1 前言
    我國地域遼闊，地質條件極為復雜，特別是在沿海地區及內地湖河沉積相地區存在著許多復雜的軟土地基，在這些地質條件下修建高質量的公路及建筑物都要進行軟基處理，以增加地基的穩定性及減少沉降。軟基處理方法的選擇使用對工程質量、工期和經濟效益均有重要的影響。現在軟基處理中使用的方法主要有樁基、水泥土攪拌樁、強夯法和真空預壓、超載預壓等加固方法。每種加固技術都有它的適用性和局限性。水泥土攪拌樁施工質量難以控制，加固深度也有限，且檢測量大且費用高；超載預壓方法由于軟弱地基土的強度很低，存在路堤的穩定性問題，不能快速加載，制約工程的進度，因此施工工期很長，影響了工程投資的經濟性。強夯法主要是針對透水性較強軟土的加固效果明顯，對軟粘土不適宜，對沿海地區的粘土及淤泥質土的加固處理受到了限制。
    樁基在加固軟土地基中使用由于施工速度快，可大大縮短工期，加固處理深度不受限制，適宜各種地質條件，可明顯增加路基的穩定性，提高地基的承載力和減小變形，長期以來，無論在建筑工程，還是在道路工程中，都得到普遍采用。這其中主要包括實心預制樁和現場灌注混凝土樁，以及預制混凝土管樁等。預制實心樁較現場灌注樁造價要高；現場澆筑混凝土樁單方造價較低，但也不能節省混凝土材料，從根本上看，現場澆筑混凝土實心樁的造價并未得到根本的降低。為此，又發展了預制混凝土管樁，該樁型的單方混凝土提高承載力較實心混凝土樁有了較大的提高。但預制混凝土管樁的使用需要在工廠預制，預制混凝土管樁從形式上是節省了材料，但考慮到運輸和施工等因素，又必須加入了大量的鋼筋以增加強度抵抗施工可能帶來的破壞性，從而增加了造價，故地基加固成本較高。因此，尋求使用較少的混凝土方量，以實現造價低、承載力高，并且地基的穩定性增加明顯的新樁型成為巖土工程界的迫切需要解決的問題。正是考慮到實心樁及預制管樁的不足，考慮到實心樁及預制管樁的不足，河海大學開發了高效經濟的現場澆筑混凝土薄壁管樁軟土地基加固專利技術(ZL 01273182.X)和施工工藝(CN 1367296A)，達到了造價低、承載力高、地基的穩定性增加和地基沉降降低等明顯目的。
    2 技術原理
    振動沉模現澆混凝土管樁技術采取振動沉模自動排土現場灌注混凝土而成管樁，具體步驟是依靠沉腔上部錘頭的振動力將內外雙層套管所形成的環形腔體在活瓣樁靴的保護下打入預定的設計深度，在腔體內現成澆注混凝土，之后振動拔管，在環形域中土體與外部的土體之間便形成混凝土管樁。在形成復合地基時，為了保證樁與土共同承擔荷載，并調整樁與樁間土之間豎向荷載及水平荷載得分擔比例以及減少基礎底面的應力集中問題，在樁頂設置褥墊層，從而形成現澆薄壁管樁復合地基。振動沉模大直徑現澆管樁動力設備是振動錘，振動錘的兩根軸上各裝有偏心塊，由偏心塊產生偏心力。當兩軸相向同速運轉，橫向偏心力抵消，豎向偏心力相加，使振動體系產生垂直往復高頻率振動。振動體系具有很高的質量和速度，產生強大的沖擊動量，將環形空腔模板迅速沉入地層。腔體模板的沉入速度與振錘的功率大小、振動體系的質量和土層的密度、粘性、粒徑有關。振動體系的豎向往復振動，將腔體模板沉入地層。當激振力R大于以下三種阻力之和：刃面的法向力N的豎向分力、刃面的摩擦力F的豎向分力，腔體模板周邊的摩阻力P的合力時(見圖1)，模板即能沉入地層；當R與N、F、P豎向分力平衡時或達到預定深度時，則模板停止下沉。由于腔體模板在振動力作用下使土體受到強迫震動產生局部剪脹破壞或液化破壞，土體內摩擦力急劇降低，阻力減小，提高了腔體模板的沉入速度。同時擠壓、振密作用使得環形腔體模板中土芯和周邊一定范圍內的土體得到密實。該成樁機理為：
    （1）模板作用。在振動力的作用下環形腔體模板沉入土中后澆注混凝土；當振動模板提拔時，同時混凝土從環形腔體模板下端注入環形槽孔內，空腹模板起到了護壁作用，因此不會出現縮壁和塌壁現象。從而成為造槽、擴壁、澆注—次性直接成管樁的新工藝，保證了混凝土在槽孔內良好的充盈性和穩定性。
    （2）振搗作用。環形腔體模板在振動提拔時，對模板內及注入槽孔內的混凝土有連續振搗作用，使樁體充分振動密實。同時又使混凝土向兩側擠壓，管樁壁厚增加。
    （3）擠密作用。振動沉模大直徑現澆混凝土薄壁管樁在施工過程中由于振動、擠壓和排土等原因，可對樁間土起到一定的密實作用。擠壓、振密范圍與環形腔體模板的厚度及原位土體的性質有關。
    3 振動沉模現澆薄壁管樁施工機具設備
    施工機具的主要技術性能要求：（1）沉樁深度達到25m以上；（2）樁徑為1000 ~ 1500mm；（3）管樁壁厚100~150mm；（4）混凝土可多次加料；（5）提升力達到30t，壓樁力加上高頻振動荷載達到100t。
    根據以上要求設計了振動套管成模大直徑現澆管樁機具，如圖2所示。設備基本組成包括：?底盤（含卷揚機等）；?龍門支架；?振動頭；?鋼質內外套管空腔結構；…活瓣樁靴結構；?成模造漿器等；?混凝土分流器。
    4 振動沉模現澆薄壁管樁施工工藝及要點
    （1）施工流程
    施工進場 → 現場裝配 → 樁機就位 → 振動沉管 →澆注混凝土 → 振動拔管 → 移機
    （2）施工要點
    （a）為保證在含地下水地層中應用現澆管樁的質量，保證在成樁過程中地下水、流砂、淤泥不自樁靴進入管腔，澆筑采用二步法工藝，即在成樁管下到地下水位以上即進行第一次澆筑，將樁靴完全封閉，然后繼續下到設計深度后進行第二次澆筑成樁。
    （b）為保證樁與樁之間在成樁過程中不互相影響，施工順序采用隔孔隔排施工工序。
    （c）如遇到較硬夾層，可利用專門設計的成模潤滑造漿器在沉樁過程中注入泥漿。
    （d）內外管應鎖定后方可起吊裝配；
    （e）混凝土應以細石料為主，可以適當摻入減水劑，以利于腔體中砼流動性較好；
    （f）在遇到砂性土層時，宜放慢上提的速度，軟土層速度一般可在1～3min/m。