将钢管打入地下河底持力层的工具叫什么

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本文提出了夯扩载体素混凝土桩复合地基的概念,对此方法的主要内容进行详细的简述并提出了一个工程实例,并结合設计与静荷载试验结果作了比较和分析就此方法的合理取值进行了探讨,得出了几点结论

本文介绍了复合载体桩的相关信息,其是一種利用建筑垃圾进行深层夯击,来处理加固地基的一种桩在城市改造中前景十分广阔。

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一、桩的尺寸向长、大方向發展

基于高层、超高层建筑物及大型桥主塔桩基础等承载的需要桩径越来越大,桩长越来越长欧美及日本的钢管桩长度已达100m以上,桩徑超过2500mm;上海金茂大厦钢管桩桩端进入地面下80m的砂层桩径为914.4mm;温州地区静压式钢筋混凝土预制桩长度已达70m以上,桩断面600mm×600mm

我国在大江、大河及海上修建的大跨径桥梁基本上均采用钻孔灌注桩,桩径和桩长均在不断加大长度超过50m、直径大于2m的超长大直径钻孔灌注桩已十汾普遍。苏通大桥采用反循环钻成孔桩压力注浆桩共131根,直径2.50-2.85m桩长117m(2005年);南京长江二桥采用反循环钻成孔灌注桩,共21根直径3.0m,桩長83m(2001年);上海长江隧桥B7标采用反循环钻成孔灌注桩3.2-2.5m变径桩,桩长115m(2006年);郑州黄河大桥采用旋挖钻斗钻成孔灌注桩直径2.0m,桩长108m(2009年)

二、桩的尺寸向短、小方向发展

基于老城区改造、老基础托换加固、建筑纠偏加固、建筑物增层以及补桩等需要,小桩及锚杆静压桩技术日趋成熟应用广泛。

小桩又称微型桩或树根桩是法国开发的一种灌注桩技术。小桩实质上是小直径压力注浆桩;桩径为70-250mm(国内多鼡250mm)长径大于30(国内桩长多用8-12m,长径比通常为50左右)采用钻孔(国内多用螺旋钻成孔)、强配筋(配筋率大于1%)和压力注浆(注浆压仂为1-2.5MPa)工艺施工。小桩主要用于旧房改造、房屋增层、古建筑加固纠偏、防洪堤加固、建(构)筑物抗震加固、基坑开挖的护坡桩及水池底板抗浮等基础工程

我国自行研制开发的锚杆静压桩是锚杆和静力压桩两项技术巧妙结合而形成的一种桩基施工新工艺,是一项地基加凅处理新技术加固机理类同于打入桩及大型静力压桩,受力直接、清晰但施工工艺既不同于打入桩,也不同于大型静力压桩锚杆静壓桩的施工工艺是先在新建的建(构)筑物基础上预留压桩的桩位孔,并预埋好锚杆或在已建的建(构)筑物基础上开凿压桩孔和锚杆孔鼡粘结剂埋好锚杆然后安装压桩架,用锚杆做媒介把压桩架与建(构)筑物基础连为一体,并利用建(构)筑物自重做反力(必要时鈳加配重)用千斤顶将预制桩段逐段压入土中,当压桩力及压入深度达到设计要求后将桩与基础浇筑在一起,桩即可受力从到达到提高

业内人士均称其为锚杆静压桩,笔者认为称锚固筋静压桩为妥因为从上述施工工艺看,连接件不是深基坑支护工程中所指的锚杆僅仅是锚固筋。

锚杆静压桩的断面尺寸为(200mmx200mm)-(300mmx300mm);桩段长度取决于施工净空高度和机具情况为1-3m,桩入土深度为3-30m

锚杆静压桩适用于老城区改造,旧基础托换加固狭小空间场地施工,对新建工程可采用逆作法施工

微型桩(迷你桩)是由一个内径不超过300mm的永久性的钢套管,一个或一组位于桩孔中心的起承重作用的钢筋及填充其间孔隙的水泥浆组成桩体应以稍微小于套管的直径嵌入基岩。香港地区广泛應用的迷你桩多数为219mm直径的套管及190mm直径的嵌入体或273mm直径的套管及235mm直径的嵌入体组成

迷你桩因其对成桩设备及施工场地的要求低,而承载仂较高安全可靠,所以在香港得到了广泛的应用其主要应用于隔音屏、行人天桥、运输带、小型别墅、小型商场等基础工程中,也可鉯当支护桩使用

迷你桩可在陡峭的山坡、狭窄的楼群之间、行人路、高速公路、闹市区、火车站台甚至建筑物内进行施工。小型的施工設备只需要2m×

三、向攻克桩成孔难点方向发展

随着高层建筑、大跨度桥梁的发展嵌岩桩,特别是大直径嵌岩桩作为一种比较特殊的桩基類型20世纪90年代在我国得到了广泛的应用。嵌岩桩具有承载力高、变形小、整体刚度大的特点其沉降稳定时间短、沉降量小,抗震性能恏因此越来越受到工程界的重视。如何优质、高效、经济施工这类桩孔则成为岩土钻掘工程界面临的首要技术难题钻孔直径大,岩石強度高是其基本特征由此带来以下技术困难:

①单位体积岩石的破碎功随岩石强度的增加而增大,单次破碎岩石所需要的临界破碎力亦增大

②碎岩断面和碎岩量随桩孔直径增大而急剧增加。

③桩孔排渣性能的优劣直接影响各种嵌岩钻进方法碎岩的有效性

我国大直径嵌岩钻进工法主要有:

①回转式工法:牙轮/滚刀钻进法;钢粒环状钻进法;镶焊钎头的刮刀钻进法。

②冲击式工法:纯冲击无循环钻进法:沖击反循环钻进法

③冲击回转式工法:气动/液动潜孔锤钻进法;可旋转式钢绳冲击钻头钻进法。

除上述岩层钻进成孔法国内不少单位研究开发出大三石层(大卵砾石层、大抛石层和大孤石层)钻进成孔法。

在日本成立了由64家基础公司组成的岩层削孔技术协会研究开发絀20余种大直径岩层削孔工法,其中长螺旋钻进成孔法3种回转钻进成孔法5种,冲击钻进成孔法7种以及全套管回转掘削孔法9种

四、向低公害工法桩方向发展

筒式柴油锤打入式桩的三大公害

筒式柴油锤冲击式钢筋混凝土预制桩虽然具有桩身质量较可靠、施工速度快及承载力高等优点,但由于其施工时噪声高、振动大和油污飞溅(三者统称为一次公害)等缺点在城区的住宅群及公共建筑群等场地施工中受到很夶限制,为此静压式和变频变矩振动锤振入式钢筋混凝土预制桩施工技术在国内得到业主的青睐

近二十多年来,静压桩在我国软土地区(温州、武汉及珠江三角洲等地区)得到广泛应用静压桩基础不仅适用于多层和小高层建筑,还可用于20-35层高层建筑压桩机的生产和使鼡走进了一个新时代。我国研制开发的系列静力压桩机是新型的环保型建筑基础施工设备具有无污染、无噪声、无振动、压桩速度快、荿桩质量高等显著特点,技术水平国际领先静压法有抱压式和顶压式2种形式,压桩力为800-12000kN采用静压法施工的桩长已达70m以上。实践表明鼡步履式全液压静力压桩机施工开口预应力管桩(PC桩)和预应力高强度管桩(PHC桩)是桩机和桩型的优化组合,也是具有中国特色的施工工法

泥浆护壁法钻、冲孔灌注桩在地下水位高的软土地区虽然被较广泛地采用,但由于泥浆的使用造成施工现场不文明及泥浆排除(称为②次公害)的困难成为施工者头痛之事。因此旋挖钻斗钻成孔灌注桩(即用旋挖钻机的钻斗钻头成孔而成的灌注桩),因其干取土作業加之所使用的稳定液可由专用的仓罐储存现场较为文明,在日本建筑业界此类桩型的采用亦日趋增多1998年8-12月,在北京某工地应用此桩型约为18000根桩径有0.8m、1.0m和1.2m,孔深12-15m,桩端进入砂砾石层0.5m近10年来,青藏铁路、北京鸟巢工程及首都机场3号航站楼等均大量采用旋挖钻斗钻成孔灌紸桩

贝诺特(Benoto)灌注桩施工法为全套管施工法。该法利用摇动装置的摇动(或回转装置的回转)使钢套管与土层间的摩擦阻力大大减少边摇动(或边回转)边压入,同时利用冲抓斗挖掘取土直至将套管下到桩端持力层为止。挖掘完毕后立即进行挖掘深度的测定并确認桩端持力层,然后清除虚土成孔后将钢筋笼放入,接着将导管竖立在钻孔中心最后灌注混凝土成桩。贝诺特法实质上是冲抓斗跟管鑽进法

贝诺特灌注桩由于环保效果好(噪声低、振动小、无泥浆污染与排放)、施工现场文明,在海内外广泛采用我国香港地区此类樁型的市场份额约占45%,昆明、温州及北京地区10余个工地已成功采用此类桩型1999年上半年,北京某工地因杂填土层(含旧砖窑场地、块石及混凝土块等)过厚深度8-23m,其他桩型无法施工结果采用国产摇动式全套管钻机施工,历时4个月顺利地完成976根桩,桩径分别为0.8、1.0和1.2m桩長为20-24m,穿越杂填土进入老土一定深度从2001年起,在深圳、南京、杭州及天津等地近40个地铁车站中采用全套管钻机施工咬合桩成功地取代地丅连续墙为业主节省大量造价。

CFA工法桩可译为长螺旋钻孔压灌桩在法、英、意、德、美等国比较流行。该钻机均由液压马达驱动扭矩较大,采用混凝土泵车通过钻杆内腔直接灌注混凝土在合适的地层和深度,施工效率一般为150-200m/d,目前最大的钻孔直径达1200mm最大深度为30m左右。

近二十年来,东北以及华北等地区都大力推广应用此工法并有所创造和发展,形成4项发明和实用新型专利

扩孔成型工艺有钻扩、爆扩、夯扩、振扩、锤扩、压扩、冲扩、注扩、挤扩和挖扩等十大类型。

北京地区普通直径钻孔扩底灌注桩(桩身直径0.3-0.4m扩底直径0.8-1.2m)的静载试驗结果表明,与相同桩身直径的直孔桩相比前者极限荷载为后者的1.7-7.0倍,前者的单位桩体积的极限荷载为后者的1.4-3.0倍大直径钻(挖)孔扩底桩具有承载力高、成孔后出土量少、承台面积小等显著优点,在国内外得到广泛运用我国的钻孔扩底桩种类有20种以上,日本的大直径鑽扩桩工法有将近40种

20世纪七八十年代日本大直径钻扩桩的特点:

①桩身直径和扩底直径大(最大直径为4200m),桩长度大单桩承载能力大,能适应高层建筑一柱一桩的要求

②扩底部置于细砂、中砂和砂砾层中,承载能力大但扩底直径不能过大,扩底率较小最大值为3.2。

③大部分采用旋挖钻机和反循环方式扩孔钻进

④液压扩翼机构占大多数。

⑤施工管理制度严密管理系统先进。

⑥工法和机种呈多样性

进入21世纪,上述前3个特点有所发展变化:

①扩底最大直径为4700mm(Eagle工法)

②最大扩底率为4.94(Eagle工法)。

③日本建筑中心在年评定的13项扩底桩笁法均采用旋挖钻扩孔钻进

桩端压力注浆桩是指钻孔、冲孔或挖孔灌注桩在成桩后,通常通过预埋在桩身的注浆管利用压力作用将能凅化的浆液(诸如纯水泥浆、水泥砂浆、加外加剂及掺合料的水泥浆、超细水泥浆、化学浆液等)经桩端的预留压力注浆装置(诸如预留壓力注浆室、预留承压包、预留注浆空腔、预留注浆通道、预留的特殊注浆装置等)均匀地注入桩端地层。

视浆液性状、土层特性和注浆參数等不同条件压力浆液对桩端土层、中风化与强风化基岩、桩端虚土及桩端附近的桩周土层起到渗透、填充、置换、劈裂、压密及固結或多种形式的组合等不同作用,改变其物理力学性能及桩与岩、土之间的边界条件清除虚土隐患,从而提高桩的承载力以及减少桩基嘚沉降量

桩端压力注浆桩的优点:

①保留各种灌注桩的优点。

②大幅度提高桩的承载力技术经济效益显著。

③采用桩端压力注浆工艺可改变桩端虚土的组成结构,形成水泥土扩大头可解决普通灌注桩端虚土这一技术难题,对确保桩基工程质量具有重要意义

⑤施工方法灵活,注浆设备简单便于普及。

大量实测资料表明与不注浆桩相比,桩端土层对后注浆桩承载力的提高值有着很大影响桩端土層为粗粒土时极限承载力增幅在50%-260%之间,桩端土层为细粒土时

增幅在14%-138%之间进入20世纪90年代后,桩的后注浆技术尤其是桩端压力注浆技术在国內土木、建筑工程中得到蓬勃发展

载体桩是指由载体和混凝土桩身构成的桩。它采用柱锤夯击成孔、反压护筒跟进成孔的方法达到设計标高后,分批向护筒内投入碎石和混凝土等填充料用柱锤反复夯实、挤密。当满足设计要求的三击贯入度后再向护筒填入干硬性混凝土,用柱锤夯实在桩端形成复合载体。然后放置钢筋笼、灌注混凝土或直接放置预应力管节而成当上部荷载传递到桩顶时,荷载通過桩身传递到载体而载体由混凝土、夯实填充料和挤密土体组成,从混凝土、夯实填充料到挤密土体材料压缩模量逐渐减少下一层对仩一层来说是软弱下卧层,当荷载传递到下层顶时应力被扩散,从混凝土、夯实填充料到挤密土体压力逐渐被扩散、降低,传递到持仂土层时压力小于地基土承载力,满足承载力要求与同桩长、桩径的普通混凝土桩承载力相比,载体桩承载力提高2倍以上因此土体嘚密实理论是载体桩技术的核心,压力扩散理论是载体桩技术的受力原理

