淺析松木樁的施工方法

朱桂行

江蘇地質(zhì)基樁工程公司，中國·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菌對其的腐蝕，所以該樁型適宜在地下水位以下工作。但對于地下水具有強腐蝕性的地區(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 以內(nèi)。由于松木的組織結(jié)構(gòu)特點，使得它具有較好的抗拉、抗壓、抗彎和抗剪四種強度，適用于機械施工。在利用機械施工時不同的施工工藝會造成不同的施工質(zhì)量及生產(chǎn)效率[1]。

2 松木樁復合地基的特性

采用松木樁加固的軟土地基屬于復合地基。復合地基是由天然地基土和樁體兩部分組成。松木樁復合地基同其他復合地基相比，除樁的材質(zhì)不同外，其余均有相似之處，其加固機理：一是樁體的支撐作用：松木樁復合地基以松木樁取代了與樁體體積相同的低模量、低強度土體，在承受外荷時，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。由于樁的強度和抗變形能力均優(yōu)于土體，故而形成后的復合地基承載力、模量也優(yōu)于原土體，從而達到減小變形，提高承載力的效果。二是擠密作用：松木樁施工時，采用錘擊打入，樁孔位置原有土體被強制側(cè)向擠壓，使樁周一定范圍內(nèi)的土層密實度提高，起到擠密作用。樁復合地基在施工中對樁間土體的擠密作用，使樁間土密實，從而使樁間土的承載力得到提高，壓縮性降低（見圖1）。

圖1 松木樁樁身

松木樁的特性：①高強度且密度小，具有輕質(zhì)高強的優(yōu)點；②彈性韌性好，能承受沖擊和振動作用；③在適當?shù)谋ｐB(yǎng)條件下，有較好的耐久性；④結(jié)構(gòu)造簡單，易于加工，可制成各種形狀的產(chǎn)品；⑤松木樁具有較強的吸濕性和濕脹干縮性，干燥松木吸濕時，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，使得它具有較好的抗拉、抗壓、抗彎和抗剪四種強度；⑦松木樁如有缺陷易于從外表觀察，不致將有疵病的木材用于重要結(jié)構(gòu)。

3 施工方法

建筑市場上比較傳統(tǒng)的施工方法就是直接用挖掘機進行拍打施工，在工程實踐中我們改良了施工方法，用夾持振動機械施工工藝。

4 夾持振動機械施工工藝

4.1 施工機械

夾持振動機械采用日本產(chǎn)日立400 挖掘機為母體，外加臺灣產(chǎn)PCF400 高頻液壓機械手，通過鱷魚莢夾持連接裝置施工松木樁（見圖2）。

圖2 夾持振動機械

樁頂金屬套帽：它是連接松木樁和施工機械的連接件，將機械產(chǎn)生的震頻通過樁頂金屬套帽傳送到松木樁上，利用松木樁自身的強度將震頻傳遞給樁周土體，將松木樁壓入土體設(shè)計標高，達到設(shè)計要求（見圖3）。

圖3 樁頂金屬套帽

4.2 施工工藝

4.2.1 引孔

樁位測放后，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，起到施工機械與引孔器的連接，震頻自機械發(fā)出，通過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而產(chǎn)生樁體折斷。引孔一批后開始松木樁的施工。

4.2.2 安插松木樁至引好樁孔內(nèi)

松木樁一般長度在8 m 以內(nèi)，引孔結(jié)束后，由人工依次將松木樁小頭安插進引孔內(nèi)。以便于機械施工松木樁。人為縮短松木樁的凈凌空面及長徑比，以減少樁體施工時的破損程度，保證樁體的完整性（見圖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)，機械的鱷魚夾夾持樁頂金屬套帽，樁頂金屬套帽對準松木樁，將松木樁樁頭套入套帽內(nèi)，將機械震頻通過松木樁樁頂?shù)慕饘偬酌眰魉偷綐渡?，利用震頻完成松木樁的施工（見圖5）。樁頂金屬套帽鋼板處為松木樁樁頂標高位置。

圖5 夾持振動機械施工松木樁

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)驗采用挖掘機挖斗拍打方法施工，這種方法是基于基坑圍護工程應(yīng)急搶險時使用，在危險坡面坡腳處臨時性施工的一種方法，即在松動的邊坡土層中，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；受施工工藝限制無法滿足有樁頂標高有要求的工程需要，且只能施工到場地標高，在工程施工中有局限性，而不能滿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，樁頭破損嚴重。圖6、圖7為兩種施工方法資料對比照片。

圖6 傳統(tǒng)機械拍打施工方法

圖7 夾持振動機械施工方法

5.2 夾持振動機械施工質(zhì)量介紹

考慮到利用挖掘機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、抗彎和抗剪四種強度，可以利用機械震頻將松木樁施工至所需標高。故在實際施工中，有意識地借鑒鋼板樁施工原理，將鋼板拉森樁施工機械逐步改進調(diào)整成松木樁的施工機械，改機械拍打施工為振頻擠壓方式進行施工，改進后無論從施工效率、成樁質(zhì)量、樁身完整性、樁頂標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

采用機械拍打施工工藝施工時，單機每天完成80 根松木樁，受施工地層原因影響且樁身及樁頭破損嚴重；而采用夾持振動機械施工工藝施工時，單機每天完成500 根松木樁，樁身及樁頭完好，無樁身破損情況；機械效率是傳統(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，施工時需要挖掘機操作手1 名，搬運扶正松木樁樁身操作人員2 名，共需3 名操作工人；而采用夾持振動機械施工工藝時，只需機械操作手1 名，搬運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：如樁頂標高埋深較低，兩種松木樁施工工藝比較

對于有空樁段的松木樁，傳統(tǒng)的拍打工藝主要是受施工機械的原因，施工無法完成，無法將樁體繼續(xù)施工至樁頂標高指定位置，它的樁頂標高只能施工到場地地面位置，不能滿足設(shè)計要求。而夾持振動機械施工工藝，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，機械連接件可以滿足設(shè)計要求。所以夾持振動機械施工工藝更具有松木樁樁基施工廣泛性（見圖8）。

圖8 施工樁頂標高較低有空樁時機械連接件

8 結(jié)語

通過對松木樁施工的兩種工藝各項指標對比，夾持振動機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，在承載力要求較小的復合地基加固工程中具有更具有廣泛的施工前景和應(yīng)用。