静压植入工法螺旋钻辅助工法应用
静压植桩机应用案例
静压植入工法螺旋钻辅助工法应用案例
河谷汉江大桥
摘 要
摘要: 本文结合河谷汉江大桥工程实践，针对大直径卵石层和致密砂岩的地质，采用螺旋钻静压施工钢板桩的技术，保证了工程质量及施工安全，为今后大直径卵石层和致密砂岩钢板桩施工积累了宝贵经验。
关键词: 大直径卵石层；致密砂岩；螺旋钻辅助；静压植入工法；施工方法
湖北省交通重点项目河谷汉江公路大桥及接线工程路线全长11.563公里，总投资12.629亿元，采用PPP模式投资建设，建设期3年半，运营期30年。项目建成后，老河口和谷城两地城区距离将拉近至10公里左右，车程缩短至10分钟，可有效带动河谷两地沿江空间开发， 促进两地相向发展、深度融合，形成新的区域增长极。预计2022年项目建成通车。
河谷汉江大桥全长4701.5m，控制性工程为跨度110+200+110m的矮塔斜拉桥，在围堰施工方案策划伊始，确定在今年汛期前墩身施工“抢出”水面这一关键节点。该大桥主墩基础区域覆盖有3-5m厚松散的大直径卵石层和致密砂岩，在国内实属罕见，带来了围堰结构形式比选、施作困难、易渗漏水等一系列难题。
静压植桩机应用了与各类传统型打桩机完全不同的桩基贯入工艺机理。静压植桩机采用的是通过夹住数根已经压入地面的桩（完成桩），将其拔出阻力作为反力，利用静载荷将下一根桩压入地面的“压入机理”。日本技研制作所研发的静压植桩机在全球首次成功地将该原理付诸于实用，成功实现了小型化机器同样可以发挥强大能力的目的，并形成了技术成熟可靠的环保型压入工法（The Press-in Method）。多年来，该工法对日本及世界各国的都市化进程做出了卓越贡献。
实际工程应用中，要根据地质条件来选定最适当的压入工法及相应的设备型号。一般情况下，对于标准贯入试验N值为25 以下比较软弱的地层，可仅利用静载荷压入，即“单独压入法”；当N值超过25时，采用高压射水的“水刀并用压入法”或者“螺旋钻装置并用压入法”。
传统引孔+振动沉桩工艺
施工工序：引孔→回填→导向架施工→沉桩
工艺特点：
①工序多，需要设备多；
②引孔工期长，引孔易偏钻，为解决偏钻可能需要多种引孔设备或增加护筒，增加引孔的造价；
③引孔孔径大，对周边环境影响大，易引起钢栈桥的沉降。
静压植桩机工艺
对于岩石地质，静压植桩机将预掘工法和静压合二为一，边掘进边静压，特点如下：
①工序简单，掘进、回填、植桩功能在同一台设备上体现；
②由于其独特的静压工艺，无需设置导向架；
③对周边环境影响小，施工过程无振动无噪音。同时掘进孔径和桩型完美匹配，加自带回填功能，最大限度减少排土量，减少对周边环境的影响。
“类似大粒径卵石层和致密砂岩的地质条件，主要成因系当地‘两淘’（淘金、淘沙），它的特点是不但桩基施工时旋挖钻的钻孔困难，围堰漏水风险很大，仅防水堵漏这一项工作就会大大的延误工期。项目团队经过多方研讨，组织协作队伍与项目技术团队共同开展技术攻关，现场经过多次插打工法试验后，决定采用静压植桩机进行主墩的钢板桩围堰施工。
静压植桩技术采用液压静载压入桩基贯入工艺机理，具有小型化、无振动、无噪音优点。在项目具体实施过程中，因地质、水文情况复杂，在卵石地层中钻进十分艰难，尤其是钻杆钻头等机械设备磨损严重。在前期施工阶段主桥23#桩的一根钢板桩甚至花费了几天时间都无法钻进突破，为了解决这个问题，项目部动先后尝试了潜水员配合清理表层卵石、组织日本机械专家远程指导、采用长臂挖机分段分区域清理等手段多管齐下，才啃下这块难啃的骨头。
采用这些“笨办法”，钢板桩的植入始终无法进行常态化施工，项目技术团队又展开技术攻关。通过不断的摸索和改进不同阶段静压机的置入速度和压力，发现静压法的优势在砂泥岩中发挥明显，只需将河床表面大块卵石覆盖层清理后即可发挥其优点。经过多方研讨，最终决定采用仅仅引孔卵石层，不扰动砂层和静压植桩技术相结合，既排除了卵石层难以插打的困难，又确保不扰动桩底基岩。采用这种工艺手段，除去焊接及起吊架设等正常作业外，钢板桩单桩突破漂石层施工平均时间在20分钟左右，单根桩的植桩完成时间大约为70分钟，大大加快了钢板桩的插打进度，同时大幅降低机械设备的耗损。
多措并举，项目团队克服水下“排雷”困难，一根根钢板桩扎进地层中仿佛一根根顽强的“钢钉”，这一根根的“钢钉”一字排开形成了一堵“钢墙”，同时在内部设三道结实的钢支撑控制变形，这样一个坚固的“钢桶”就建成了，有了“钢桶”的防护，水中的承台和部分墩身施工就可以大展拳脚了。
河谷大桥23#围堰
河谷大桥24#围堰
现场航拍视频
施工技术的创新离不开设备的创新，设备的改良是根本，静压植桩机就是一种对设备的创新。因为这种设备的独特工艺，使得静压植桩机解决了很多钢板桩施工难题。静压植桩机正凭借其独特的工艺，越来越广泛的被使用。
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GIKEN静压植入工法介绍视频