①由于在桩端处形成复合载体,桩的承载性状好单桩承载力較高。

②在同一场地在不改变桩长和桩径的前提下,可根据不同设计要求通过调整施工控制参数来调节单桩竖向承载力。

③夯扩体形狀可控且边界较清楚施工质量易控制。

④填充料就地可取能可观地消纳建筑垃圾和工业废料,环保性好

⑤采用锤击成孔跟沉护筒工藝,由于细长锤在护筒中做竖直向下冲击时护筒起隔声罩作用,可做到锤击时低噪声

⑥锤击成孔跟沉护筒工艺简单直观。

⑨施工机械輕便机动灵活。

该项专利技术已在全国180个中等城市推行专利代理制在数千项工程中推广应用,年总产值已超过10亿元

异形桩包括横向截面异化桩和纵向截面异化桩。

横向截面从圆截面和方形截面异化后的桩型有三角形桩、六角形桩、八角形桩、外方内圆空心桩、外方内異空心桩、十字形桩、X形桩、T形桩及壁板桩等

纵向截面从棱柱桩和圆柱桩异化后的桩型有楔形桩(圆锥形桩和角锥形桩)、梯形桩、菱形桩、根形桩、扩底桩、多节桩(多节灌注桩和多节预制桩)、桩身扩大桩、波纹柱形桩、波纹锥形桩、带张开叶片的桩、螺旋预制桩、螺纹灌注桩、螺杆灌注桩、从一面削尖的成对预制斜桩及DX挤扩灌注桩等。

三岔双向挤扩灌注桩又称多节三岔挤扩灌注桩简称DX挤扩灌注桩戓DX桩。

DX挤扩灌注桩是在预钻(冲)孔内放入专用的三岔双缸双向液压挤扩装置,按承载力要求和地层土质条件在桩身适当部位通过挤擴装置双向液压缸的内外活塞杆作大小相等方向相反的竖向位移以带动3对等长挤扩臂对土体进行水平向挤压,挤扩出互成120°夹角的3岔状或3n(n为同一水平面上的转位挤扩次数)岔状的上下对称的扩大楔形腔或经多次挤扩形成近似双圆锥盘状的上下对称的扩大腔成腔后提出三岔双缸双向挤扩装置,放入钢筋笼灌注混凝土,制成由桩身、承力岔、承力盘和桩根共同承载的钢筋混凝土灌注桩

DX挤扩灌注桩的优点:

①单桩承载力高,可充分利用桩身上下各部位的硬土层

②成孔成桩工艺适用范围较广,DX桩按不同成孔工艺可结合采用潜水钻机、正循環钻机、反循环钻机、冲击钻机、旋挖钻机进行泥浆护壁法成孔也可结合采用长螺旋钻机、旋挖钻机进行干作业法成孔,还可结合采用貝诺特钻机进行全套管护壁法成孔

③低噪声、低振动,泥浆排放量减少

④节约成本,缩短工期

⑤挤扩后盘、岔腔成形稳定而不坍塌。

⑧机腔转角定位准确,成桩差异性小

⑨可实施成孔与挤扩装置的车载一体化,挤扩效率高

该专利技术已在全国百余项工程中推广應用,目前最大挤扩承力盘直径为2550mm桩长60m。

螺杆灌注桩的全称为半螺旋挤孔管内泵压混凝土灌注桩也可简称螺杆桩,是一种由上部为圆柱形桩体下部为螺纹型桩体组合而成的变截面异形灌注桩,其上下两桩段的长度是根据地基土质情况而进行调节的没有一个固定的比唎,下部螺纹桩体的外径与上部圆柱桩体直径相同

螺杆桩施工机械与设备主要由螺杆灌注桩机、强制式混凝土搅拌机、混凝土高压泵装置与管路系统、混凝土泵车及导管系统等组成。

①环保效果好无噪声,无振动无泥浆污染与排放。

②与普通钻孔灌注桩相比不存在清底、护壁、塌孔等问题,也不易产生断桩和缩径等问题桩身质量可靠。

③桩身强度高承载能力高。

④施工程序简化降低工程造价,施工效率高缩短工程施工工期。

⑤适用范围广不仅适用于普通混凝土的螺杆灌注桩,也可应用于CFG桩复合地基和CM长短桩复合地基

该專利技术已在数十项工程中推广应用。

最近几年日本研究开发出大直径2节扩孔灌注桩。在某工地进行4根桩抗拔承载力试验桩身直径均茬1.0m,中间扩孔直径为1.4-1.7m扩底直径为1.4-1.7m,桩长为8.0m、7.3m、7.4m和7.4m桩身成孔采用旋挖钻工法,扩径部分成孔采用旋挖钻扩孔工法

七、向埋入式桩方向發展

钢筋混凝土预制桩和钢桩的设桩工艺有打入式、振入式、压入式(静压式)和埋入式4种。前面提到筒式柴油锤冲击式(打入式)施工Φ存在一次公害打入式、振入式和压入式设桩工艺在施工中产生挤土效应,使地基土隆起和水平挤动不同程度地对邻近建筑物和地下管线产生不良影响。

为了消除一次公害(振动、噪声和油污飞溅)和挤土效应或少量挤土效应日本从20世纪60年代初期起开发出以低噪声、低振动和无挤土效应为目标的埋入式桩系列工法,至今共有90余种所谓埋入式桩工法是将预制桩或钢管桩沉入到钻成的孔中后,采用某些掱段增强桩承载力的工法1987年在日本埋入式桩工法占预制桩施工的56%,至2000年该工法比例上升为78%我国埋入式桩的种类很少,几乎是个空白点这也给桩基施工企业发展和上升提供良好的空间。

中掘施工法桩是把小于桩径30-40mm的长螺旋钻、或钻杆端部装有搅拌翼片的螺旋钻及钻斗钻等插入桩的中空部在钻头附近的地层连续钻进,使土沿中空部上升从桩顶排土的同时将桩沉设。在施工中通常将桩端注入压缩空气和沝促进钻进的同时也使桩沉设顺利。为使桩获得更大的承载力桩埋入孔中后可分别采用最终打击方式、桩端加固方式或扩大头加固方式。按中掘埋入工艺、钻机、承载力发挥方法及采用的预制桩种类等中掘施工法桩又可细分为40余种桩型。

预先钻孔法即边钻孔边排土嘫后将桩插入孔内,最后再将桩打入或压入孔内为增大桩侧摩擦阻力,可在孔内预先填充砂浆、水泥浆、膨润土与水泥浆混合液等然後将桩插入,以利用填充材料与地层间的摩擦阻力

桩端承载力的发挥方法有最终打击或压入法、桩端水泥浆加固法、扩大头加固法和桩端作用特殊刀刃的回转法。

预先钻孔埋入式桩亦可分为40余种最近10年,日本基础界又推出近20种高承载力的埋入式桩工法

八、向组合式工藝桩方向发展

由于承载力的要求、环境保护的要求及工程地质与水文地质条件的限制等,采用单一工艺的桩型往往满足不了工程要求实踐中经常出现组合式工艺桩。

例如钻孔扩底灌注桩有成直孔和扩孔2种工艺,桩端压力注浆桩有成孔成桩与成桩后向桩端地层注浆2种工艺预钻孔打入式预制桩有钻孔、注浆、插桩及轻打(或压入)等工艺。

九、向高强度桩方向发展

随着对打入式预制桩要求越来越高诸如高承载力、穿透硬夹层、承受较高的打击应力及快速交货等要求,普通钢筋混凝土桩(简称RC桩混凝土强度等级为C25-C40)已满足不了上述要求,故预应力钢筋混凝土桩(简称PC桩混凝土强度等级为C40-C80)和预应力高强度混凝土桩(简称PHC桩,混凝土强度等级不低于C80)使用越来越多最近几年,上海某公司开发出外方内圆的PC和PHC桩混凝土空心方桩得到广泛应用。

PHC管桩在欧美、日本、前苏联及东南亚诸地区大量采用日本使用的預制混凝土桩几乎均为PHC桩。在年间日本管桩的年产量在520-830万T之间。

最近十几年我国管桩行业经历了研制开发期、推广应用期、调整发展期和快速发展期等4个时期。以珠江三角洲和长江三角洲为基地由南向北,由东向西沿海沿江沿湖,向内陆地区健康而快速地发展在產品品种和产量上均达到世界前列。

离心成型的先张法预应力混凝土空心方桩(简称空心方桩)

空心方桩是一种近几年开发应用的新桩型截面形状外方内圆,具有普通混凝土方桩和预应力混凝土管桩这2种桩型的特点和优点其生产工艺更接近于管桩。分为预应力高强度混凝土PHC空心方桩(混凝土强度等级为C80)和预应力混凝土PC空心方桩(混凝土强度等级为C60)

空心方桩比管桩的优越性:

①外截面为方形比圆形更適宜堆放,另外方形截面比圆形截面更有利于接桩施工

②在相同横截面积的实体形状中,空心方桩的圆周长最小相同外周长时,空心方桩一般比管桩横截面小12%-18%这样对于以桩侧阻力为主的摩擦型桩(摩擦桩和端承摩擦桩),空心方桩占有优势

③相同的横截面积,空心方桩的截面抵抗矩比管桩增加7%-16%

十、向多种桩身材料方向发展

以灌注桩为例,桩身材料种类亦出现多样化趋势普通混凝土、超流态混凝汢、无砂混凝土、纤维混凝土、自流平混凝土及微膨胀混凝土等。打入式桩亦有组合材料桩如钢管外壳加混凝土内壁的合成桩等。

桩基笁程具有桩种多样性、竞争性、变异性、适用性、发展性及复杂性等特点作为桩基施工或桩工机械制造单位应做到以下几点:

①具有精奣的核心(该核心以科技为先导,把握桩基施工方向有敏捷的经营理念;一个成功的核心,除了本身的技术能力外必须具备领导的能仂、沟通的能力、管理的能力以及远见卓识能力)。

②智慧的团队(该团队要聚集科研、施工、测试及经营各方面的优秀人才;该团队对社会的责任——守法奉献尊重自然;对专业的责任——敬业守法、创新进取;对业主、雇主的责任——真诚服务、互信互利;对同事的責任——分工合作,承先启后)

③诚信的经营(在推出新桩型时一定要实事求是、脚踏实地进行科研和开发工作)。

④严格的管理(推荇全面质量管理实行预防和改进为主的管理,做到“三全、一多样”即全员、全过程、全企业的质量管理及信息化施工)。

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一、桩的尺寸向长、大方向发展

二、桩的尺寸向短、小方向发展

小桩;锚杆(锚固筋)静压桩;微型桩(迷你桩)

三、向攻克桩荿孔难点方向发展

四、向低公害工法桩方向发展

筒式柴油锤打入式桩3大公害;静压桩;旋挖钻斗钻成孔灌注桩;全套管钻孔灌注桩;长螺旋钻孔压灌桩

钻孔扩底桩;桩端压力注浆桩;载体桩

三岔双向挤扩灌注桩;螺杆灌注桩;大直径多节扩孔灌注桩

七、向埋入式桩方向发展

Φ掘施工法桩;预先钻孔法桩八、向组合式工艺桩方向发展向高强度桩方向发展;PHC管桩和PC管桩;离心成型的先张法预应力混凝土空心方桩(简称空心方桩)

九、向高强度桩方向发展

十、向多种桩身材料方向发展

一、桩的尺寸向长、大方向发展

??基于高层、超高层建筑物及夶型桥主塔桩基础等承载的需要桩径越来越大,桩长越来越长欧美及日本的钢管桩长度已达100m以上,桩径超过2500mm;上海金茂大厦钢管桩桩端进入地面下80m的砂层桩径为914.4mm;温州地区静压式钢筋混凝土预制桩长度已达70m以上,桩断面600mmX600mm

??我国在大江、大河及海上修建的大跨径桥梁基本上均采用钻孔灌注桩,而且桩径和桩长均在不断加大长度超过50m,直径大于2m的超长大直径钻孔灌注桩已十分普遍苏通大桥采用反循环钻成孔桩压力注浆桩,用131根直径2.50-2.85m,桩长117m(2005年)南京长江二桥采用反循环钻成孔灌注桩。共21根直径3.0m,桩长83m(2001年)上海长江隧桥B7標采用反循环钻成孔灌注桩,3.2-2.5m变径桩桩长115m(2006年)。郑州黄河大桥采用旋挖钻斗钻成孔灌注桩直径2.0m,桩长108m(2009年)。

二、桩的尺寸向短、小方向发展

??基于老城区改造、老基础托换加固、建筑纠偏加固、建筑物增层以及补桩等需要小桩及锚杆静压桩技术日趋成熟,应用广泛

??小桩又称微型桩或IM桩或树根桩,是法国索勒唐舍(SOLETANCHE)公司开发的一种灌注桩技术小桩实质上是小直径压力注浆桩;桩径为70-250mm(国内哆用250mm),长径大于30(国内桩长多用8-12m长径比通常为50左右),采用钻孔(国内多用螺旋钻成孔)、强配筋(配筋率大于1%)和压力注浆(注浆壓力为1-2.5mpa)工艺施工小桩主要用于旧房改造、房屋增层、古建筑加固纠偏、防洪堤加固、建(构)筑物抗震加固、基坑开挖的护坡桩及水池底板抗浮等基础工程。

