预沉降法：解决公路路基工后沉降新工法

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　　预沉降法，即利用高频液压振动锤施工筒桩、振动取土灌注桩，作为公路铁路路基的承载桩，使路基在筒桩的施工过程中产生预沉降，汽车列车在以后的运行过程中地基不会产生沉降。该工法的效果已在高速公路路基处理过程中得到证明，虽然这项技术尚未用于铁路路基工程，但已给铁路路基处理提供了新的思路。下面，对预沉降法这一工法作一个系统阐述。

　　1　高频液压振动锤的几个特点

　　高频液压振动锤是一种环保型的桩工机械。高频液压振动锤与电动锤、柴油锤相比，它施工时振感小、噪音小，不扰民，如果配备降噪动力箱，工作时几乎无噪音，非常适合市区、人群较集中的地方和对周围有较严格限制的地方施工。

　　高频液压振动锤是一种比较轻便的桩工机械。与静压桩机相比，在相同工况条件下，高频液压振动锤全部工作质量只有静力压桩机的二十分之一，整套设备运输只需2辆中型卡车，施工时转场非常方便。

　　高频液压振动锤是一种适用地质范围广的桩工机械。高频液压振动锤分常规型、高频型、无共振型三大系列，根据地质情况和工程需要可选用不同系列、不同激振力的高频液压振动锤作为施工机械，高频液压振动锤穿透卵石层、沙层、建筑垃圾等地质层的能力很强，除了不能入岩，其它任何地质条件它都能适应。

　　高频液压振动锤是一种多功能的桩工机械。高频液压振动锤不仅可以沉拔混凝土预制管桩（PHC桩）、各类型钢板桩和钢护筒，还可作振动沉管灌注桩、薄壁防渗墙、地表压实和深层压实工程的施工，筒桩是目前在桩基础领域中，非常具有应用和推广前景的一种新型成桩工艺，用高频液压振动锤作筒桩施工，是当前一种经济、高效、环保的成桩工艺，它比当前旋挖钻机成孔的灌注桩更高效、更环保、更节能。

　　2　现浇薄壁筒桩技术简单介绍

　　现浇薄壁筒桩技术是谢庆道教授的专利，是近几年来开发成功的一种新型的桩基础新技术，因其可大量节省混凝土（一般＞50%），无泥浆污染，施工速度快捷，挤土效应相对较少，设计桩径不受限制，桩身整体质量有保证，工程造价低等优点，在高速铁路、公路软地基处理，填海及码头工程，深基坑支护，普通建筑物的基础处理等方面得到了应用。

　　现浇薄壁筒桩是指外径800～2000mm，壁厚120～250mm，中心充满地基土，现浇灌注而形成的混凝土筒形桩体。它的施工原理是：利用高频液压振动锤将双层钢护筒沉入地下，向夹层中灌入混凝土，启动振动锤拔出双层钢护筒，便形成了一根现浇薄壁筒桩。

　　筒桩主要分为单体筒桩和联体筒桩，单体筒桩主要用作承载桩，也可用于基坑支护；联体筒桩主要用于具有止水功能的挡土墙。

　　筒桩的施工过程：

　　（1）在双层钢护筒的正下方的地面上放置一环形预制体，落下振动锤，该预制体正好嵌于内外护筒之间，一方面用于固定双层钢护筒，另一方面防止土壤进入夹层。双层钢护筒的顶部利用夹持器与振动锤相联（固定）。

　　（2）启动高频液压振动锤，将双层钢护筒沉入设计深度。

　　（3）松开双层钢护筒顶部的夹持器，移开振动锤，向夹层中放入钢筋笼；振动锤落下重新夹紧双层钢护筒。（注：如果是素混凝土桩，该步骤省略）

　　（4）向双层钢护筒夹层之间灌入混凝土至设计位置，启动振动锤，边振动边拔出双层钢护筒，即形成一根筒桩。

　　3　振动取土灌注桩简单概述

　　振动取土灌注桩是利用高频液压振动锤作为成桩技术的施工机械，利用高频振动将外钢护筒沉入地下，然后将一根与外钢护筒等长、底部带了取土活门、直径略小于外钢护筒直径的取土器用高频液压振动锤沉入外钢护筒内，待土装到一定量后提出取取土器，打开取土活门倒掉，取土到设计深度后，下放钢筋笼，然后浇灌混凝土，最后拔出外钢护筒，就完成了一根振动取土灌注桩的施工。

　　4　在公路铁路工程中的应用

　　高频液压振动锤一种发展于二十世纪八十年代、成熟于九十年代的新型液压桩工机械，它依靠柴油机提供强大动力，采用高频振动来实现沉桩和拔桩作业，高频液压振动锤在德国、美国、意大利、荷兰等西方发达国家，已是技术非常成熟的一种环保、高效的工程机械，已广泛应用于社会建设的诸多领域，社会效益和经济效益显著。目前，具有大激振力的高频液压振动锤主要集中在以下国家生产：德国、美国、法国、荷兰，我国已经从上述国家引进了相当数量的液压振动锤产品，用于国内一些大型工程的建设，现在我国大型筒桩施工用的高频液压振动锤也是从上述国家进口。

　　可以说筒桩的施工是依托于高频液压振动锤的，尽管目前有用电动振动锤施工筒桩的工程实例，但由于其功率小，振感强，噪音大，一方面只能施工1000mm以下的小直径筒桩，另一方面只能在郊外施工，因此，不能充分发挥筒桩的优势。筒桩、振动取土灌注桩的外径设计得越大，其在承载力及省料方面的优势越明显。而大直径的筒桩、振动取土灌注桩施工只能依托于有强大动力的高频液压振动锤进行。

　　这种工法的施工过程如下：

　　启动高频液压振动锤，以30Hz的频率将双层钢护筒沉入所需深度；调节振动锤频率至15Hz（甚至更低至10Hz，要视此时地基的最低固有频率而定），逐渐将频率调高到20Hz（甚至更高至25Hz），此过程大约运行5～10分钟，此时，由液压振动锤产生的频率将与地基之间产生剧烈的共振反应，使地基土的颗粒获得振动能后重新排列并趋于密实固结，此时地基也发生了沉降；将混凝土注入双层钢护筒之中，以30Hz的频率将双层钢护筒拔出，即完成了一根筒桩的施工。一般情况下，完成一根筒桩的施工时间应在一个小时左右。此时，地基土已获得了全方位的预沉降处理，由于外层钢护筒直径大，对路基的影响范围广，即产生预沉降范围广，能覆盖因汽车列车运行而引起路基沉降的区域。同时，汽车列车在运行时产生的振动烈度大大低于振动锤施工时的振动烈度，因此，汽车列车在今后运行过程中路基不会产生沉降或少沉降，筒桩将满足高速铁路路基对承载力的要求；振动取土灌注桩具有筒桩在性能上的优势，它的施工过程与筒桩的施工过程基本一致，这里就不一一详细介绍。