浅析黄浦江滨江贯通工程中高频免共振技术应用

陈大治

摘要：共振是一种物理现象，在人们的工作生活中也常有发生，也常常带来一定的危害。在桩基础施工过程中也有可能产生共振，本文通过实际工程介绍一种桩基工程施工过程高频免共振技术的应用。以供参考。

关键词：共振；液压免共振锤；钢管桩

引言

共振现象简单来说，当一个体系被外部刺激所产生的强制振动，当外部刺激的频率与系统的频率相近时，强制振动的幅度会很大，这就是所谓的共振。在桩基的建设中，也会发生共振现象。由于共振共振发生会产生危害，文章以一例实例进行阐述，本文通过某工程介绍一种高频免共振施工工艺施工过程。

1 工程概况

本项目建设基地位于上海市浦东新区黄浦江东岸，东至世博大道，南至世博公园，西至黄浦江，北至南码头地块。现状施工场地内包括消防中队、雨水泵站、月子中心及婚庆中心以及南码头轮渡站，另有需要拆除的雨污水泵站、海事中心、卡丁车场，场地西侧为黄浦江防汛墙。由于该工程的基坑边界是在原来的建筑物的范围之内，所以有污水管道，雨水，通信等市政管线均在基坑开挖影响范围内

2 关键工序与控制要点

（1）精度控制：拟采用100t汽车吊配合地面矫正架进行钢管桩的垂直度矫正，两台经纬仪控制沉桩垂直度，精密水准仪控制标高。

（2）焊接及质量检测：桩节间的焊接采用一体化效果良好的钢衬垫熔透焊，施焊人员根据焊接工艺评定要求配备（2人）。现场设置防风防雨棚，满足CO2气体保护焊作业条件。

（3）标高控制：本工程钢管桩沉桩原理与常规锤击法沉桩原理不同，本次钢管桩以桩顶、桩底标高控制为主（30m桩顶标高及桩底标高分别为：2.214m、-27.876；40m桩顶标高及桩底标高分别为：3.50m、-36.5）。

3设备选型

本工程由于施工区域多数地段有填土覆盖，滨江地区下层淤泥质土体强度低；厚度较大，天然地基不能满足桥位的荷载要求，不宜采用浅基础，所以基础部分采用钢管桩，单根直径1200mm，分俩节（分别为16m和24m），主要用于桥墩以及桥台基础。锤桩设备采用70RF高频液压免共振锤，它是世界上最大的液压免共振锤。主要设备采用100T汽车吊和ICE70RF振动锤。

4 该项目高频免共振施工工艺

4.1 桩位放样

4.1.1 一级测量控制网交接

利用测绘院所提供构建的测量控制网系统，业主将对控制网进行现场踏勘，并与施工单位办理好控制网交接手续。

4.1.2 二级控制网点布设及复测

从一级测量控制站点引测，建立二级坐标控制网，设置3点（一定要在通视范围内），将三个点设置在不受打桩区域影响的防洪通道或其他建筑物上，并用环形道钉进行敲击。在施工过程中，要进行二次控制网的复测，在测量结果不符合要求的情况下，要进行二次控制点的重新定位。各控制点必须按工程要求进行加密工作。

4.1.3 桩位放样

用全站仪按二级控制网点放出每一根桩位，偏差不超过10毫米。在桩位上，要用木桩等其他物质作好标志，并用红色油漆刷上，把白灰洒在四周，放样复查要在监理单位审核之后再进行，并办理好放样复核手续后之后才能进行施工，在施工过程中，要对已经测放的桩位进行保护。在桩机运行和吊装过程中，应注意避免与样品桩发生一些碰撞，并定期对桩位进行检查，减少挤土效应对桩位产生的影响。

4.1.4 水准点引测

根据测绘研究院给出的初始水准点进行引测，将其设置在不容易受建筑影响的结构上，或设置在远离建筑的防洪通道上。在现场设置水准，原则上是按同一标高控制，确实由于工地高低差异的原因，可以对引测水准点的标高进行适当的调整，不过，原本的水准点不能被保存，否则会出现错误，混淆，造成标高的控制问题。在引测工作完成后，必须经监理人员验收，验收合格后才能使用。