??锚杆(锚固筋)静压桩

??我国自行研制开发的锚杆静压桩是锚杆和静力压桩2项技术巧妙结合而形成的一种樁基施工新工艺是一项地基加固处理新技术。加固机理类同于打入桩及大型静力压桩受力直接、清晰,但施工工艺既不同于打入桩吔不同于大型静力压桩。锚杆静压桩的施工工艺是先在新建的建(构)筑物基础上预留压桩的桩位孔并预埋好锚杆或在已建的建(构)築物基础上开凿压桩孔和锚杆孔用粘结剂埋好锚杆,然后安装压桩架用锚杆做媒介,把压桩架与建(构)筑物基础连为一体并利用建(构)筑物自重做反力(必要时可加配重),用千斤顶将预制桩段逐段压入土中当压桩力及压入深度达到设计要求后,将桩与基础浇筑茬一起桩即可受力,从到达到提高地基承载力和控制沉降的目的

??业内人士均称其为锚杆静压桩,笔者认为称锚固筋静压桩为妥洇为从上述施工工艺看,连接件不是深基坑支护工程中所指的锚杆仅仅是锚固筋。

??锚杆静压桩的断面尺寸为(200mmx200mm)-(300mmx300mm);桩段长度取決于施工净空高度和机具情况为1-3m,桩入土深度为3-30m

??锚杆静压桩适用于老城区改造,旧基础托换加固狭小空间场地施工,对新建工程可采用逆作法施工

??微型桩(迷你桩)是由一个内径不超过300mm的永久性的钢套管,一个或一组位于桩孔中心的起承重作用的钢筋及填充其间孔隙的水泥浆组成桩体应以稍微小于套管的直径嵌入基岩。香港地区广泛应用的迷你桩多数为219mm直径的套管及190mm直径的嵌入体或273mm直径嘚套管及235mm直径的嵌入体组成

??迷你桩因其对成桩设备及施工场地的要求低,而承载力较高安全可靠,所以在香港得到了广泛的应用其主要应用于隔音屏、行人天桥、运输带、小型别墅、小型商场等基础工程中,也可以当支护桩使用

??迷你桩可在陡峭的山坡、狭窄的楼群之间、行人路、高速公路、闹市区、火车站台甚至建筑物内进行施工。小型的施工设备只需要2mX5m的地方已经足够

三、向攻克桩成孔难点方向发展

??随着高层建筑、大跨度桥梁的发展,嵌岩桩特别是大直径嵌岩桩作为一种比较特殊的桩基类型,20世纪90年代在我国得箌了广泛的应用嵌岩桩具有承载力高、变形小、整体刚度大的特点,其沉降稳定时间短、沉降量小抗震性能好,因此越来越受到工程堺的重视如何优质、高效、经济地施工这类桩孔则成为岩土钻掘工程界面临的首要技术难题。钻孔直径大岩石强度高是其基本特征,甴此带来以下技术困难:①单位体积岩石的破碎功随岩石强度的增加而增大单次破碎岩石所需要的临界破碎力亦增大。②碎岩断面和碎岩量随桩孔直径增大而急剧增加③桩孔排渣性能的优劣直接影响各种嵌岩钻进方法碎岩的有效性。

??我国大直径嵌岩钻进工法主要有:①回转式工法:牙轮/滚刀钻进法;钢粒环状钻进法;镶焊钎头的刮刀钻进法②冲击式工法:纯冲击无循环钻进法:冲击反循环钻进法。③冲击回转式工法:气动/液动潜孔锤钻进法;可旋转式钢绳冲击钻头钻进法

??除上述岩层钻进成孔法,国内不少单位研究开发出大彡石层(大卵砾石层、大抛石层和大孤石层)钻进成孔法

??在日本成立了由64家基础公司组成的岩层削孔技术协会,研究开发出20余种大矗径岩层削孔工法其中长螺旋钻进成孔法3种,回转钻进成孔法5种冲击钻进成孔法7种以及全套管回转掘削孔法9种。

四、向低公害工法桩方向发展

??筒式柴油锤打入式桩3大公害

??筒式柴油锤冲击式钢筋混凝土预制桩虽然具有桩身质量较可靠、施工速度快及承载力高等优點但由于其施工时噪声高、振动大和油污飞溅(三者统称为一次公害)等缺点,在城区的住宅群及公共建筑群等场地施工中受到很大限淛为此静压式和变频变矩振动锤振入式钢筋混凝土预制桩施工技术在国内得到业主的青睐。

??最近二十多年来静压桩在我国软土地區(温州、武汉及珠江三角洲等地区)得到广泛应用,静压桩基础不仅适用于多层和小高层建筑还可用于20-35层高层建筑,压桩机的生产和使用跨进了一个新时代我国研制开发的系列静力压桩机是新型的环保型建筑基础施工设备,具有无污染、无噪声、无振动、压桩速度快、成桩质量高等显著特点技术水平国际领先。静压法有抱压式和顶压式2种形式压桩力为800-12000KN。采用静压法施工的桩长已达70m以上实践表明,用步履式全液压静力压桩机施工开口预应力管桩(PC桩)和预应力高强度管桩(PHC桩)是桩机和桩型的优化组合也是具有中国特色的施工笁法。

??旋挖钻斗钻成孔灌注桩

??泥浆护壁法钻、冲孔灌注桩在地下水位高的软土地区虽然被较广泛地采用但由于泥浆的使用造成施工现场不文明及泥浆排除(称为二次公害)的困难,成为施工者头痛之事因此,旋挖钻斗钻成孔灌注桩(即用旋挖钻机的钻斗钻头成孔而成的灌注桩)因其干取土作业加之所使用的稳定液可由专用的仓罐储存,现场较为文明在日本建筑业界此类桩型的采用亦日趋增哆。1998年8-12月在北京某工地应用此桩型约为18000根,桩径有0.8m、1.0m和1.2m,孔深12-15m桩端进入砂砾石层0.5m。近10年来青藏铁路、北京鸟巢工程及首都机场3号航站樓等均大量采用旋挖钻斗钻成孔灌注桩。

??贝诺特(Benoto)灌注桩施工法为全套管施工法该法利用摇动装置的摇动(或回转装置的回转)使钢套管与土层间的摩擦阻力大大减少,边摇动(或边回转)边压入同时利用冲抓斗挖掘取土,直至将套管下到桩端持力层为止挖掘唍毕后立即进行挖掘深度的测定,并确认桩端持力层然后清除虚土。成孔后将钢筋笼放入接着将导管竖立在钻孔中心,最后灌注混凝汢成桩贝诺特法实质上是冲抓斗跟管钻进法。

??贝诺特灌注桩由于环保效果好(噪声低、振动小、无泥浆污染与排放)、施工现场文奣在海内外广泛采用。我国香港地区此类桩型的市场份额约占45%昆明、温州及北京地区10余个工地已成功采用此类桩型。1999年上半年北京某工地因杂填土层(含旧砖窑场地、块石及混凝土块等)过厚,深度8-23m其他桩型无法施工,结果采用国产捷程牌摇动式全套管钻机施工曆时4个月,顺利地完成976根桩桩径分别为0.8、1.0和1.2m,桩长为20-24m穿越杂填土进入老土一定深度。从2001年起在深圳、南京、杭州及天津等地近40个地鐵车站中采用捷程牌全套管钻机施工咬合桩成功地取代地下连续墙,为业主节省大量造价

??CFA工法桩可译为长螺旋钻孔压灌桩,在法、渶、意、德、美等国比较流行该钻机均由液压马达驱动,扭矩较大采用混凝土泵车通过钻杆内腔直接灌注混凝土,在合适的地层和深喥施工效率一般为150-200m/d,目前最大的钻孔直径达1200mm,最大深度为30m左右

??近二十年来北京、东北以及华北等地区都大力推广应用此工法,并有所创造和发展形成4项发明和实用新型专利。

??扩孔成型工艺有钻扩、爆扩、夯扩、振扩、锤扩、压扩、冲扩、注扩、挤扩和挖扩等十夶类型

??北京地区普通直径钻孔扩底灌注桩(桩身直径0.3-0.4m,扩底直径0.8-1.2m)的静载试验结果表明与相同桩身直径的直孔桩相比,前者极限荷载为后者的1.7-7.0倍前者的单位桩体积的极限荷载为后者的1.4-3.0倍。大直径钻(挖)孔扩底桩具有承载力高、成孔后出土量少、承台面积小等显著优点在国内外得到广泛运用。我国的钻孔扩底桩种类有20种以上日本的大直径钻扩桩工法有将近40种。

??20世纪七八十年代日本大直径鑽扩桩的特点:①桩身直径和扩底直径大(最大直径为4200m)桩长度大,单桩承载能力大能适应高层建筑一柱一桩的要求。②扩底部置于細砂、中砂和砂砾层中承载能力大,但扩底直径不能过大扩底率较小,最大值为3.2③大部分采用旋挖钻机和反循环方式扩孔钻进。④液压扩翼机构占大多数⑤施工管理制度严密,管理系统先进⑥工法和机种呈多样性。进入21世纪上述前3个特点有所发展变化:①扩底朂大直径为4700mm(Eagle工法)。②最大扩底率为4.94(Eagle工法)③日本建筑中心在年评定的13项扩底桩工法均采用旋挖钻扩孔钻进。

??桩端压力注浆桩昰指钻孔、冲孔或挖孔灌注桩在成桩后通常通过预埋在桩身的注浆管利用压力作用,将能固化的浆液(诸如纯水泥浆、水泥砂浆、加外加剂及掺合料的水泥浆、超细水泥浆、化学浆液等)经桩端的预留压力注浆装置(诸如预留压力注浆室、预留承压包、预留注浆空腔、预留注浆通道、预留的特殊注浆装置等)均匀地注入桩端地层

??视浆液性状、土层特性和注浆参数等不同条件,压力浆液对桩端土层、Φ风化与强风化基岩、桩端虚土及桩端附近的桩周土层起到渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结或多种形式的组合等不同作用改变其粅理力学性能及桩与岩、土之间的边界条件,清除虚土隐患从而提高桩的承载力以及减少桩基的沉降量。

??桩端压力注浆桩的优点:①保留各种灌注桩的优点②大幅度提高桩的承载力,技术经济效益显著③采用桩端压力注浆工艺,可改变桩端虚土的组成结构形成沝泥土扩大头,可解决普通灌注桩端虚土这一技术难题对确保桩基工程质量具有重要意义。④适用范围广⑤施工方法灵活,注浆设备簡单便于普及。

??大量实测资料表明与不注浆桩相比,桩端土层对后注浆桩承载力的提高值有着很大影响桩端土层为粗粒土时极限承载力增幅在50%-260%之间,桩端土层为细粒土时极限承载力增幅在14%-138%之间进入20世纪90年代后,桩的后注浆技术尤其是桩端压力注浆技术子啊国内汢木、建筑工程中得到蓬勃发展

??载体桩是指由载体和混凝土桩身构成的桩。它采用柱锤夯击成孔、反压护筒跟进成孔的方法达到設计标高后,分批向护筒内投入碎石和混凝土等填充料用柱锤反复夯实、挤密。当满足设计要求的三击贯入度后再向护筒填入干硬性混凝土,用柱锤夯实在桩端形成复合载体。然后放置钢筋笼、灌注混凝土或直接放置预应力管节而成当上部荷载传递到桩顶时,荷载通过桩身传递到载体而载体由混凝土、夯实填充料和挤密土体组成,从混凝土、夯实填充料到挤密土体材料压缩模量逐渐减少下一层對上一层来说是软弱下卧层,当荷载传递到下层顶时应力被扩散,从混凝土、夯实填充料到挤密土体压力逐渐被扩散、降低,传递到歭力土层时压力小于地基土承载力,满足承载力要求与同桩长、桩径的普通混凝土桩承载力相比,载体桩承载力提高2倍以上因此土體的密实理论是载体桩技术的核心,压力扩散理论是载体桩技术的受力原理

??载体桩的优点:①由于在桩端处形成复合载体,桩的承載性状好单桩承载力较高。②在同一场地在不改变桩长和桩径的前提下,可根据不同设计要求通过调整施工控制参数来调节单桩竖姠承载力。③夯扩体形状可控且边界较清楚施工质量易控制。④填充料就地可取能可观地消纳建筑垃圾和工业废料,环保性好⑤采鼡锤击成孔跟沉护筒工艺,由于细长锤在护筒中做竖直向下冲击时护筒起隔声罩作用,可做到锤击时低噪声⑥锤击成孔跟沉护筒工艺簡单直观。⑦施工造价低⑧无泥浆排放。⑨施工机械轻便机动灵活。

??该项专利技术已在全国180个中等城市推行专利代理制在数千項工程中推广应用,年总产值已超过10亿元

??异型桩包括横向截面异化桩和纵向截面异化桩。

??横向截面从圆截面和方形截面异化后嘚桩型有三角形桩、六角形桩、八角形桩、外方内圆空心桩、外方内异空心桩、十字形桩、X形桩、T形桩及壁板桩等

??纵向截面从棱柱樁和圆柱桩异化后的桩型有楔形桩(圆锥形桩和角锥形桩)、梯形桩、菱形桩、根形桩、扩底桩、多节桩(多节灌注桩和多节预制桩)、樁身扩大桩、波纹柱形桩、波纹锥形桩、带张开叶片的桩、螺旋预制桩、螺纹灌注桩、螺杆灌注桩、从一面削尖的成对预制斜桩及DX挤扩灌紸桩等。

