朱桂行

江蘇地質(zhì)基樁工程公司，中國(guó)·江蘇 鎮(zhèn)江 212111

1 概述

松木樁應(yīng)用范圍：軟弱地基的處理方法之一，主要應(yīng)用于樓層不高，軟弱地層厚度小于3 m 或局部有暗塘暗浜的地層?，F(xiàn)今在園林工程的亭臺(tái)樓閣的樁基工程中廣泛應(yīng)用。松木樁的性能：松木樁材料自身松脂豐富，松脂能有效地防止地下水和細(xì)菌對(duì)其的腐蝕，所以該樁型適宜在地下水位以下工作。但對(duì)于地下水具有強(qiáng)腐蝕性的地區(qū)，則不宜使用松木樁。考慮到松木樁所能承受的沉樁沖擊力，沉樁沖擊能都在300 kg/m 以?xún)?nèi)。由于松木的組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得它具有較好的抗拉、抗壓、抗彎和抗剪四種強(qiáng)度，適用于機(jī)械施工。在利用機(jī)械施工時(shí)不同的施工工藝會(huì)造成不同的施工質(zhì)量及生產(chǎn)效率[1]。

2 松木樁復(fù)合地基的特性

采用松木樁加固的軟土地基屬于復(fù)合地基。復(fù)合地基是由天然地基土和樁體兩部分組成。松木樁復(fù)合地基同其他復(fù)合地基相比，除樁的材質(zhì)不同外，其余均有相似之處，其加固機(jī)理：一是樁體的支撐作用：松木樁復(fù)合地基以松木樁取代了與樁體體積相同的低模量、低強(qiáng)度土體，在承受外荷時(shí)，地基中應(yīng)力按樁土應(yīng)力比重新分配[2]。應(yīng)力向樁體逐漸集中，樁周土體所承受的應(yīng)力相應(yīng)減少，大部分荷載由松木樁承受。由于樁的強(qiáng)度和抗變形能力均優(yōu)于土體，故而形成后的復(fù)合地基承載力、模量也優(yōu)于原土體，從而達(dá)到減小變形，提高承載力的效果。二是擠密作用：松木樁施工時(shí)，采用錘擊打入，樁孔位置原有土體被強(qiáng)制側(cè)向擠壓，使樁周一定范圍內(nèi)的土層密實(shí)度提高，起到擠密作用。樁復(fù)合地基在施工中對(duì)樁間土體的擠密作用，使樁間土密實(shí)，從而使樁間土的承載力得到提高，壓縮性降低（見(jiàn)圖1）。

圖1 松木樁樁身

松木樁的特性：①高強(qiáng)度且密度小，具有輕質(zhì)高強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；②彈性韌性好，能承受沖擊和振動(dòng)作用；③在適當(dāng)?shù)谋ｐB(yǎng)條件下，有較好的耐久性；④結(jié)構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于加工，可制成各種形狀的產(chǎn)品；⑤松木樁具有較強(qiáng)的吸濕性和濕脹干縮性，干燥松木吸濕時(shí)，隨著吸附水的增加，松木將發(fā)生體積膨脹；⑥由于松木的組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得它具有較好的抗拉、抗壓、抗彎和抗剪四種強(qiáng)度；⑦松木樁如有缺陷易于從外表觀(guān)察，不致將有疵病的木材用于重要結(jié)構(gòu)。

3 施工方法

建筑市場(chǎng)上比較傳統(tǒng)的施工方法就是直接用挖掘機(jī)進(jìn)行拍打施工，在工程實(shí)踐中我們改良了施工方法，用夾持振動(dòng)機(jī)械施工工藝。

4 夾持振動(dòng)機(jī)械施工工藝

4.1 施工機(jī)械

夾持振動(dòng)機(jī)械采用日本產(chǎn)日立400 挖掘機(jī)為母體，外加臺(tái)灣產(chǎn)PCF400 高頻液壓機(jī)械手，通過(guò)鱷魚(yú)莢夾持連接裝置施工松木樁（見(jiàn)圖2）。

圖2 夾持振動(dòng)機(jī)械

樁頂金屬套帽：它是連接松木樁和施工機(jī)械的連接件，將機(jī)械產(chǎn)生的震頻通過(guò)樁頂金屬套帽傳送到松木樁上，利用松木樁自身的強(qiáng)度將震頻傳遞給樁周土體，將松木樁壓入土體設(shè)計(jì)標(biāo)高，達(dá)到設(shè)計(jì)要求（見(jiàn)圖3）。

圖3 樁頂金屬套帽

4.2 施工工藝

4.2.1 引孔

樁位測(cè)放后，利用引孔器引孔2 m，引孔器比松木樁小頭直徑大3 cm。引孔器上端焊一厚度為5 公分鋼板，鋼板上垂直焊接厚度為5 cm 的夾持鋼板，起到施工機(jī)械與引孔器的連接，震頻自機(jī)械發(fā)出，通過(guò)夾持鋼板傳送到引孔器上，完成引孔工作。引孔目的是防止松木樁晃動(dòng)而產(chǎn)生樁體折斷。引孔一批后開(kāi)始松木樁的施工。

4.2.2 安插松木樁至引好樁孔內(nèi)

