静压植桩机——全新的环保型桩基施工设备
从20世纪60年代开始，随着日本经济进入高速发展期，各类基础设施工程建设中桩基工程施工所带来的的振动和噪音等建设公害问题引起了社会各界的高度关注。为此，日本政府相继颁布了公害防治基本法(1967年)、噪音管制法(1968年)以及振动管制法(1976年)。为有效解决桩基工程施工所造成的振动和噪音等建设公害问题，日本技研制作所于1975年成功研制开发出了无振动、无噪音的液压式压拔桩机，即静压植桩机。目前，日本技研制作所研发生产的静压植桩机已形成了系列化产品，可适用各种不同的地质和环境工况条件，在日本及世界各国得到了广泛应用。
日本技研静压植桩机施工技术近年来已引入我国，在解决各种特殊复杂施工环境下桩基工程施工及施工环保问题方面发挥了独特的作用，产生了良好的社会效益。
静压植桩机压入机理
静压植桩机压入机理
传统的动能打桩机就是利用冲击力将桩贯入地层的桩工机械。按照桩锤动力来源不同，常见的打桩设备有落锤打桩机、汽锤打桩机、柴油锤打桩机、液压锤打桩机等。
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。利用与地球成为一体化的反力，实现了小型化机器同样可以发挥强大能力的目的。经过多年的实践，利用该原理发展成熟的环保型压入工法（The Press-in Method），不仅对日本的都市化进程做出了贡献，而且被广泛应用于包括中国在内的世界30多个国家与地区的相关工程中。
“建设五大原则”是指任何建筑工程都必须从大众的观点出发，实现建设工程应有面貌的基本原则，即环保性、安全性、快速性、经济性、文化性形成相互协调和谐的关系。压入工法在任何施工条件下都严格遵循该五大原则。
不同压入工法的选用
通常根据地质条件来选定最适当的压入工法。对于标准贯入试验N值为25以下比较软弱的地层，可利用静载荷压入，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”。
根据地质条件选择压入工法
水刀并用压入法---该工法适用于N值为25～50的较硬地层，通过向压入桩前端的地层喷射高压水，使土体颗粒之间的间隙水压瞬间变高，土体颗粒变得容易移动，从而降低桩端阻力。同时，还可以减轻桩的周边摩擦阻力与锁口间阻力，利用较小的压入力进行压入，还可以防止桩的损伤。喷射的水量可以按照施工状况进行调整，将对地层的影响控制在最小范围，实现高效率的压入施工。
静压植桩机适用桩材
螺旋钻装置并用压入法---该工法在砂砾、卵石层或岩层等坚硬地层中，利用技研独创的“除芯理论”在压入的同时通过螺旋钻钻掘来降低贯入阻力，从而实现压入作业。与静压植桩机主体联动的“螺旋钻装置”最小限度地钻掘桩前端正下方的地层，在抑制压力球根发生的同时，将桩贯入地中。由于排土量少，所以不会破坏周边地层，能够迅速地构筑具有强大支持力的完成桩。此工法可适用于泥岩、砂岩、花岗岩等的软岩Ⅰ、软岩Ⅱ以及中硬岩层。
静压植桩机应用于高级公寓扩建工程
旋转切削压入法---该工法不仅可以克服卵石层或岩层等坚硬地质，还可以在有漂石或钢筋混凝土结构物等地下障碍物的条件下实现旋转切削压入施工。该压入技术极大地拓宽了压入工法的适用范围。使用“旋入式静压植桩机”旋转前端装有钻齿的钢管桩，切削贯通地中障碍物进行压入。该工法除具有压入原理的无振动、无噪音等施工优点之外，通过使用桩端的特殊钻齿，实现了最小限度的切削，有效地控制了排土量，对环境的影响控制到最小范围。在实现了环保施工的同时还抑制了桩的偏芯和变形，构筑成为高可靠性、高精度的完成桩。
静压植桩机适用桩材
静压植桩机压入工法可以适用于各式各样形状和材质的桩材，并具有以下几方面特点:
1) 利用在工厂生产的高质量的桩材，完成具有高可靠性的连续壁。
2) 可根据现场的需要改变断面和长度，实现经济合理的施工。
3) 快速施工大幅缩短工期。
4) 具有高止水性，即使是在水中、地下水位高或软土地基中也能实现围堰工程。
5) 作为可循环使用的建筑材料大幅节约材料成本。
静压植桩机施工GRB系统
根据钢板桩的用途可分为用于永久性建筑物的码头、护岸、防波堤、道路挡土墙、止水墙等，以及用于临时性建筑物的挡土墙、双重围堰、筑岛等。高强耐用的钢管板桩和钢管桩，可以应用于河流和港湾的洪水、潮灾的防治、桥墩基础的抗震加固以及桥梁的基础桩等工程。H型钢板桩作为高强度的桩材、可将壁的厚度变薄。直线型钢板桩可以用于格型钢板桩围堰、天然气或石油的储藏罐的抗震加固以及地基液状化的防治。混凝土板桩和PC壁体可以用于河流和农田灌溉水渠以及道路挡土墙。
静压植应用于紧邻住宅的边坡防护工程
桩材依据工程目的和结构物的规模而选定，采用相应的静压植桩机进行施工。即使桩材的尺寸或者压入能力变大，依据压入原理仍然可以保持静压植桩机主体的大小在必要的最小范围内，进行合理施工。
各种特殊复杂工况下的应用
在城市基础设施工程施工过程中，会受到各种特殊复杂工况条件的限制，例如：作业区与现有建筑物超邻近；作业区域十分狭隘，以至大型施工机械无法进入；作业区位于桥梁下方和高压电线下方等等。
静压植桩机应用于道路灾害抢险修复工程
静压植桩机在施工过程中，不仅不会产生振动和噪音，而且在临近铁路等的近距离施工、地震或洪水等原因导致地基松动的情况下，只要夹住与地球成为一体的反力桩，机体就会稳定，不会碰到周围的建筑物，没有机械倾倒的危险性。在各种现场条件下实现安全、快速的施工。
此外，即使在水中、倾斜地段、不平坦地段、狭隘地段以及超低空间地段等严峻的现场条件下，利用GRB系统（Giken Reaction Base System），不需要修建临时栈桥、道路等大型临设工程，将桩的“搬运”、“吊装”，“压入”等一系列作业系统化，使以上作业全部在已完成的桩上进行，即“无临设工程施工”，最大限度地提高了工程施工效率，开创了一个具有划时代意义的新型工程施工模式。
静压植桩机应用于河流护岸的抢险修复工程
近几年，在世界各地由于异常气象，洪水、台风、地震、火山喷发等自然灾害频繁发生。当各种自然灾害发生时，需要及时采取应急抢险措施，保护人民生命和财产安全，将灾害损失降低到最小限度。技研静压植桩机独特的施工工艺可以有效地应用于各类自然灾害的应急抢险施工，例如：当暴雨冲刷造成河流护岸崩塌时，可应用静压植桩机进行紧急抢险修复施工，以防止临近住宅倒塌。（通讯员 陈国主）
注：本文刊载于《市政技术》2012年第1期，第1页至第3页。