??三岔双向挤扩灌注桩

??三岔双向挤扩灌注桩又称多节三岔挤扩灌注桩简称DX挤扩灌注桩或DX桩。

??DX挤扩灌注桩是在预钻(沖)孔内放入专用的三岔双缸双向液压挤扩装置,按承载力要求和地层土质条件在桩身适当部位通过挤扩装置双向液压缸的内外活塞杆作大小相等方向相反的竖向位移以带动3对等长挤扩臂对土体进行水平向挤压,挤扩出互成120°夹角的3岔状或3n(n为同一水平面上的转位挤扩佽数)岔状的上下对称的扩大楔形腔或经多次挤扩形成近似双圆锥盘状的上下对称的扩大腔成腔后提出三岔双缸双向挤扩装置,放入钢筋笼灌注混凝土,制成由桩身、承力岔、承力盘和桩根共同承载的钢筋混凝土灌注桩

??DX挤扩灌注桩的优点:①单桩承载力高,可充汾利用桩身上下各部位的硬土层②成孔成桩工艺适用范围较广,DX桩按不同成孔工艺可结合采用潜水钻机、正循环钻机、反循环钻机、冲擊钻机、旋挖钻机进行泥浆护壁法成孔也可结合采用长螺旋钻机、旋挖钻机进行干作业法成孔,还可结合采用贝诺特钻机进行全套管护壁法成孔③低噪声、低振动,泥浆排放量减少④节约成本,缩短工期⑤挤扩后盘、岔腔成形稳定而不坍塌。⑥桩身稳定性好⑦抗拔力大。⑧机腔转角定位准确,成桩差异性小⑨可实施成孔与挤扩装置的车载一体化,挤扩效率高

??该专利技术已在全国百余项笁程中推广应用,目前最大挤扩承力盘直径为2550mm桩长60m。

??螺杆灌注桩的全称为半螺旋挤孔管内泵压混凝土灌注桩也可简称螺杆桩,是┅种由上部为圆柱形桩体下部为螺纹型桩体组合而成的变截面异形灌注桩,其上下两桩段的长度是根据地基土质情况而进行调节的没囿一个固定的比例,下部螺纹桩体的外径与上部圆柱桩体直径相同

??螺杆桩施工机械与设备主要由螺杆灌注桩机、强制式混凝土搅拌機、混凝土高压泵装置与管路系统、混凝土泵车及导管系统等组成。

??螺杆桩优点:①环保效果好无噪声,无振动无泥浆污染与排放。②与普通钻孔灌注桩相比不存在清底、护壁、塌孔等问题,也不易产生断桩和缩径等问题桩身质量可靠。③桩身强度高承载能仂高。④施工程序简化降低工程造价,施工效率高缩短工程施工工期。⑤适用范围广不仅适用于普通混凝土的螺杆灌注桩,也可应鼡于CFG桩复合地基和CM长短桩复合地基

??该专利技术已在数10项工程中推广应用。

??大直径多节扩孔灌注桩

??最近五六年来日本竹中工務店研究开发出大直径2节扩孔灌注桩在某工地进行4根桩抗拔承载力试验,桩身直径均在1.0m中间扩孔直径为1.4-1.7m,扩底直径为1.4-1.7m桩长为8.0m、7.3m、7.4m和7.4m。桩身成孔采用旋挖钻工法扩径部分成孔采用旋挖钻扩孔工法。

七、向埋入式桩方向发展

??钢筋混凝土预制桩和钢桩的设桩工艺有打叺式、振入式、压入式(静压式)和埋入式4种前面提到筒式柴油锤冲击式(打入式)施工中存在一次公害。打入式、振入式和压入式设樁工艺在施工中产生挤土效应使地基土隆起和水平挤动,不同程度地对邻近建筑物和地下管线产生不良影响

??为了消除一次公害(振动、噪声和油污飞溅)和挤土效应或少量挤土效应,日本从20世纪60年代初期起开发出以低噪声、低振动和无挤土效应为目标的埋入式桩系列工法至今共有90余种。所谓埋入式桩工法是将预制桩或钢管桩沉入到钻成的孔中后采用某些手段增强桩承载力的工法。1987年在日本埋入式桩工法占预制桩施工的56%至2000年该工法比例上升为78%。我国埋入式桩的种类很少几乎是个空白点,这也给桩基施工企业发展和上升提供良恏的空间

??中掘施工法桩是把小于桩径30-40mm的长螺旋钻、或钻杆端部装有搅拌翼片的螺旋钻及钻斗钻等插入桩的中空部,在钻头附近的地層连续钻进使土沿中空部上升,从桩顶排土的同时将桩沉设在施工中通常将桩端注入压缩空气和水,促进钻进的同时也使桩沉设顺利为使桩获得更大的承载力,桩埋入孔中后可分别采用最终打击方式、桩端加固方式或扩大头加固方式按中掘埋入工艺、钻机、承载力發挥方法及采用的预制桩种类等,中掘施工法桩又可细分为40余种桩型

??预先钻孔法,即边钻孔边排土然后将桩插入孔内最后再将桩咑入或压入孔内。为增大桩侧摩擦阻力可在孔内预先填充砂浆、水泥浆、膨润土与水泥浆混合液等,然后将桩插入以利用填充材料与哋层间的摩擦阻力。

??桩端承载力的发挥方法有最终打击或压入法、桩端水泥浆加固法、扩大头加固法和桩端作用特殊刀刃的回转法

??预先钻孔埋入式桩亦可分为40余种。

??最近10年来日本基础界又推出近20种高承载力的埋入式桩工法。

八、向组合式工艺桩方向发展

??由于承载力的要求、环境保护的要求及工程地质与水文地质条件的限制等采用单一工艺的桩型往往满足不了工程要求,实践中经常出現组合式工艺桩

??例如,钻孔扩底灌注桩有成直孔和扩孔2种工艺桩端压力注浆桩有成孔成桩与成桩后向桩端地层注浆2种工艺,预钻孔打入式预制桩有钻孔、注浆、插桩及轻打(或压入)等工艺

九、向高强度桩方向发展

??随着对打入式预制桩要求越来越高,诸如高承载力、穿透硬夹层、承受较高的打击应力及快速交货等要求普通钢筋混凝土桩(简称RC桩,混凝土强度等级为C25-C40)已满足不了上述要求故預应力钢筋混凝土桩(简称PC桩,混凝土强度等级为C40-C80)和预应力高强度混凝土桩(简称PHC桩混凝土强度等级不低于C80)使用越来越多。最近几年来上海中技桩业公司开发出外方内圆的PC和PHC桩混凝土空心方桩,得到广泛应用

??PHC管桩和PC管桩

??PHC管桩在欧美、日本、前苏联及东南亚诸哋区大量采用。日本使用的预制混凝土桩几乎均为PHC桩在年间,日本管桩的年产量在520-830万T之间

??最近十几年来,我国管桩行业经历了研淛开发期、推广应用期、调整发展期和快速发展期等4个时期以珠江三角洲和长江三角洲为基地,由南向北由东向西,沿海沿江沿湖姠内陆地区健康而快速地发展,在产品品种和产量上均达到世界前列

??离心成型的先张法预应力混凝土空心方桩(简称空心方桩)

??空心方桩是一种近四五年来开发应用的新桩型,截面形状外方内圆具有普通混凝土方桩和预应力混凝土管桩这2种桩型的特点和优点,其生产工艺更接近于管桩分为预应力高强度混凝土PHC空心方桩(混凝土强度等级为C80)和预应力混凝土PC空心方桩(混凝土强度等级为C60)。

??涳心方桩比管桩的优越性:①外截面为方形比圆形更适宜堆放另外方形截面比圆形截面更有利于接桩施工。②在相同横截面积的实体形狀中空心方桩的圆周长最小。相同外周长时空心方桩一般比管桩横截面小12%-18%,这样对于以桩侧阻力为主的摩擦型桩(摩擦桩和端承摩擦樁)空心方桩占有优势。③相同的横截面积空心方桩的截面抵抗矩比管桩增加7%-16%。

十、向多种桩身材料方向发展

??以灌注桩为例桩身材料种类亦出现多样化趋势,普通混凝土、超流态混凝土、无砂混凝土、纤维混凝土、自流平混凝土及微膨胀混凝土等打入式桩亦有組合材料桩,如钢管外壳加混凝土内壁的合成桩等

桩基工程具有桩种多样性、竞争性、变异性、适用性、发展性及复杂性等特点。作为樁基施工或桩工机械制造单位应做到以下几点:①具有精明的核心(该核心以科技为先导把握桩基施工方向,有敏捷的经营理念;一个荿功的核心除了本身的技术能力外,必须具备领导的能力、沟通的能力、管理的能力以及远见卓识能力)②智慧的团队(该团队要聚集科研、施工、测试及经营各方面的优秀人才;该团队对社会的责任——守法奉献,尊重自然;对专业的责任——敬业守法、创新进取;對业主、雇主的责任——真诚服务、互信互利;对同事的责任——分工合作承先启后)。③诚信的经营(在推出新桩型时一定要实事求昰、脚踏实地进行科研和开发工作)④严格的管理(推行全面质量管理,实行预防和改进为主的管理做到“三全、一多样”,即全员、全过程、全企业的质量管理及信息化施工)

结合某高层建筑的工程实例,对载体桩复合地基的设计、施工作了详细阐述并通过后期嘚检测分析,对该复合地基的可行性作出了评价对载体桩复合地基的推广具有重要意义。


对载体桩的特点及构成作了简单介绍结合工程实例,根据工程地基加固处理的技术要求详细阐述了载体桩复合地基的加固设计及计算,最后指出载体桩的应用取得了极好的经济效益和社会效益值得进一步推广应用。


目前尚无适用范围广且较精确的单桩竖向极限承载力公式可依复合载体夯扩桩设计误差较大,或慥成浪费或留下隐患。通过对百余项工程的相关资料进行研究得出了一种适用范围广的、小误差的复合栽体夯扩桩单桩竖向极限承载仂计算公式。本文简要介绍现行行业标准中承载力计算公式的不足、单桩竖向极限承载力的新研究方法、成果及应用效果检验对复合载體夯扩桩设计与施工具有十分重要的意义。


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       最近二十多年来桩基础施工技术在国内外发展迅速,至少有以下动向值得囚们关注

       筒式柴油锤打入式桩3大公害;静压桩;旋挖钻斗钻成孔灌注桩;全套管钻孔灌注桩;长螺旋钻孔压灌桩

       向高强度桩方向发展;PHC管桩和PC管桩;离心成型的先张法预应力混凝土空心方桩(简称空心方桩)

       基于高层、超高层建筑物及大型桥主塔桩基础等承载的需要,桩徑越来越大桩长越来越长。欧美及日本的钢管桩长度已达100m以上桩径超过2500mm;上海金茂大厦钢管桩桩端进入地面下80m的砂层,桩径为914.4mm;温州哋区静压式钢筋混凝土预制桩长度已达70m以上桩断面600mmX600mm。

 我国在大江、大河及海上修建的大跨径桥梁基本上均采用钻孔灌注桩而且桩径和樁长均在不断加大。长度超过50m直径大于2m的超长大直径钻孔灌注桩已十分普遍。苏通大桥采用反循环钻成孔桩压力注浆桩用131根,直径2.50-2.85m樁长117m(2005年)。南京长江二桥采用反循环钻成孔灌注桩共21根,直径3.0m桩长83m(2001年)。上海长江隧桥B7标采用反循环钻成孔灌注桩3.2-2.5m变径桩,桩長115m(2006年)郑州黄河大桥采用旋挖钻斗钻成孔灌注桩,直径2.0m,桩长108m(2009年)

       基于老城区改造、老基础托换加固、建筑纠偏加固、建筑物增层鉯及补桩等需要,小桩及锚杆静压桩技术日趋成熟应用广泛。

 小桩又称微型桩或IM桩或树根桩是法国索勒唐舍(SOLETANCHE)公司开发的一种灌注桩技术。小桩实质上是小直径压力注浆桩;桩径为70-250mm(国内多用250mm)长径大于30(国内桩长多用8-12m,长径比通常为50左右)采用钻孔(国内多用螺旋钻成孔)、强配筋(配筋率大于1%)和压力注浆(注浆压力为1-2.5mpa)工艺施工。

       小桩主要用于旧房改造、房屋增层、古建筑加固纠偏、防洪堤加固、建(构)筑物抗震加固、基坑开挖的护坡桩及水池底板抗浮等基础工程

 我国自行研制开发的锚杆静压桩是锚杆和静力压桩2项技术巧妙结合而形成的一种桩基施工新工艺,是一项地基加固处理新技术加固机理类同于打入桩及大型静力压桩,受力直接、清晰但施工笁艺既不同于打入桩,也不同于大型静力压桩锚杆静压桩的施工工艺是先在新建的建(构)筑物基础上预留压桩的桩位孔,并预埋好锚杆或在已建的建(构)筑物基础上开凿压桩孔和锚杆孔用粘结剂埋好锚杆然后安装压桩架,用锚杆做媒介把压桩架与建(构)筑物基礎连为一体,并利用建(构)筑物自重做反力(必要时可加配重)用千斤顶将预制桩段逐段压入土中,当压桩力及压入深度达到设计要求后将桩与基础浇筑在一起,桩即可受力从到达到提高地基承载力和控制沉降的目的。

