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(dòng)錘施工筒樁、振動(dòng)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(yùn)行過程中地基不會(huì)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(xiàng)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(duì)預(yù)沉降法這一工法作一個(gè)系統(tǒng)闡述。

　　1　高頻液壓振動(dòng)錘的幾個(gè)特點(diǎn)

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

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

　　高頻液壓振動(dòng)錘是一種適用地質(zhì)范圍廣的樁工機(jī)械。高頻液壓振動(dòng)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(dòng)錘作為施工機(jī)械，高頻液壓振動(dòng)錘穿透卵石層、沙層、建筑垃圾等地質(zhì)層的能力很強(qiáng)，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(dòng)錘是一種多功能的樁工機(jī)械。高頻液壓振動(dòng)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(hù)筒，還可作振動(dòng)沉管灌注樁、薄壁防滲墻、地表壓實(shí)和深層壓實(shí)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(dòng)錘作筒樁施工，是當(dāng)前一種經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保的成樁工藝，它比當(dāng)前旋挖鉆機(jī)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(jiǎn)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(duì)較少，設(shè)計(jì)樁徑不受限制，樁身整體質(zhì)量有保證，工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，在高速鐵路、公路軟地基處理，填海及碼頭工程，深基坑支護(hù)，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(dòng)錘將雙層鋼護(hù)筒沉入地下，向夾層中灌入混凝土，啟動(dòng)振動(dòng)錘拔出雙層鋼護(hù)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(hù)；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(hù)筒的正下方的地面上放置一環(huán)形預(yù)制體，落下振動(dòng)錘，該預(yù)制體正好嵌于內(nèi)外護(hù)筒之間，一方面用于固定雙層鋼護(hù)筒，另一方面防止土壤進(jìn)入夾層。雙層鋼護(hù)筒的頂部利用夾持器與振動(dòng)錘相聯(lián)（固定）。

　?。?）啟動(dòng)高頻液壓振動(dòng)錘，將雙層鋼護(hù)筒沉入設(shè)計(jì)深度。

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

　　（4）向雙層鋼護(hù)筒夾層之間灌入混凝土至設(shè)計(jì)位置，啟動(dòng)振動(dòng)錘，邊振動(dòng)邊拔出雙層鋼護(hù)筒，即形成一根筒樁。

　　3　振動(dòng)取土灌注樁簡(jiǎn)單概述

　　振動(dòng)取土灌注樁是利用高頻液壓振動(dòng)錘作為成樁技術(shù)的施工機(jī)械，利用高頻振動(dòng)將外鋼護(hù)筒沉入地下，然后將一根與外鋼護(hù)筒等長(zhǎng)、底部帶了取土活門、直徑略小于外鋼護(hù)筒直徑的取土器用高頻液壓振動(dòng)錘沉入外鋼護(hù)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(jì)深度后，下放鋼筋籠，然后澆灌混凝土，最后拔出外鋼護(hù)筒，就完成了一根振動(dòng)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(dòng)錘一種發(fā)展于二十世紀(jì)八十年代、成熟于九十年代的新型液壓樁工機(jī)械，它依靠柴油機(jī)提供強(qiáng)大動(dòng)力，采用高頻振動(dòng)來實(shí)現(xiàn)沉樁和拔樁作業(yè)，高頻液壓振動(dòng)錘在德國、美國、意大利、荷蘭等西方發(fā)達(dá)國家，已是技術(shù)非常成熟的一種環(huán)保、高效的工程機(jī)械，已廣泛應(yīng)用于社會(huì)建設(shè)的諸多領(lǐng)域，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。目前，具有大激振力的高頻液壓振動(dòng)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(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的液壓振動(dòng)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(dòng)錘也是從上述國家進(jìn)口。

　　可以說筒樁的施工是依托于高頻液壓振動(dòng)錘的，盡管目前有用電動(dòng)振動(dòng)錘施工筒樁的工程實(shí)例，但由于其功率小，振感強(qiáng)，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(shì)。筒樁、振動(dòng)取土灌注樁的外徑設(shè)計(jì)得越大，其在承載力及省料方面的優(yōu)勢(shì)越明顯。而大直徑的筒樁、振動(dòng)取土灌注樁施工只能依托于有強(qiáng)大動(dòng)力的高頻液壓振動(dòng)錘進(jìn)行。

　　這種工法的施工過程如下：

　　啟動(dòng)高頻液壓振動(dòng)錘，以30Hz的頻率將雙層鋼護(hù)筒沉入所需深度；調(diào)節(jié)振動(dòng)錘頻率至15Hz（甚至更低至10Hz，要視此時(shí)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(yùn)行5～10分鐘，此時(shí)，由液壓振動(dòng)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(dòng)能后重新排列并趨于密實(shí)固結(jié)，此時(shí)地基也發(fā)生了沉降；將混凝土注入雙層鋼護(hù)筒之中，以30Hz的頻率將雙層鋼護(hù)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(shí)間應(yīng)在一個(gè)小時(shí)左右。此時(shí)，地基土已獲得了全方位的預(yù)沉降處理，由于外層鋼護(hù)筒直徑大，對(duì)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(yùn)行而引起路基沉降的區(qū)域。同時(shí)，汽車列車在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)烈度大大低于振動(dòng)錘施工時(shí)的振動(dòng)烈度，因此，汽車列車在今后運(yùn)行過程中路基不會(huì)產(chǎn)生沉降或少沉降，筒樁將滿足高速鐵路路基對(duì)承載力的要求；振動(dòng)取土灌注樁具有筒樁在性能上的優(yōu)勢(shì)，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(xì)介紹。