn)澆薄壁筒樁技術(shù)簡單介紹

　　現(xiàn)澆薄壁筒樁技術(shù)是謝慶道教授的專利，是近幾年來開發(fā)成功的一種新型的樁基礎(chǔ)新技術(shù)，因其可大量節(jié)省混凝土（一般＞50%），無泥漿污染，施工速度快捷，擠土效應(yīng)相對較少，設(shè)計樁徑不受限制，樁身整體質(zhì)量有保證，工程造價低等優(yōu)點，在高速鐵路、公路軟地基處理，填海及碼頭工程，深基坑支護，普通建筑物的基礎(chǔ)處理等方面得到了應(yīng)用。

　　現(xiàn)澆薄壁筒樁是指外徑800～2000mm，壁厚120～250mm，中心充滿地基土，現(xiàn)澆灌注而形成的混凝土筒形樁體。它的施工原理是：利用高頻液壓振動錘將雙層鋼護筒沉入地下，向夾層中灌入混凝土，啟動振動錘拔出雙層鋼護筒，便形成了一根現(xiàn)澆薄壁筒樁。

　　筒樁主要分為單體筒樁和聯(lián)體筒樁，單體筒樁主要用作承載樁，也可用于基坑支護；聯(lián)體筒樁主要用于具有止水功能的擋土墻。

　　筒樁的施工過程：

　?。?）在雙層鋼護筒的正下方的地面上放置一環(huán)形預(yù)制體，落下振動錘，該預(yù)制體正好嵌于內(nèi)外護筒之間，一方面用于固定雙層鋼護筒，另一方面防止土壤進入夾層。雙層鋼護筒的頂部利用夾持器與振動錘相聯(lián)（固定）。

　　（2）啟動高頻液壓振動錘，將雙層鋼護筒沉入設(shè)計深度。

　?。?）松開雙層鋼護筒頂部的夾持器，移開振動錘，向夾層中放入鋼筋籠；振動錘落下重新夾緊雙層鋼護筒。（注：如果是素混凝土樁，該步驟省略）

　?。?）向雙層鋼護筒夾層之間灌入混凝土至設(shè)計位置，啟動振動錘，邊振動邊拔出雙層鋼護筒，即形成一根筒樁。

　　3　振動取土灌注樁簡單概述

　　振動取土灌注樁是利用高頻液壓振動錘作為成樁技術(shù)的施工機械，利用高頻振動將外鋼護筒沉入地下，然后將一根與外鋼護筒等長、底部帶了取土活門、直徑略小于外鋼護筒直徑的取土器用高頻液壓振動錘沉入外鋼護筒內(nèi)，待土裝到一定量后提出取取土器，打開取土活門倒掉，取土到設(shè)計深度后，下放鋼筋籠，然后澆灌混凝土，最后拔出外鋼護筒，就完成了一根振動取土灌注樁的施工。

　　4　在公路鐵路工程中的應(yīng)用

　　高頻液壓振動錘一種發(fā)展于二十世紀八十年代、成熟于九十年代的新型液壓樁工機械，它依靠柴油機提供強大動力，采用高頻振動來實現(xiàn)沉樁和拔樁作業(yè)，高頻液壓振動錘在德國、美國、意大利、荷蘭等西方發(fā)達國家，已是技術(shù)非常成熟的一種環(huán)保、高效的工程機械，已廣泛應(yīng)用于社會建設(shè)的諸多領(lǐng)域，社會效益和經(jīng)濟效益顯著。目前，具有大激振力的高頻液壓振動錘主要集中在以下國家生產(chǎn)：德國、美國、法國、荷蘭，我國已經(jīng)從上述國家引進了相當數(shù)量的液壓振動錘產(chǎn)品，用于國內(nèi)一些大型工程的建設(shè)，現(xiàn)在我國大型筒樁施工用的高頻液壓振動錘也是從上述國家進口。

　　可以說筒樁的施工是依托于高頻液壓振動錘的，盡管目前有用電動振動錘施工筒樁的工程實例，但由于其功率小，振感強，噪音大，一方面只能施工1000mm以下的小直徑筒樁，另一方面只能在郊外施工，因此，不能充分發(fā)揮筒樁的優(yōu)勢。筒樁、振動取土灌注樁的外徑設(shè)計得越大，其在承載力及省料方面的優(yōu)勢越明顯。而大直徑的筒樁、振動取土灌注樁施工只能依托于有強大動力的高頻液壓振動錘進行。

　　這種工法的施工過程如下：

　　啟動高頻液壓振動錘，以30Hz的頻率將雙層鋼護筒沉入所需深度；調(diào)節(jié)振動錘頻率至15Hz（甚至更低至10Hz，要視此時地基的最低固有頻率而定），逐漸將頻率調(diào)高到20Hz（甚至更高至25Hz），此過程大約運行5～10分鐘，此時，由液壓振動錘產(chǎn)生的頻率將與地基之間產(chǎn)生劇烈的共振反應(yīng)，使地基土的顆粒獲得振動能后重新排列并趨于密實固結(jié)，此時地基也發(fā)生了沉降；將混凝土注入雙層鋼護筒之中，以30Hz的頻率將雙層鋼護筒拔出，即完成了一根筒樁的施工。一般情況下，完成一根筒樁的施工時間應(yīng)在一個小時左右。此時，地基土已獲得了全方位的預(yù)沉降處理，由于外層鋼護筒直徑大，對路基的影響范圍廣，即產(chǎn)生預(yù)沉降范圍廣，能覆蓋因汽車列車運行而引起路基沉降的區(qū)域。同時，汽車列車在運行時產(chǎn)生的振動烈度大大低于振動錘施工時的振動烈度，因此，汽車列車在今后運行過程中路基不會產(chǎn)生沉降或少沉降，筒樁將滿足高速鐵路路基對承載力的要求；振動取土灌注樁具有筒樁在性能上的優(yōu)勢，它的施工過程與筒樁的施工過程基本一致，這里就不一一詳細介紹。