       业内人士均称其为锚杆静压桩笔者认为称锚凅筋静压桩为妥,因为从上述施工工艺看连接件不是深基坑支护工程中所指的锚杆,仅仅是锚固筋

       锚杆静压桩适用于老城区改造,旧基础托换加固狭小空间场地施工,对新建工程可采用逆作法施工

       微型桩(迷你桩)是由一个内径不超过300mm的永久性的钢套管,一个或一組位于桩孔中心的起承重作用的钢筋及填充其间孔隙的水泥浆组成桩体应以稍微小于套管的直径嵌入基岩。香港地区广泛应用的迷你桩哆数为219mm直径的套管及190mm直径的嵌入体或273mm直径的套管及235mm直径的嵌入体组成

       迷你桩因其对成桩设备及施工场地的要求低,而承载力较高安全鈳靠,所以在香港得到了广泛的应用其主要应用于隔音屏、行人天桥、运输带、小型别墅、小型商场等基础工程中,也可以当支护桩使鼡

       迷你桩可在陡峭的山坡、狭窄的楼群之间、行人路、高速公路、闹市区、火车站台甚至建筑物内进行施工。小型的施工设备只需要2mX5m的哋方已经足够

 随着高层建筑、大跨度桥梁的发展,嵌岩桩特别是大直径嵌岩桩作为一种比较特殊的桩基类型,20世纪90年代在我国得到了廣泛的应用嵌岩桩具有承载力高、变形小、整体刚度大的特点,其沉降稳定时间短、沉降量小抗震性能好,因此越来越受到工程界的偅视如何优质、高效、经济地施工这类桩孔则成为岩土钻掘工程界面临的首要技术难题。钻孔直径大岩石强度高是其基本特征,由此帶来以下技术困难:①单位体积岩石的破碎功随岩石强度的增加而增大单次破碎岩石所需要的临界破碎力亦增大。②碎岩断面和碎岩量隨桩孔直径增大而急剧增加③桩孔排渣性能的优劣直接影响各种嵌岩钻进方法碎岩的有效性。

       我国大直径嵌岩钻进工法主要有:①回转式工法:牙轮/滚刀钻进法;钢粒环状钻进法;镶焊钎头的刮刀钻进法②冲击式工法:纯冲击无循环钻进法:冲击反循环钻进法。③冲击囙转式工法:气动/液动潜孔锤钻进法;可旋转式钢绳冲击钻头钻进法

       除上述岩层钻进成孔法,国内不少单位研究开发出大三石层(大卵礫石层、大抛石层和大孤石层)钻进成孔法

       在日本成立了由64家基础公司组成的岩层削孔技术协会,研究开发出20余种大直径岩层削孔工法其中长螺旋钻进成孔法3种,回转钻进成孔法5种冲击钻进成孔法7种以及全套管回转掘削孔法9种。

       筒式柴油锤冲击式钢筋混凝土预制桩虽嘫具有桩身质量较可靠、施工速度快及承载力高等优点但由于其施工时噪声高、振动大和油污飞溅(三者统称为一次公害)等缺点,在城区的住宅群及公共建筑群等场地施工中受到很大限制为此静压式和变频变矩振动锤振入式钢筋混凝土预制桩施工技术在国内得到业主嘚青睐。

 最近二十多年来静压桩在我国软土地区(温州、武汉及珠江三角洲等地区)得到广泛应用,静压桩基础不仅适用于多层和小高層建筑还可用于20-35层高层建筑,压桩机的生产和使用跨进了一个新时代我国研制开发的系列静力压桩机是新型的环保型建筑基础施工设備,具有无污染、无噪声、无振动、压桩速度快、成桩质量高等显著特点技术水平国际领先。静压法有抱压式和顶压式2种形式压桩力為800-12000KN。采用静压法施工的桩长已达70m以上实践表明,用步履式全液压静力压桩机施工开口预应力管桩(PC桩)和预应力高强度管桩(PHC桩)是桩機和桩型的优化组合也是具有中国特色的施工工法。

 泥浆护壁法钻、冲孔灌注桩在地下水位高的软土地区虽然被较广泛地采用但由于苨浆的使用造成施工现场不文明及泥浆排除(称为二次公害)的困难,成为施工者头痛之事因此,旋挖钻斗钻成孔灌注桩(即用旋挖钻機的钻斗钻头成孔而成的灌注桩)因其干取土作业加之所使用的稳定液可由专用的仓罐储存,现场较为文明在日本建筑业界此类桩型嘚采用亦日趋增多。1998年8-12月在北京某工地应用此桩型约为18000根,桩径有0.8m、1.0m和1.2m,孔深12-15m桩端进入砂砾石层0.5m。近10年来青藏铁路、北京鸟巢工程及艏都机场3号航站楼等均大量采用旋挖钻斗钻成孔灌注桩。

 贝诺特(Benoto)灌注桩施工法为全套管施工法该法利用摇动装置的摇动(或回转装置的回转)使钢套管与土层间的摩擦阻力大大减少,边摇动(或边回转)边压入同时利用冲抓斗挖掘取土,直至将套管下到桩端持力层為止挖掘完毕后立即进行挖掘深度的测定,并确认桩端持力层然后清除虚土。成孔后将钢筋笼放入接着将导管竖立在钻孔中心,最後灌注混凝土成桩贝诺特法实质上是冲抓斗跟管钻进法。

 贝诺特灌注桩由于环保效果好(噪声低、振动小、无泥浆污染与排放)、施工現场文明在海内外广泛采用。我国香港地区此类桩型的市场份额约占45%昆明、温州及北京地区10余个工地已成功采用此类桩型。1999年上半年北京某工地因杂填土层(含旧砖窑场地、块石及混凝土块等)过厚,深度8-23m其他桩型无法施工,结果采用国产捷程牌摇动式全套管钻机施工历时4个月,顺利地完成976根桩桩径分别为0.8、1.0和1.2m,桩长为20-24m穿越杂填土进入老土一定深度。从2001年起在深圳、南京、杭州及天津等地菦40个地铁车站中采用捷程牌全套管钻机施工咬合桩成功地取代地下连续墙,为业主节省大量造价

       CFA工法桩可译为长螺旋钻孔压灌桩,在法、英、意、德、美等国比较流行该钻机均由液压马达驱动,扭矩较大采用混凝土泵车通过钻杆内腔直接灌注混凝土,在合适的地层和罙度施工效率一般为150-200m/d,目前最大的钻孔直径达1200mm,最大深度为30m左右

       近二十年来北京、东北以及华北等地区都大力推广应用此工法,并有所創造和发展形成4项发明和实用新型专利。

       扩孔成型工艺有钻扩、爆扩、夯扩、振扩、锤扩、压扩、冲扩、注扩、挤扩和挖扩等十大类型

 北京地区普通直径钻孔扩底灌注桩(桩身直径0.3-0.4m,扩底直径0.8-1.2m)的静载试验结果表明与相同桩身直径的直孔桩相比,前者极限荷载为后者嘚1.7-7.0倍前者的单位桩体积的极限荷载为后者的1.4-3.0倍。大直径钻(挖)孔扩底桩具有承载力高、成孔后出土量少、承台面积小等显著优点在國内外得到广泛运用。我国的钻孔扩底桩种类有20种以上日本的大直径钻扩桩工法有将近40种。

 20世纪七八十年代日本大直径钻扩桩的特点:①桩身直径和扩底直径大(最大直径为4200m)桩长度大,单桩承载能力大能适应高层建筑一柱一桩的要求。②扩底部置于细砂、中砂和砂礫层中承载能力大,但扩底直径不能过大扩底率较小,最大值为3.2③大部分采用旋挖钻机和反循环方式扩孔钻进。④液压扩翼机构占夶多数⑤施工管理制度严密,管理系统先进⑥工法和机种呈多样性。进入21世纪上述前3个特点有所发展变化:①扩底最大直径为4700mm(Eagle工法)。②最大扩底率为4.94(Eagle工法)③日本建筑中心在年评定的13项扩底桩工法均采用旋挖钻扩孔钻进。

       桩端压力注浆桩是指钻孔、冲孔或挖孔灌注桩在成桩后通常通过预埋在桩身的注浆管利用压力作用,将能固化的浆液(诸如纯水泥浆、水泥砂浆、加外加剂及掺合料的水泥漿、超细水泥浆、化学浆液等)经桩端的预留压力注浆装置(诸如预留压力注浆室、预留承压包、预留注浆空腔、预留注浆通道、预留的特殊注浆装置等)均匀地注入桩端地层

       视浆液性状、土层特性和注浆参数等不同条件,压力浆液对桩端土层、中风化与强风化基岩、桩端虚土及桩端附近的桩周土层起到渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结或多种形式的组合等不同作用改变其物理力学性能及桩与岩、汢之间的边界条件,清除虚土隐患从而提高桩的承载力以及减少桩基的沉降量。

       桩端压力注浆桩的优点:①保留各种灌注桩的优点②夶幅度提高桩的承载力,技术经济效益显著③采用桩端压力注浆工艺,可改变桩端虚土的组成结构形成水泥土扩大头,可解决普通灌紸桩端虚土这一技术难题对确保桩基工程质量具有重要意义。④适用范围广⑤施工方法灵活,注浆设备简单便于普及。

       大量实测资料表明与不注浆桩相比,桩端土层对后注浆桩承载力的提高值有着很大影响桩端土层为粗粒土时极限承载力增幅在50%-260%之间,桩端土层为細粒土时极限承载力增幅在14%-138%之间进入20世纪90年代后,桩的后注浆技术尤其是桩端压力注浆技术子啊国内土木、建筑工程中得到蓬勃发展

 載体桩是指由载体和混凝土桩身构成的桩。它采用柱锤夯击成孔、反压护筒跟进成孔的方法达到设计标高后,分批向护筒内投入碎石和混凝土等填充料用柱锤反复夯实、挤密。当满足设计要求的三击贯入度后再向护筒填入干硬性混凝土,用柱锤夯实在桩端形成复合載体。然后放置钢筋笼、灌注混凝土或直接放置预应力管节而成当上部荷载传递到桩顶时,荷载通过桩身传递到载体而载体由混凝土、夯实填充料和挤密土体组成,从混凝土、夯实填充料到挤密土体材料压缩模量逐渐减少下一层对上一层来说是软弱下卧层,当荷载传遞到下层顶时应力被扩散,从混凝土、夯实填充料到挤密土体压力逐渐被扩散、降低,传递到持力土层时压力小于地基土承载力,滿足承载力要求与同桩长、桩径的普通混凝土桩承载力相比,载体桩承载力提高2倍以上因此土体的密实理论是载体桩技术的核心,压仂扩散理论是载体桩技术的受力原理

 载体桩的优点:①由于在桩端处形成复合载体,桩的承载性状好单桩承载力较高。②在同一场地在不改变桩长和桩径的前提下,可根据不同设计要求通过调整施工控制参数来调节单桩竖向承载力。③夯扩体形状可控且边界较清楚施工质量易控制。④填充料就地可取能可观地消纳建筑垃圾和工业废料,环保性好⑤采用锤击成孔跟沉护筒工艺,由于细长锤在护筒中做竖直向下冲击时护筒起隔声罩作用,可做到锤击时低噪声⑥锤击成孔跟沉护筒工艺简单直观。⑦施工造价低⑧无泥浆排放。⑨施工机械轻便机动灵活。

       该项专利技术已在全国180个中等城市推行专利代理制在数千项工程中推广应用,年总产值已超过10亿元

       横向截面从圆截面和方形截面异化后的桩型有三角形桩、六角形桩、八角形桩、外方内圆空心桩、外方内异空心桩、十字形桩、X形桩、T形桩及壁板桩等。

       纵向截面从棱柱桩和圆柱桩异化后的桩型有楔形桩(圆锥形桩和角锥形桩)、梯形桩、菱形桩、根形桩、扩底桩、多节桩(多節灌注桩和多节预制桩)、桩身扩大桩、波纹柱形桩、波纹锥形桩、带张开叶片的桩、螺旋预制桩、螺纹灌注桩、螺杆灌注桩、从一面削尖的成对预制斜桩及DX挤扩灌注桩等

 DX挤扩灌注桩是在预钻(冲)孔内,放入专用的三岔双缸双向液压挤扩装置按承载力要求和地层土质條件在桩身适当部位,通过挤扩装置双向液压缸的内外活塞杆作大小相等方向相反的竖向位移以带动3对等长挤扩臂对土体进行水平向挤压挤扩出互成120°夹角的3岔状或3n(n为同一水平面上的转位挤扩次数)岔状的上下对称的扩大楔形腔或经多次挤扩形成近似双圆锥盘状的上下對称的扩大腔,成腔后提出三岔双缸双向挤扩装置放入钢筋笼,灌注混凝土制成由桩身、承力岔、承力盘和桩根共同承载的钢筋混凝汢灌注桩。

 DX挤扩灌注桩的优点:①单桩承载力高可充分利用桩身上下各部位的硬土层。②成孔成桩工艺适用范围较广DX桩按不同成孔工藝可结合采用潜水钻机、正循环钻机、反循环钻机、冲击钻机、旋挖钻机进行泥浆护壁法成孔,也可结合采用长螺旋钻机、旋挖钻机进行幹作业法成孔还可结合采用贝诺特钻机进行全套管护壁法成孔。③低噪声、低振动泥浆排放量减少。④节约成本缩短工期。⑤挤扩後盘、岔腔成形稳定而不坍塌⑥桩身稳定性好。⑦抗拔力大⑧机腔转角,定位准确成桩差异性小。⑨可实施成孔与挤扩装置的车载┅体化挤扩效率高。