4.2 振动锤就位

桩机进入工地后，按施工程序安装、调试，并按施工程序进行定位。到位后，对桩的定位进行校正，用100t履带吊调整振动锤位置。

4.3 喂桩

起吊钢管桩的时候，使用的是自动提桩设备及50t的汽车吊，利用钢丝绳来将钢管桩吊起，并使用自动提桩设备来帮助准确地喂桩。

4.4 振动沉桩

（1）在进行第一节桩插桩的时候，应使桩身头部与地面上的桩位标识点对齐，并使两台经纬仪交叉成90度，以便观测到整个桩身的垂直度。

（2）垂直度的控制分为两个步骤，首先要对桩机机体进行检查，直到达到所需的垂直度为止。其次利用经纬仪观测桩的垂直度，确保桩桩插入时的垂直度不大于0.5%；

（3）对第一节桩的沉桩质量要进行严格的控制，对沉桩过程中的桩身变化要进行仔细观察，如果出现了偏差和倾斜，要及时的进行分析，并采取相应的对策进行修正。如果桩体发生了大的移动，或者出现了明显的移动，就需要将其尽快拔出，并进行样桩的重新测设以及重新插桩。

（4）启动振动锤，当振动锤的旋转速度达到规定的速度时，即可进行振设钢管桩的施工。在振设时，应密切注意振动锤的油压和振幅的变化，并注意控制沉桩的速度和质量。

4.5 钢管桩分段焊接

（1）焊接方式为CO2气体保护焊，焊接材料为实芯焊丝，在对管桩进行焊接之前，首先要将桩端接头上的泥渣和铁锈清理掉，使其表面保持干净。

（2）下节沉到离地面0.5~0.8m时，不再继续沉桩，焊接好内衬环及在下节桩桩头上焊好两个匹配板，然后吊上节桩。

（3）在上下节桩对准之后，用测角仪或经纬仪找到上节桩的角度，满足要求之后，在必要的时候，在端板焊口处进行除锈。

（4）上下节桩接头处如果存在间隙，采用斜铁片垫实并与桩焊接牢固。

（5）焊缝焊好后，焊接工人应将焊接处的焊渣敲掉，以进行自我检查，自检通过后，由质量员和监理确认后，才能进行施打；而且要作好电焊隐蔽记录。

（6）焊接接口电焊结束后自然冷却时间应不少于15分钟。

4.6 桩孔临时封闭

沉桩完成后，在桩孔洞周圈设置临边围护，四周设置防护栏杆（钢管扣件），并张设安全网进行隔离。钢管横杆及栏杆柱均采用(1)48╳3.5mm的管材、扣件或电焊固定。

4.7 单桩沉桩时间安排

钢管桩采用一~两节，φ800mm单根长度（30m），φ1200mm每节长度为24m、16m。施工前在桩点位置挖坑，并在坑内对桩位进行定位标记。

4.8 高频免共振锤打桩过程

打桩过程中，采用俩台履带吊同时作业，用150T履带吊起吊免共振锤，50T履带吊利用钢丝绳将第一节钢管桩吊起，待免共振锤的自动提桩设备夹住钢管桩后，松开钢丝绳并将钢管桩移到桩位点。喂桩过程中，只需用两台互相交叉成90°的经纬仪对桩身垂直度随时进行调整即可。

待第二节桩焊接并进行超声波探伤检测完成后，用同样方法对第二节桩进行喂桩即可。

4.9高频免共振的机理

一般的振动锤打桩过程中必然会经过俩次土壤共振频率范围，而免共振锤则不同，在其内部，使用了两组偏心块在相同相位角的激振力抵消的方法，每组4个，并且偏心块的大小、质量、密度完全相同，这样就可以确保上下两组偏心块在高速转动的同时，在任何相位角的情况下，都可以维持上下偏心块的激振力正好相互抵消。在震动的频率远大于地面固有振动的情况下，系统会自动调整两组偏心块的相位角错位，从而产生激振力，这样就可以很巧妙的避开了土壤共振频率，从而达到免共振的效果。

5 结语

免共振技术的实现可谓是锦上添花，既能够保证工程的正常施工，又能将对周围土壤以及地基的影响降到最低。尤其对于周围建筑物较多的施工环境下，高频免共振施工工艺能最大化的减少对周围建筑物的影响，相信在不久的将来，免共振技术会广泛运用于其他工程中。通过本工程高频免共振工艺的应用，笔者认为在工程施工过程中要充分考虑共振可能带来的影响，监理应在工程实践中加强对相关知识、技术的学习，不断提升监理业务水平，从监理角度最大化为业主提供有价值的服务。

参考文献：

[1]徐军彪.钢管桩高频免共振沉桩在桥基施工中的应用[J].建筑施工.2017.