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静压植桩机在堤防改建工程中的应用

  2011年发生的东日本大地震,震后引起的土体液化现象以及巨大海啸导致大量的堤防护岸发生溃堤,造成了大规模的人员伤亡和财产损失。为应对日本东海海域到四国海域的南海海沟未来发生率极高的东南海?南海大地震,最大限度地降低地震所造成的危害程度,日本政府对该沿岸地域的堤防护岸进行预防性抗震加固及改建工程,即地震?海啸防护对策工程。
  日本株式会社技研制作所研发的无振动、无噪声的液压式压拔桩机---静压植桩机,在与日本地震?海啸防护对策工程领域中发挥了其独特的功效和作用。以下以日本NINO海岸堤防改建工程为例介绍静压植桩机在堤防改建工程的应用。
  工程概况
  工程名称:NINO海岸堤防改建工程。工程地点:日本高知县高知市春野町。施工时间2012年8月至11月。作为日本的地震?海啸防护对策,该工程对位于太平洋一侧的四国高知海岸堤防工程进行加固改造,以应对今后发生率极高的东南海?南海大地震所可能带来的巨大海啸灾害。

 
  NINO地区的海岸堤防位于仁淀川左岸河口,建造于上世纪60年代中期。未来可能的大地震发生时,土体液化会引发NINO地区海岸堤坝结构的大范围沉降,导致该地区堤防工程无法正常发挥抵御地震海啸灾害的功能。相关学者通过对海啸数值的计算设定,以及发生土体液化时的对策进行了工法选定。由于该海岸堤防的背面临近主要的县级公路及住宅区,附近又是海龟的产卵地,因此无法采用大范围填埋沙滩的工法。另外该区域越浪等灾害频发,只能选择在保有既存堤防机能的前提下进行施工。在满足以上制约条件的同时,堤防加固改建工程完成后,需要满足在发生地震时即便海堤发生沉降,海啸的高度也不能超过堤防的高度,并需将水平位移控制到最小限度。通过对多个加固改造结构方案进行比选,选定了顶部以拉杆连结的双排钢板桩植入结构方案。该工程采用了ⅡW型钢板桩约2400根,桩长15~16.5m。
  施工难点
  该工程施工存在以下难点:从堤防顶部开始向下6~7m深度附近存在直径50~80cm的抛石层。传统的钢板桩打设方法无法进行施工。
  工法选用
  由于受到地质条件限制,传统的钢板桩施工工艺和设备无法满足工程施工要求,因而确定选用基于技研静压植桩机技术的“克服坚硬地质工法”,通过设备自身的螺旋钻系统装置,实现将钢板桩穿透抛石层,快速构筑结构物的目的。
  效果评价 双排钢板桩植入结构具有坚韧的整体结构强度,通过双层围护结构,可有效降低土体液化带来的沉降与流动现象,从而达到防止结构物位移的效果,可最大限度地降低大地震、大海啸、洪水等自然灾害所造成的危害程度。该工程应用基于技研静压植桩机技术的“克服坚硬地质工法”进行钢板桩植入,投入7台设备同时作业,施工无振动、无噪声,实现了安全、快速施工。该工程为日本政府首例采用技研公司提倡的“钢板桩静压植入结构”的堤防护岸加固改建工程案例,受到行业内关注,为在类似工程中的推广应用起到了良好的示范作用。
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