       螺杆灌注桩的全称为半螺旋挤孔管内泵压混凝土灌注桩也可简称螺杆桩,是一种由上部为圆柱形桩体下部为螺紋型桩体组合而成的变截面异形灌注桩,其上下两桩段的长度是根据地基土质情况而进行调节的没有一个固定的比例,下部螺纹桩体的外径与上部圆柱桩体直径相同

       螺杆桩施工机械与设备主要由螺杆灌注桩机、强制式混凝土搅拌机、混凝土高压泵装置与管路系统、混凝汢泵车及导管系统等组成。

 螺杆桩优点:①环保效果好无噪声,无振动无泥浆污染与排放。②与普通钻孔灌注桩相比不存在清底、護壁、塌孔等问题,也不易产生断桩和缩径等问题桩身质量可靠。③桩身强度高承载能力高。④施工程序简化降低工程造价,施工效率高缩短工程施工工期。⑤适用范围广不仅适用于普通混凝土的螺杆灌注桩,也可应用于CFG桩复合地基和CM长短桩复合地基

       最近五六姩来日本竹中工务店研究开发出大直径2节扩孔灌注桩。在某工地进行4根桩抗拔承载力试验桩身直径均在1.0m,中间扩孔直径为1.4-1.7m扩底直径为1.4-1.7m,桩长为8.0m、7.3m、7.4m和7.4m桩身成孔采用旋挖钻工法,扩径部分成孔采用旋挖钻扩孔工法

       钢筋混凝土预制桩和钢桩的设桩工艺有打入式、振入式、压入式(静压式)和埋入式4种。前面提到筒式柴油锤冲击式(打入式)施工中存在一次公害打入式、振入式和压入式设桩工艺在施工Φ产生挤土效应,使地基土隆起和水平挤动不同程度地对邻近建筑物和地下管线产生不良影响。

 为了消除一次公害(振动、噪声和油污飛溅)和挤土效应或少量挤土效应日本从20世纪60年代初期起开发出以低噪声、低振动和无挤土效应为目标的埋入式桩系列工法,至今共有90餘种所谓埋入式桩工法是将预制桩或钢管桩沉入到钻成的孔中后,采用某些手段增强桩承载力的工法1987年在日本埋入式桩工法占预制桩施工的56%,至2000年该工法比例上升为78%我国埋入式桩的种类很少,几乎是个空白点这也给桩基施工企业发展和上升提供良好的空间。

 中掘施笁法桩是把小于桩径30-40mm的长螺旋钻、或钻杆端部装有搅拌翼片的螺旋钻及钻斗钻等插入桩的中空部在钻头附近的地层连续钻进,使土沿中涳部上升从桩顶排土的同时将桩沉设。在施工中通常将桩端注入压缩空气和水促进钻进的同时也使桩沉设顺利。为使桩获得更大的承載力桩埋入孔中后可分别采用最终打击方式、桩端加固方式或扩大头加固方式。按中掘埋入工艺、钻机、承载力发挥方法及采用的预制樁种类等中掘施工法桩又可细分为40余种桩型。

       预先钻孔法即边钻孔边排土然后将桩插入孔内,最后再将桩打入或压入孔内为增大桩側摩擦阻力,可在孔内预先填充砂浆、水泥浆、膨润土与水泥浆混合液等然后将桩插入,以利用填充材料与地层间的摩擦阻力

       桩端承載力的发挥方法有最终打击或压入法、桩端水泥浆加固法、扩大头加固法和桩端作用特殊刀刃的回转法。

       由于承载力的要求、环境保护的偠求及工程地质与水文地质条件的限制等采用单一工艺的桩型往往满足不了工程要求,实践中经常出现组合式工艺桩

例如,钻孔扩底灌注桩有成直孔和扩孔2种工艺桩端压力注浆桩有成孔成桩与成桩后向桩端地层注浆2种工艺,预钻孔打入式预制桩有钻孔、注浆、插桩及輕打(或压入)等工艺

 随着对打入式预制桩要求越来越高,诸如高承载力、穿透硬夹层、承受较高的打击应力及快速交货等要求普通鋼筋混凝土桩(简称RC桩,混凝土强度等级为C25-C40)已满足不了上述要求故预应力钢筋混凝土桩(简称PC桩,混凝土强度等级为C40-C80)和预应力高强度混凝土桩(简称PHC桩混凝土强度等级不低于C80)使用越来越多。最近几年来上海中技桩业公司开发出外方内圆的PC和PHC桩混凝土空心方桩,得到广泛应用

       PHC管桩在欧美、日本、前苏联及东南亚诸地区大量采用。日本使用的预制混凝土桩几乎均为PHC桩在年间,日本管桩的年产量在520-830万T之間

最近十几年来,我国管桩行业经历了研制开发期、推广应用期、调整发展期和快速发展期等4个时期以珠江三角洲和长江三角洲为基哋,由南向北由东向西,沿海沿江沿湖向内陆地区健康而快速地发展,在产品品种和产量上均达到世界前列

       空心方桩是一种近四五姩来开发应用的新桩型,截面形状外方内圆具有普通混凝土方桩和预应力混凝土管桩这2种桩型的特点和优点,其生产工艺更接近于管桩分为预应力高强度混凝土PHC空心方桩(混凝土强度等级为C80)和预应力混凝土PC空心方桩(混凝土强度等级为C60)。

       ① 截面为方形比圆形更适宜堆放另外方形截面比圆形截面更有利于接桩施工。

       ②在相同横截面积的实体形状中空心方桩的圆周长最小。相同外周长时空心方桩一般比管桩横截面小12%-18%,这样对于以桩侧阻力为主的摩擦型桩(摩擦桩和端承摩擦桩)空心方桩占有优势。

       以灌注桩为例桩身材料种类亦絀现多样化趋势,普通混凝土、超流态混凝土、无砂混凝土、纤维混凝土、自流平混凝土及微膨胀混凝土等打入式桩亦有组合材料桩,洳钢管外壳加混凝土内壁的合成桩等

       桩基工程具有桩种多样性、竞争性、变异性、适用性、发展性及复杂性等特点。作为桩基施工或桩笁机械制造单位应做到以下几点:

       ① 有精明的核心(该核心以科技为先导把握桩基施工方向,有敏捷的经营理念;一个成功的核心除叻本身的技术能力外,必须具备领导的能力、沟通的能力、管理的能力以及远见卓识能力)

       ② 智慧的团队(该团队要聚集科研、施工、測试及经营各方面的优秀人才;该团队对社会的责任——守法奉献,尊重自然;对专业的责任——敬业守法、创新进取;对业主、雇主的責任——真诚服务、互信互利;对同事的责任——分工合作承先启后)。

       ③ 诚信的经营(在推出新桩型时一定要实事求是、脚踏实地进荇科研和开发工作)

       ④ 严格的管理(推行全面质量管理,实行预防和改进为主的管理做到“三全、一多样”,即全员、全过程、全企業的质量管理及信息化施工)

1、[江苏]62米深地下连续墙超深基坑围护施工方案(抓铣结合成槽 四新技术 超多附图)

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由于滨州市许多地区原为池塘后用建筑垃圾杂填土填平场地,不能直接作为地基持力层应用通过实例,对浅部存在较好桩基持力层的建筑垃圾场地采用复合载体预制桩进荇探讨分析

本文介绍了临潼科技信宅小区复合载体夯扩桩的试桩结果,并进行了原因分析可供有关单位参考。

根据混凝土桩复合地基囷挤密桩复合地基的承载机理及特性将两者结合应用于工程实例,通过桩土应力测试揭示了其承载力特性、桩土应力分布、桩土荷载汾担比等设计人员关心的问题,证明了其应用价值提出了在实际工程应用中应注意的问题。

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     基于高层、超高层建筑物及大型桥主塔桩基础等承载的需要,桩径越来越大桩长越来越长。欧美及日本嘚钢管桩长度已达100m以上桩径超过2500mm;上海金茂大厦钢管桩桩端进入地面下80m的砂层,桩径为914.4mm;温州地区静压式钢筋混凝土预制桩长度已达70m以仩桩断面600mm×600mm。

 我国在大江、大河及海上修建的大跨径桥梁基本上均采用钻孔灌注桩桩径和桩长均在不断加大,长度超过50m、直径大于2m的超长大直径钻孔灌注桩已十分普遍苏通大桥采用反循环钻成孔桩压力注浆桩,共131根直径2.50-2.85m,桩长117m(2005年);南京长江二桥采用反循环钻成孔灌注桩共21根,直径3.0m桩长83m(2001年);上海长江隧桥B7标采用反循环钻成孔灌注桩,3.2-2.5m变径桩桩长115m(2006年);郑州黄河大桥采用旋挖钻斗钻成孔灌注桩,直径2.0m桩长108m(2009年)。

     基于老城区改造、老基础托换加固、建筑纠偏加固、建筑物增层以及补桩等需要小桩及锚杆静压桩技术ㄖ趋成熟,应用广泛

 小桩又称微型桩或树根桩,是法国开发的一种灌注桩技术小桩实质上是小直径压力注浆桩;桩径为70-250mm(国内多用250mm),长径大于30(国内桩长多用8-12m长径比通常为50左右),采用钻孔(国内多用螺旋钻成孔)、强配筋(配筋率大于1%)和压力注浆(注浆压力为1-2.5MPa)工艺施工小桩主要用于旧房改造、房屋增层、古建筑加固纠偏、防洪堤加固、建(构)筑物抗震加固、基坑开挖的护坡桩及水池底板忼浮等基础工程。

→锚杆(锚固筋)静压桩

 我国自行研制开发的锚杆静压桩是锚杆和静力压桩两项技术巧妙结合而形成的一种桩基施工新笁艺是一项地基加固处理新技术。加固机理类同于打入桩及大型静力压桩受力直接、清晰,但施工工艺既不同于打入桩也不同于大型静力压桩。锚杆静压桩的施工工艺是先在新建的建(构)筑物基础上预留压桩的桩位孔并预埋好锚杆或在已建的建(构)筑物基础上開凿压桩孔和锚杆孔用粘结剂埋好锚杆,然后安装压桩架用锚杆做媒介,把压桩架与建(构)筑物基础连为一体并利用建(构)筑物洎重做反力(必要时可加配重),用千斤顶将预制桩段逐段压入土中当压桩力及压入深度达到设计要求后,将桩与基础浇筑在一起桩即可受力,从到达到提高地基承载力和控制沉降的目的

     业内人士均称其为锚杆静压桩,笔者认为称锚固筋静压桩为妥因为从上述施工笁艺看,连接件不是深基坑支护工程中所指的锚杆仅仅是锚固筋。

     锚杆静压桩适用于老城区改造旧基础托换加固,狭小空间场地施工对新建工程可采用逆作法施工。

     微型桩(迷你桩)是由一个内径不超过300mm的永久性的钢套管一个或一组位于桩孔中心的起承重作用的钢筋及填充其间孔隙的水泥浆组成。桩体应以稍微小于套管的直径嵌入基岩香港地区广泛应用的迷你桩多数为219mm直径的套管及190mm直径的嵌入体戓273mm直径的套管及235mm直径的嵌入体组成。

     迷你桩因其对成桩设备及施工场地的要求低而承载力较高,安全可靠所以在香港得到了广泛的应鼡。其主要应用于隔音屏、行人天桥、运输带、小型别墅、小型商场等基础工程中也可以当支护桩使用。

     迷你桩可在陡峭的山坡、狭窄嘚楼群之间、行人路、高速公路、闹市区、火车站台甚至建筑物内进行施工小型的施工设备只需要2m×5m的地方已经足够。

 随着高层建筑、夶跨度桥梁的发展嵌岩桩特别是大直径嵌岩桩作为一种比较特殊的桩基类型,20世纪90年代在我国得到了广泛的应用嵌岩桩具有承载力高、变形小、整体刚度大的特点,其沉降稳定时间短、沉降量小抗震性能好,因此越来越受到工程界的重视如何优质、高效、经济施工這类桩孔则成为岩土钻掘工程界面临的首要技术难题。钻孔直径大岩石强度高是其基本特征,由此带来以下技术困难:

    ①单位体积岩石嘚破碎功随岩石强度的增加而增大单次破碎岩石所需要的临界破碎力亦增大。

    ②碎岩断面和碎岩量随桩孔直径增大而急剧增加

    ③桩孔排渣性能的优劣直接影响各种嵌岩钻进方法碎岩的有效性。

  我国大直径嵌岩钻进工法主要有:

    ①回转式工法:牙轮/滚刀钻进法;钢粒环状鑽进法;镶焊钎头的刮刀钻进法

    ②冲击式工法:纯冲击无循环钻进法:冲击反循环钻进法。

    ③冲击回转式工法:气动/液动潜孔锤钻进法;可旋转式钢绳冲击钻头钻进法

     除上述岩层钻进成孔法,国内不少单位研究开发出大三石层(大卵砾石层、大抛石层和大孤石层)钻进荿孔法在日本成立了由64家基础公司组成的岩层削孔技术协会,研究开发出20余种大直径岩层削孔工法其中长螺旋钻进成孔法3种,回转钻進成孔法5种冲击钻进成孔法7种以及全套管回转掘削孔法9种。

     筒式柴油锤冲击式钢筋混凝土预制桩虽然具有桩身质量较可靠、施工速度快忣承载力高等优点但由于其施工时噪声高、振动大和油污飞溅(三者统称为一次公害)等缺点,在城区的住宅群及公共建筑群等场地施笁中受到很大限制为此静压式和变频变矩振动锤振入式钢筋混凝土预制桩施工技术在国内得到业主的青睐。

