[摘 要] 本文对混凝土预制桩的锤击法、静力压桩法、振动法和水冲法等几种沉桩方法进行探讨。

[关键词] 预制桩 沉桩 方法

混凝土预制桩的沉桩方法有锤击法、静力压桩法、振动法和水冲法等。本文对混凝土预制桩的锤击法、静力压桩法、振动法和水冲法等几种沉桩方法进行探讨。

一、锤击法

锤击法是利用桩锤的冲击克服土对桩的阻力，使桩沉到预定深度或达到持力层。这是最常用的一种沉桩方法。

1．打桩设备

打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。

(1)桩锤

桩锤是对桩施加冲击，将桩打人士中的主要机具。桩锤主要有落锤、蒸汽锤、柴油锤和液压锤，目前应用最多的是柴油锤。

①落锤落锤构造简单，使用方便，能随意调整落锤高度。轻型落锤一般均用卷扬机拉升施打。落锤生产效率低、桩身易损失。落锤重量一般为0.5—1.5t，重型锤可达数吨。

②柴油锤柴油锤利用燃油爆炸的能量，推动活塞往复运动产生冲击进行锤击打桩。柴油锤结构简单、使用方便，不需从外部供应能源。但在过软的土中由于贯入度过大，燃油不易爆发，往往桩锤反跳不起来，会使工作循环中断。另一个缺点是会造成噪音和空气污染等公害，故城市中施工受到一定限制。柴油锤冲击部分的重量有2.0t，2.5t，3.5t，4.5t，6.0t，7.2t等数种。每分钟锤击次数约40～80次。可以用于大型混凝土桩和钢管桩等。

③蒸汽锤蒸汽锤利用蒸汽的动力进行锤击。根据其工作情况又可分为单动式汽锤与双动式汽锤。单动式汽锤的冲击体只在上升时耗用动力，下降靠自重；双动式汽锤的冲击体升降均由蒸汽推动。蒸汽锤需要配备一套锅炉设备。

单动式汽锤的冲击力较大，可以打各种桩，常用锤重为3～10t。每分钟锤击数为25～30次。

双动式汽锤的外壳(即汽缸)是固定在桩头上的，而锤是在外壳内上下运动。因冲击频率高(100～200次／min)，所以工作效率高。它适宜打各种桩，也可在水下打桩并用于拔桩。锤重一般为0.6～6t。

④液压锤液压锤是一种新型打桩设备，它的冲击缸体通过液压油提升与降落。冲击缸体下部充满氮气，当冲击缸下落时，首先是冲击头对桩施加压力，接着是通过可压缩的氮气对桩施加压力，使冲击缸体对桩施加压力的过程延长，因此每一击能获得更大的贯入度。液压锤不排出任何废气，无噪音，冲击频率高，并适合水下打桩，是理想的冲击式打桩设备，

但构造复杂，造价高。

用锤击沉桩时，为防止桩受冲击应力过大而损坏，应力求采用“重锤轻击”。如采用轻锤重击，锤击能很大一部分被桩身吸收，桩不易打人，而桩头容易打碎。锤重可根据土质、桩的规格等进行选择，如能进行锤击应力计算则更为科学。

(2)桩架

桩架是支持桩身和桩锤，在打桩过程中引导桩的方向，并保证桩锤能沿着所要求方向冲击的打桩设备。桩架的形式多种多样，常用的通用桩架(能适应多种桩锤)有两种基本形式：种是沿轨道行驶的多能桩架；另一种是装在履带底盘上的桩架。

