桩贯入方式可以分为动态贯入法和静态贯入法。动态贯入工法在冲击或振动的作用下,不可避免的产生过大的噪音和振动。与之相比,静态贯入工法不会产生这种施工污染。但是,如果贯入力的反作用力仅仅依靠设备自身的重量,则需要笨重的重型设备,而且非常不实用。
静压植桩工法,利用液压缸产生的静载荷来压桩。压入力的反作用力来自完成桩的拔出阻力。这也是虽然静压植桩机小型轻量,但可以通过与地球成为一体而产生更大作用力的原因。这种轻小型设备可以在施工现场条件受限的工况下进行施工作业。
静压植桩机通过液压固定夹夹住已经贯入地中的桩材。然后,由夹头夹紧下一根桩材,通过液压产生的静载荷将桩材压入地中。
压入过程中,会产生包括表面摩擦、桩端抵抗和锁口间抵抗在内的贯入抵抗力,即为压入力的反作用力。反力桩会有更大的拔出阻力来对抗该反作用力。因此,压入力可以将桩材贯入地中。
在桩被压入地中时,桩端附近土体会形成压实变硬的压缩区域,称之为“压力球根*1”。该压力球根为桩基结构提供水平和垂直方向的强度。
静压植桩机可以控制压入桩的压入方向,精准的压入桩材。因为是采用静荷载进行压桩,所以可以检测和控制完成桩的质量,建造高品质的桩基结构。
*1压力球根是指在施加载荷于土层时,垂直应力或垂直应力和垂直荷载比相等点,在地层内部形成的球形区域。
压入原理的优势是“可以构筑与地球成为一体的完成桩”。除此之外,还有以下优势:
根据压入原理,为了使用静载荷将桩压入地中,静压植桩机可利用已经压入地中,与地球成为一体的完成桩的反作用力。这一原理是北村精男先生(技研集团创始人)凭借施工现场经验发现并将其投入到实际应用中的。他意识到,由于粘附其上的土壤,地下的钢板桩不容易被拔出。基于这一事实他认为,如果机器夹住数支已压入的桩材,静压植桩机可以与地球成为一体。并且他构想,如果可以利用反力桩的拔出抵抗力,那么就可以制造出无噪音无振动的静压植桩机。
二十世纪六十年代,日本经济处于高速发展时期。许多即将开工的重要项目皆面临施工带来噪音及振动污染的问题。北村精男先生以消除施工污染为目的创立了技研,开启了静压植桩机的研发历程。1975年7月,静压植桩机『SILENT PILER™』KGK-100A 问世。
『SILENT PILER™』1号机 KGK-100A