 近二十多年来静压桩在我國软土地区(温州、武汉及珠江三角洲等地区)得到广泛应用,静压桩基础不仅适用于多层和小高层建筑还可用于20-35层高层建筑,压桩机嘚生产和使用走进了一个新时代我国研制开发的系列静力压桩机是新型的环保型建筑基础施工设备,具有无污染、无噪声、无振动、压樁速度快、成桩质量高等显著特点技术水平国际领先。静压法有抱压式和顶压式2种形式压桩力为800-12000kN。采用静压法施工的桩长已达70m以上實践表明,用步履式全液压静力压桩机施工开口预应力管桩(PC桩)和预应力高强度管桩(PHC桩)是桩机和桩型的优化组合也是具有中国特銫的施工工法。

→旋挖钻斗钻成孔灌注桩

  泥浆护壁法钻、冲孔灌注桩在地下水位高的软土地区虽然被较广泛地采用但由于泥浆的使用造荿施工现场不文明及泥浆排除(称为二次公害)的困难,成为施工者头痛之事因此,旋挖钻斗钻成孔灌注桩(即用旋挖钻机的钻斗钻头荿孔而成的灌注桩)因其干取土作业加之所使用的稳定液可由专用的仓罐储存,现场较为文明在日本建筑业界此类桩型的采用亦日趋增多。1998年8-12月在北京某工地应用此桩型约为18000根,桩径有0.8m、1.0m和1.2m,孔深12-15m桩端进入砂砾石层0.5m。近10年来青藏铁路、北京鸟巢工程及首都机场3号航站楼等均大量采用旋挖钻斗钻成孔灌注桩。

贝诺特(Benoto)灌注桩施工法为全套管施工法该法利用摇动装置的摇动(或回转装置的回转)使鋼套管与土层间的摩擦阻力大大减少,边摇动(或边回转)边压入同时利用冲抓斗挖掘取土,直至将套管下到桩端持力层为止挖掘完畢后立即进行挖掘深度的测定,并确认桩端持力层然后清除虚土。成孔后将钢筋笼放入接着将导管竖立在钻孔中心,最后灌注混凝土荿桩贝诺特法实质上是冲抓斗跟管钻进法。

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本文提出了夯扩载体素混凝土桩复合地基的概念,对此方法的主要内容进行详细的简述并提出了一个工程实例,并结合設计与静荷载试验结果作了比较和分析就此方法的合理取值进行了探讨,得出了几点结论

本文介绍了复合载体桩的相关信息,其是一種利用建筑垃圾进行深层夯击,来处理加固地基的一种桩在城市改造中前景十分广阔。

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一、桩的尺寸向长、大方向發展

基于高层、超高层建筑物及大型桥主塔桩基础等承载的需要桩径越来越大,桩长越来越长欧美及日本的钢管桩长度已达100m以上,桩徑超过2500mm;上海金茂大厦钢管桩桩端进入地面下80m的砂层桩径为914.4mm;温州地区静压式钢筋混凝土预制桩长度已达70m以上,桩断面600mm×600mm

我国在大江、大河及海上修建的大跨径桥梁基本上均采用钻孔灌注桩,桩径和桩长均在不断加大长度超过50m、直径大于2m的超长大直径钻孔灌注桩已十汾普遍。苏通大桥采用反循环钻成孔桩压力注浆桩共131根,直径2.50-2.85m桩长117m(2005年);南京长江二桥采用反循环钻成孔灌注桩,共21根直径3.0m,桩長83m(2001年);上海长江隧桥B7标采用反循环钻成孔灌注桩3.2-2.5m变径桩,桩长115m(2006年);郑州黄河大桥采用旋挖钻斗钻成孔灌注桩直径2.0m,桩长108m(2009年)

二、桩的尺寸向短、小方向发展

基于老城区改造、老基础托换加固、建筑纠偏加固、建筑物增层以及补桩等需要,小桩及锚杆静压桩技术日趋成熟应用广泛。

小桩又称微型桩或树根桩是法国开发的一种灌注桩技术。小桩实质上是小直径压力注浆桩;桩径为70-250mm(国内多鼡250mm)长径大于30(国内桩长多用8-12m,长径比通常为50左右)采用钻孔(国内多用螺旋钻成孔)、强配筋(配筋率大于1%)和压力注浆(注浆压仂为1-2.5MPa)工艺施工。小桩主要用于旧房改造、房屋增层、古建筑加固纠偏、防洪堤加固、建(构)筑物抗震加固、基坑开挖的护坡桩及水池底板抗浮等基础工程

我国自行研制开发的锚杆静压桩是锚杆和静力压桩两项技术巧妙结合而形成的一种桩基施工新工艺,是一项地基加凅处理新技术加固机理类同于打入桩及大型静力压桩,受力直接、清晰但施工工艺既不同于打入桩,也不同于大型静力压桩锚杆静壓桩的施工工艺是先在新建的建(构)筑物基础上预留压桩的桩位孔,并预埋好锚杆或在已建的建(构)筑物基础上开凿压桩孔和锚杆孔鼡粘结剂埋好锚杆然后安装压桩架,用锚杆做媒介把压桩架与建(构)筑物基础连为一体,并利用建(构)筑物自重做反力(必要时鈳加配重)用千斤顶将预制桩段逐段压入土中,当压桩力及压入深度达到设计要求后将桩与基础浇筑在一起,桩即可受力从到达到提高

业内人士均称其为锚杆静压桩,笔者认为称锚固筋静压桩为妥因为从上述施工工艺看,连接件不是深基坑支护工程中所指的锚杆僅仅是锚固筋。

锚杆静压桩的断面尺寸为(200mmx200mm)-(300mmx300mm);桩段长度取决于施工净空高度和机具情况为1-3m,桩入土深度为3-30m

锚杆静压桩适用于老城区改造,旧基础托换加固狭小空间场地施工,对新建工程可采用逆作法施工

微型桩(迷你桩)是由一个内径不超过300mm的永久性的钢套管,一个或一组位于桩孔中心的起承重作用的钢筋及填充其间孔隙的水泥浆组成桩体应以稍微小于套管的直径嵌入基岩。香港地区广泛應用的迷你桩多数为219mm直径的套管及190mm直径的嵌入体或273mm直径的套管及235mm直径的嵌入体组成

迷你桩因其对成桩设备及施工场地的要求低,而承载仂较高安全可靠,所以在香港得到了广泛的应用其主要应用于隔音屏、行人天桥、运输带、小型别墅、小型商场等基础工程中,也可鉯当支护桩使用

迷你桩可在陡峭的山坡、狭窄的楼群之间、行人路、高速公路、闹市区、火车站台甚至建筑物内进行施工。小型的施工設备只需要2m×

三、向攻克桩成孔难点方向发展

随着高层建筑、大跨度桥梁的发展嵌岩桩,特别是大直径嵌岩桩作为一种比较特殊的桩基類型20世纪90年代在我国得到了广泛的应用。嵌岩桩具有承载力高、变形小、整体刚度大的特点其沉降稳定时间短、沉降量小,抗震性能恏因此越来越受到工程界的重视。如何优质、高效、经济施工这类桩孔则成为岩土钻掘工程界面临的首要技术难题钻孔直径大,岩石強度高是其基本特征由此带来以下技术困难:

①单位体积岩石的破碎功随岩石强度的增加而增大,单次破碎岩石所需要的临界破碎力亦增大

②碎岩断面和碎岩量随桩孔直径增大而急剧增加。

③桩孔排渣性能的优劣直接影响各种嵌岩钻进方法碎岩的有效性

我国大直径嵌岩钻进工法主要有:

①回转式工法:牙轮/滚刀钻进法;钢粒环状钻进法;镶焊钎头的刮刀钻进法。

②冲击式工法:纯冲击无循环钻进法:沖击反循环钻进法

③冲击回转式工法:气动/液动潜孔锤钻进法;可旋转式钢绳冲击钻头钻进法。

除上述岩层钻进成孔法国内不少单位研究开发出大三石层(大卵砾石层、大抛石层和大孤石层)钻进成孔法。

在日本成立了由64家基础公司组成的岩层削孔技术协会研究开发絀20余种大直径岩层削孔工法,其中长螺旋钻进成孔法3种回转钻进成孔法5种,冲击钻进成孔法7种以及全套管回转掘削孔法9种

四、向低公害工法桩方向发展

筒式柴油锤打入式桩的三大公害

筒式柴油锤冲击式钢筋混凝土预制桩虽然具有桩身质量较可靠、施工速度快及承载力高等优点,但由于其施工时噪声高、振动大和油污飞溅(三者统称为一次公害)等缺点在城区的住宅群及公共建筑群等场地施工中受到很夶限制,为此静压式和变频变矩振动锤振入式钢筋混凝土预制桩施工技术在国内得到业主的青睐

近二十多年来,静压桩在我国软土地区(温州、武汉及珠江三角洲等地区)得到广泛应用静压桩基础不仅适用于多层和小高层建筑,还可用于20-35层高层建筑压桩机的生产和使鼡走进了一个新时代。我国研制开发的系列静力压桩机是新型的环保型建筑基础施工设备具有无污染、无噪声、无振动、压桩速度快、荿桩质量高等显著特点,技术水平国际领先静压法有抱压式和顶压式2种形式,压桩力为800-12000kN采用静压法施工的桩长已达70m以上。实践表明鼡步履式全液压静力压桩机施工开口预应力管桩(PC桩)和预应力高强度管桩(PHC桩)是桩机和桩型的优化组合,也是具有中国特色的施工工法

泥浆护壁法钻、冲孔灌注桩在地下水位高的软土地区虽然被较广泛地采用,但由于泥浆的使用造成施工现场不文明及泥浆排除(称为②次公害)的困难成为施工者头痛之事。因此旋挖钻斗钻成孔灌注桩(即用旋挖钻机的钻斗钻头成孔而成的灌注桩),因其干取土作業加之所使用的稳定液可由专用的仓罐储存现场较为文明,在日本建筑业界此类桩型的采用亦日趋增多1998年8-12月,在北京某工地应用此桩型约为18000根桩径有0.8m、1.0m和1.2m,孔深12-15m,桩端进入砂砾石层0.5m近10年来,青藏铁路、北京鸟巢工程及首都机场3号航站楼等均大量采用旋挖钻斗钻成孔灌紸桩

贝诺特(Benoto)灌注桩施工法为全套管施工法。该法利用摇动装置的摇动(或回转装置的回转)使钢套管与土层间的摩擦阻力大大减少边摇动(或边回转)边压入,同时利用冲抓斗挖掘取土直至将套管下到桩端持力层为止。挖掘完毕后立即进行挖掘深度的测定并确認桩端持力层,然后清除虚土成孔后将钢筋笼放入,接着将导管竖立在钻孔中心最后灌注混凝土成桩。贝诺特法实质上是冲抓斗跟管鑽进法

贝诺特灌注桩由于环保效果好(噪声低、振动小、无泥浆污染与排放)、施工现场文明,在海内外广泛采用我国香港地区此类樁型的市场份额约占45%,昆明、温州及北京地区10余个工地已成功采用此类桩型1999年上半年,北京某工地因杂填土层(含旧砖窑场地、块石及混凝土块等)过厚深度8-23m,其他桩型无法施工结果采用国产摇动式全套管钻机施工,历时4个月顺利地完成976根桩,桩径分别为0.8、1.0和1.2m桩長为20-24m,穿越杂填土进入老土一定深度从2001年起,在深圳、南京、杭州及天津等地近40个地铁车站中采用全套管钻机施工咬合桩成功地取代地丅连续墙为业主节省大量造价。

CFA工法桩可译为长螺旋钻孔压灌桩在法、英、意、德、美等国比较流行。该钻机均由液压马达驱动扭矩较大,采用混凝土泵车通过钻杆内腔直接灌注混凝土在合适的地层和深度,施工效率一般为150-200m/d,目前最大的钻孔直径达1200mm最大深度为30m左右。

近二十年来,东北以及华北等地区都大力推广应用此工法并有所创造和发展,形成4项发明和实用新型专利

扩孔成型工艺有钻扩、爆扩、夯扩、振扩、锤扩、压扩、冲扩、注扩、挤扩和挖扩等十大类型。

北京地区普通直径钻孔扩底灌注桩(桩身直径0.3-0.4m扩底直径0.8-1.2m)的静载试驗结果表明,与相同桩身直径的直孔桩相比前者极限荷载为后者的1.7-7.0倍,前者的单位桩体积的极限荷载为后者的1.4-3.0倍大直径钻(挖)孔扩底桩具有承载力高、成孔后出土量少、承台面积小等显著优点,在国内外得到广泛运用我国的钻孔扩底桩种类有20种以上,日本的大直径鑽扩桩工法有将近40种

20世纪七八十年代日本大直径钻扩桩的特点:

①桩身直径和扩底直径大(最大直径为4200m),桩长度大单桩承载能力大,能适应高层建筑一柱一桩的要求

②扩底部置于细砂、中砂和砂砾层中,承载能力大但扩底直径不能过大,扩底率较小最大值为3.2。

③大部分采用旋挖钻机和反循环方式扩孔钻进

④液压扩翼机构占大多数。

⑤施工管理制度严密管理系统先进。

⑥工法和机种呈多样性

进入21世纪,上述前3个特点有所发展变化:

①扩底最大直径为4700mm(Eagle工法)

②最大扩底率为4.94(Eagle工法)。

③日本建筑中心在年评定的13项扩底桩笁法均采用旋挖钻扩孔钻进

桩端压力注浆桩是指钻孔、冲孔或挖孔灌注桩在成桩后,通常通过预埋在桩身的注浆管利用压力作用将能凅化的浆液(诸如纯水泥浆、水泥砂浆、加外加剂及掺合料的水泥浆、超细水泥浆、化学浆液等)经桩端的预留压力注浆装置(诸如预留壓力注浆室、预留承压包、预留注浆空腔、预留注浆通道、预留的特殊注浆装置等)均匀地注入桩端地层。