(3)动力装置

动力装置的配置取决于所选的桩锤。当选用蒸汽锤时，则需配备蒸汽锅炉和卷扬机。

2．打桩施工

打桩前应做好下列准备工作：清除妨碍施工的地上和地下的障碍物，平整施工场地；定位放线；设置供电、供水系统；安装打桩机等。

桩基轴线的定位点及水准点，应设置在不受打桩影响的地点，水准点设置不少于2个。在施工过程中可据此检查桩位的偏差以及桩的入土深度。

二、静力压桩

静力压桩是利用静压力将桩压入土中，施工中虽然仍存在挤土效应，但没有振动和噪音，适用于软弱土层和邻近有怕振动的建(构)筑物的情况。

静力压桩机有机械式和液压式之分，目前使用的多为液压式静力压桩机，压力可达5000kN。

压桩一般是分节压入，逐段接长。为此，桩需分节预制。当第一节桩压人土中，其上端距地面2m左右时将第二节桩接上，继续压入。对每一根桩的压入，各工序应连续。

如初压时桩身发生较大移位、倾斜；压人过程中桩身突然下沉或倾斜；桩顶混凝土破坏或压桩阻力剧变时，应暂停压桩，及时研究处理。

三、水冲法

射水沉桩方法可与锤击(或振动)法同时使用，具体选择应视土质情况：在砂夹卵石层或坚硬土层中，一般以射水为主，以锤击或振动为辅，在粉质粘土或粘土中，为避免降低承载力，一般以锤击或振动为主，以射水为辅，并应适当控制射水时间和水量。下沉空心桩，一般用单管内射水。当下沉较深或土层较密实时，可用锤击或振动，配合射水；下沉实心桩，将射水管对称地装在桩的两侧，并能沿着桩身上下自由移动，以便在任何高度上射水冲土。必须注意，不论采取何种射水施工方法，在沉入最后阶段1～1.5 m至设计标高时，应停止射水，用锤击或振动沉入至设计深度，以保证桩的承载力。

射水沉桩的设备包括：水泵、水源、输水管路和射水管。射水管内射水的长度(L)应为桩长(L1)、射水嘴伸出桩尖外的长度(L2)和射水管高出桩顶以上高度(L3)之和，即L＝L1+ L2+ L3。射水管的水压与流量根据地质条件、桩锤或振动机具、沉桩深度和射水管直径、数目等因素确定，通常在沉桩施工前经过试桩选定。

射水沉桩的施工要点是：吊插桩时要注意及时引送输水胶管，防止拉断与脱落；桩插正立稳后，压上桩帽桩锤，开始用较小水压，使桩靠自重下沉。初期控制桩身下沉不应过快，以免阻塞射水管嘴，并注意随时控制和校正桩的垂直度。下沉渐趋缓慢时，可开锤轻击。沉至一定深度(8～10m)已能保持桩身稳定度后，可逐步加大水压和锤的冲击动能。沉桩至距设计标高一定距离(1～1.5m)停止射水，拔出射水管，进行锤击或振动，使桩下沉至设计要求标高。

四、振动法

振动法是利用振动锤沉桩，将桩与振动锤连接在一起，振动锤产生的振动力通过桩身带动土体振动，使土体的内摩擦角减小、强度降低而将桩沉入土中。该方法在砂土中施工效率较高。

五、水中沉桩

在桥梁基础施工进行水中沉桩时，当河流水浅时，一般可搭设施工便桥或脚手架，在其上安置桩架进行水中沉桩施工。在较宽阔较深的河流中，可将桩架安放在浮体上或使用专用沉桩船进行水中沉桩。

沉桩船的桩架可以前俯或后仰30°左右，用于沉设斜桩。当沉桩船的桩架前倾小于10°时，可用来吊桩。由于桩架结构坚固，可兼用作起重机，最大起重力可达800kN。沉桩船的桩架为适应桩长的需要，可从上部或中部接高5～7m，最高的桩架达52m，可一次下沉40m的长桩。

有的沉桩船在桩架上端与龙门梃上部装置菱形(铰接)：“鸟嘴”，当桩位在岸边或浅水处沉桩船吃水过深不能接近时，可将整个桩架向前倾斜，龙门梃下端即从桩架支向前面垂直吊于桩位之上进行沉桩，龙门梃伸出船首的最大伸距可达12m。

参考文献：

[1]宁仁岐.建筑施工技术.北京：高等教育出版社,2002.

[2]张厚先.建筑施工技术.北京：机械工业出版社,2004.