松木樁一般長(zhǎng)度在8 m 以?xún)?nèi)，引孔結(jié)束后，由人工依次將松木樁小頭安插進(jìn)引孔內(nèi)。以便于機(jī)械施工松木樁。人為縮短松木樁的凈凌空面及長(zhǎng)徑比，以減少樁體施工時(shí)的破損程度，保證樁體的完整性（見(jiàn)圖4）。

圖4 安插松木樁至引好樁孔內(nèi)

4.2.3 松木樁施工

先將松木樁依次安放于引好的樁孔內(nèi)，機(jī)械的鱷魚(yú)夾夾持樁頂金屬套帽，樁頂金屬套帽對(duì)準(zhǔn)松木樁，將松木樁樁頭套入套帽內(nèi)，將機(jī)械震頻通過(guò)松木樁樁頂?shù)慕饘偬酌眰魉偷綐渡?，利用震頻完成松木樁的施工（見(jiàn)圖5）。樁頂金屬套帽鋼板處為松木樁樁頂標(biāo)高位置。

圖5 夾持振動(dòng)機(jī)械施工松木樁

5 兩種松木樁施工方法質(zhì)量比較

5.1 挖掘機(jī)拍打施工質(zhì)量介紹

以往松木樁施工中均根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)采用挖掘機(jī)挖斗拍打方法施工，這種方法是基于基坑圍護(hù)工程應(yīng)急搶險(xiǎn)時(shí)使用，在危險(xiǎn)坡面坡腳處臨時(shí)性施工的一種方法，即在松動(dòng)的邊坡土層中，土層摩擦力小，松木樁易于施工。但在眾多工程施工中，松木樁受土層物理力學(xué)性質(zhì)影響，施工難易程度不易控制，如遇硬塑土層而造成摩擦力增大，相應(yīng)的施工難度增加，施工效率隨之降低；受施工工藝限制無(wú)法滿(mǎn)足有樁頂標(biāo)高有要求的工程需要，且只能施工到場(chǎng)地標(biāo)高，在工程施工中有局限性，而不能滿(mǎn)足所有松木樁型的施工[3]。受松木樁本身材質(zhì)韌度的影響，施工中松木樁斷樁情況在所難免，樁頭破損嚴(yán)重。圖6、圖7為兩種施工方法資料對(duì)比照片。

圖6 傳統(tǒng)機(jī)械拍打施工方法

圖7 夾持振動(dòng)機(jī)械施工方法

5.2 夾持振動(dòng)機(jī)械施工質(zhì)量介紹

考慮到利用挖掘機(jī)施工造成的工程不利弊端，因松木樁材質(zhì)決定了樁體有較好的抗壓、抗彎和抗剪四種強(qiáng)度，可以利用機(jī)械震頻將松木樁施工至所需標(biāo)高。故在實(shí)際施工中，有意識(shí)地借鑒鋼板樁施工原理，將鋼板拉森樁施工機(jī)械逐步改進(jìn)調(diào)整成松木樁的施工機(jī)械，改機(jī)械拍打施工為振頻擠壓方式進(jìn)行施工，改進(jìn)后無(wú)論從施工效率、成樁質(zhì)量、樁身完整性、樁頂標(biāo)高控制等均有明顯改善。

6 兩種松木樁施工效率分析比較

6.1 施工效率比較

采用機(jī)械拍打施工工藝施工時(shí)，單機(jī)每天完成80 根松木樁，受施工地層原因影響且樁身及樁頭破損嚴(yán)重；而采用夾持振動(dòng)機(jī)械施工工藝施工時(shí)，單機(jī)每天完成500 根松木樁，樁身及樁頭完好，無(wú)樁身破損情況；機(jī)械效率是傳統(tǒng)施工方法的5 倍。

6.2 人員配置比較

傳統(tǒng)拍打施工工藝，施工時(shí)需要挖掘機(jī)操作手1 名，搬運(yùn)扶正松木樁樁身操作人員2 名，共需3 名操作工人；而采用夾持振動(dòng)機(jī)械施工工藝時(shí)，只需機(jī)械操作手1 名，搬運(yùn)及扶正松木樁樁身操作人員1 名，只需2 名工人即可完成工程的操作。

7 有特殊要求時(shí)：如樁頂標(biāo)高埋深較低，兩種松木樁施工工藝比較

對(duì)于有空樁段的松木樁，傳統(tǒng)的拍打工藝主要是受施工機(jī)械的原因，施工無(wú)法完成，無(wú)法將樁體繼續(xù)施工至樁頂標(biāo)高指定位置，它的樁頂標(biāo)高只能施工到場(chǎng)地地面位置，不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。而夾持振動(dòng)機(jī)械施工工藝，在樁頂金屬套帽頂部加接一段鋼管，即可完成有空樁的松木樁基礎(chǔ)施工，機(jī)械連接件可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。所以?shī)A持振動(dòng)機(jī)械施工工藝更具有松木樁樁基施工廣泛性（見(jiàn)圖8）。

圖8 施工樁頂標(biāo)高較低有空樁時(shí)機(jī)械連接件

8 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)松木樁施工的兩種工藝各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比，夾持振動(dòng)機(jī)械施工工藝以施工效率高、施工質(zhì)量好、施工周期短、施工成本低等優(yōu)點(diǎn)，在承載力要求較小的復(fù)合地基加固工程中具有更具有廣泛的施工前景和應(yīng)用。