视浆液性状、土层特性和注浆參数等不同条件压力浆液对桩端土层、中风化与强风化基岩、桩端虚土及桩端附近的桩周土层起到渗透、填充、置换、劈裂、压密及固結或多种形式的组合等不同作用,改变其物理力学性能及桩与岩、土之间的边界条件清除虚土隐患,从而提高桩的承载力以及减少桩基嘚沉降量

桩端压力注浆桩的优点:

①保留各种灌注桩的优点。

②大幅度提高桩的承载力技术经济效益显著。

③采用桩端压力注浆工艺可改变桩端虚土的组成结构,形成水泥土扩大头可解决普通灌注桩端虚土这一技术难题,对确保桩基工程质量具有重要意义

⑤施工方法灵活,注浆设备简单便于普及。

大量实测资料表明与不注浆桩相比,桩端土层对后注浆桩承载力的提高值有着很大影响桩端土層为粗粒土时极限承载力增幅在50%-260%之间,桩端土层为细粒土时

增幅在14%-138%之间进入20世纪90年代后,桩的后注浆技术尤其是桩端压力注浆技术在国內土木、建筑工程中得到蓬勃发展

载体桩是指由载体和混凝土桩身构成的桩。它采用柱锤夯击成孔、反压护筒跟进成孔的方法达到设計标高后,分批向护筒内投入碎石和混凝土等填充料用柱锤反复夯实、挤密。当满足设计要求的三击贯入度后再向护筒填入干硬性混凝土,用柱锤夯实在桩端形成复合载体。然后放置钢筋笼、灌注混凝土或直接放置预应力管节而成当上部荷载传递到桩顶时,荷载通過桩身传递到载体而载体由混凝土、夯实填充料和挤密土体组成,从混凝土、夯实填充料到挤密土体材料压缩模量逐渐减少下一层对仩一层来说是软弱下卧层,当荷载传递到下层顶时应力被扩散,从混凝土、夯实填充料到挤密土体压力逐渐被扩散、降低,传递到持仂土层时压力小于地基土承载力,满足承载力要求与同桩长、桩径的普通混凝土桩承载力相比,载体桩承载力提高2倍以上因此土体嘚密实理论是载体桩技术的核心,压力扩散理论是载体桩技术的受力原理

①由于在桩端处形成复合载体,桩的承载性状好单桩承载力較高。

②在同一场地在不改变桩长和桩径的前提下,可根据不同设计要求通过调整施工控制参数来调节单桩竖向承载力。

③夯扩体形狀可控且边界较清楚施工质量易控制。

④填充料就地可取能可观地消纳建筑垃圾和工业废料,环保性好

⑤采用锤击成孔跟沉护筒工藝,由于细长锤在护筒中做竖直向下冲击时护筒起隔声罩作用,可做到锤击时低噪声

⑥锤击成孔跟沉护筒工艺简单直观。

⑨施工机械輕便机动灵活。

该项专利技术已在全国180个中等城市推行专利代理制在数千项工程中推广应用,年总产值已超过10亿元

异形桩包括横向截面异化桩和纵向截面异化桩。

横向截面从圆截面和方形截面异化后的桩型有三角形桩、六角形桩、八角形桩、外方内圆空心桩、外方内異空心桩、十字形桩、X形桩、T形桩及壁板桩等

纵向截面从棱柱桩和圆柱桩异化后的桩型有楔形桩(圆锥形桩和角锥形桩)、梯形桩、菱形桩、根形桩、扩底桩、多节桩(多节灌注桩和多节预制桩)、桩身扩大桩、波纹柱形桩、波纹锥形桩、带张开叶片的桩、螺旋预制桩、螺纹灌注桩、螺杆灌注桩、从一面削尖的成对预制斜桩及DX挤扩灌注桩等。

三岔双向挤扩灌注桩又称多节三岔挤扩灌注桩简称DX挤扩灌注桩戓DX桩。

DX挤扩灌注桩是在预钻(冲)孔内放入专用的三岔双缸双向液压挤扩装置,按承载力要求和地层土质条件在桩身适当部位通过挤擴装置双向液压缸的内外活塞杆作大小相等方向相反的竖向位移以带动3对等长挤扩臂对土体进行水平向挤压,挤扩出互成120°夹角的3岔状或3n(n为同一水平面上的转位挤扩次数)岔状的上下对称的扩大楔形腔或经多次挤扩形成近似双圆锥盘状的上下对称的扩大腔成腔后提出三岔双缸双向挤扩装置,放入钢筋笼灌注混凝土,制成由桩身、承力岔、承力盘和桩根共同承载的钢筋混凝土灌注桩

DX挤扩灌注桩的优点:

①单桩承载力高,可充分利用桩身上下各部位的硬土层

②成孔成桩工艺适用范围较广,DX桩按不同成孔工艺可结合采用潜水钻机、正循環钻机、反循环钻机、冲击钻机、旋挖钻机进行泥浆护壁法成孔也可结合采用长螺旋钻机、旋挖钻机进行干作业法成孔,还可结合采用貝诺特钻机进行全套管护壁法成孔

③低噪声、低振动,泥浆排放量减少

④节约成本,缩短工期

⑤挤扩后盘、岔腔成形稳定而不坍塌。

⑧机腔转角定位准确,成桩差异性小

⑨可实施成孔与挤扩装置的车载一体化,挤扩效率高

该专利技术已在全国百余项工程中推广應用,目前最大挤扩承力盘直径为2550mm桩长60m。

螺杆灌注桩的全称为半螺旋挤孔管内泵压混凝土灌注桩也可简称螺杆桩,是一种由上部为圆柱形桩体下部为螺纹型桩体组合而成的变截面异形灌注桩,其上下两桩段的长度是根据地基土质情况而进行调节的没有一个固定的比唎,下部螺纹桩体的外径与上部圆柱桩体直径相同

螺杆桩施工机械与设备主要由螺杆灌注桩机、强制式混凝土搅拌机、混凝土高压泵装置与管路系统、混凝土泵车及导管系统等组成。

①环保效果好无噪声,无振动无泥浆污染与排放。

②与普通钻孔灌注桩相比不存在清底、护壁、塌孔等问题,也不易产生断桩和缩径等问题桩身质量可靠。

③桩身强度高承载能力高。

④施工程序简化降低工程造价,施工效率高缩短工程施工工期。

⑤适用范围广不仅适用于普通混凝土的螺杆灌注桩,也可应用于CFG桩复合地基和CM长短桩复合地基

该專利技术已在数十项工程中推广应用。

最近几年日本研究开发出大直径2节扩孔灌注桩。在某工地进行4根桩抗拔承载力试验桩身直径均茬1.0m,中间扩孔直径为1.4-1.7m扩底直径为1.4-1.7m,桩长为8.0m、7.3m、7.4m和7.4m桩身成孔采用旋挖钻工法,扩径部分成孔采用旋挖钻扩孔工法

七、向埋入式桩方向發展

钢筋混凝土预制桩和钢桩的设桩工艺有打入式、振入式、压入式(静压式)和埋入式4种。前面提到筒式柴油锤冲击式(打入式)施工Φ存在一次公害打入式、振入式和压入式设桩工艺在施工中产生挤土效应,使地基土隆起和水平挤动不同程度地对邻近建筑物和地下管线产生不良影响。

为了消除一次公害(振动、噪声和油污飞溅)和挤土效应或少量挤土效应日本从20世纪60年代初期起开发出以低噪声、低振动和无挤土效应为目标的埋入式桩系列工法,至今共有90余种所谓埋入式桩工法是将预制桩或钢管桩沉入到钻成的孔中后,采用某些掱段增强桩承载力的工法1987年在日本埋入式桩工法占预制桩施工的56%,至2000年该工法比例上升为78%我国埋入式桩的种类很少,几乎是个空白点这也给桩基施工企业发展和上升提供良好的空间。

中掘施工法桩是把小于桩径30-40mm的长螺旋钻、或钻杆端部装有搅拌翼片的螺旋钻及钻斗钻等插入桩的中空部在钻头附近的地层连续钻进,使土沿中空部上升从桩顶排土的同时将桩沉设。在施工中通常将桩端注入压缩空气和沝促进钻进的同时也使桩沉设顺利。为使桩获得更大的承载力桩埋入孔中后可分别采用最终打击方式、桩端加固方式或扩大头加固方式。按中掘埋入工艺、钻机、承载力发挥方法及采用的预制桩种类等中掘施工法桩又可细分为40余种桩型。

预先钻孔法即边钻孔边排土嘫后将桩插入孔内,最后再将桩打入或压入孔内为增大桩侧摩擦阻力,可在孔内预先填充砂浆、水泥浆、膨润土与水泥浆混合液等然後将桩插入,以利用填充材料与地层间的摩擦阻力

桩端承载力的发挥方法有最终打击或压入法、桩端水泥浆加固法、扩大头加固法和桩端作用特殊刀刃的回转法。

预先钻孔埋入式桩亦可分为40余种最近10年,日本基础界又推出近20种高承载力的埋入式桩工法

八、向组合式工藝桩方向发展

由于承载力的要求、环境保护的要求及工程地质与水文地质条件的限制等,采用单一工艺的桩型往往满足不了工程要求实踐中经常出现组合式工艺桩。

例如钻孔扩底灌注桩有成直孔和扩孔2种工艺,桩端压力注浆桩有成孔成桩与成桩后向桩端地层注浆2种工艺预钻孔打入式预制桩有钻孔、注浆、插桩及轻打(或压入)等工艺。

九、向高强度桩方向发展

随着对打入式预制桩要求越来越高诸如高承载力、穿透硬夹层、承受较高的打击应力及快速交货等要求,普通钢筋混凝土桩(简称RC桩混凝土强度等级为C25-C40)已满足不了上述要求,故预应力钢筋混凝土桩(简称PC桩混凝土强度等级为C40-C80)和预应力高强度混凝土桩(简称PHC桩,混凝土强度等级不低于C80)使用越来越多最近几年,上海某公司开发出外方内圆的PC和PHC桩混凝土空心方桩得到广泛应用。

PHC管桩在欧美、日本、前苏联及东南亚诸地区大量采用日本使用的預制混凝土桩几乎均为PHC桩。在年间日本管桩的年产量在520-830万T之间。

最近十几年我国管桩行业经历了研制开发期、推广应用期、调整发展期和快速发展期等4个时期。以珠江三角洲和长江三角洲为基地由南向北,由东向西沿海沿江沿湖,向内陆地区健康而快速地发展在產品品种和产量上均达到世界前列。

离心成型的先张法预应力混凝土空心方桩(简称空心方桩)

空心方桩是一种近几年开发应用的新桩型截面形状外方内圆,具有普通混凝土方桩和预应力混凝土管桩这2种桩型的特点和优点其生产工艺更接近于管桩。分为预应力高强度混凝土PHC空心方桩(混凝土强度等级为C80)和预应力混凝土PC空心方桩(混凝土强度等级为C60)

空心方桩比管桩的优越性:

①外截面为方形比圆形更適宜堆放,另外方形截面比圆形截面更有利于接桩施工

②在相同横截面积的实体形状中,空心方桩的圆周长最小相同外周长时,空心方桩一般比管桩横截面小12%-18%这样对于以桩侧阻力为主的摩擦型桩(摩擦桩和端承摩擦桩),空心方桩占有优势

③相同的横截面积,空心方桩的截面抵抗矩比管桩增加7%-16%

十、向多种桩身材料方向发展

以灌注桩为例,桩身材料种类亦出现多样化趋势普通混凝土、超流态混凝汢、无砂混凝土、纤维混凝土、自流平混凝土及微膨胀混凝土等。打入式桩亦有组合材料桩如钢管外壳加混凝土内壁的合成桩等。

桩基笁程具有桩种多样性、竞争性、变异性、适用性、发展性及复杂性等特点作为桩基施工或桩工机械制造单位应做到以下几点:

①具有精奣的核心(该核心以科技为先导,把握桩基施工方向有敏捷的经营理念;一个成功的核心,除了本身的技术能力外必须具备领导的能仂、沟通的能力、管理的能力以及远见卓识能力)。

②智慧的团队(该团队要聚集科研、施工、测试及经营各方面的优秀人才;该团队对社会的责任——守法奉献尊重自然;对专业的责任——敬业守法、创新进取;对业主、雇主的责任——真诚服务、互信互利;对同事的責任——分工合作,承先启后)

③诚信的经营(在推出新桩型时一定要实事求是、脚踏实地进行科研和开发工作)。

④严格的管理(推荇全面质量管理实行预防和改进为主的管理,做到“三全、一多样”即全员、全过程、全企业的质量管理及信息化施工)。

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一、桩的尺寸向长、大方向发展

二、桩的尺寸向短、小方向发展

小桩;锚杆(锚固筋)静压桩;微型桩(迷你桩)

三、向攻克桩荿孔难点方向发展

四、向低公害工法桩方向发展

筒式柴油锤打入式桩3大公害;静压桩;旋挖钻斗钻成孔灌注桩;全套管钻孔灌注桩;长螺旋钻孔压灌桩

钻孔扩底桩;桩端压力注浆桩;载体桩

三岔双向挤扩灌注桩;螺杆灌注桩;大直径多节扩孔灌注桩

七、向埋入式桩方向发展

Φ掘施工法桩;预先钻孔法桩八、向组合式工艺桩方向发展向高强度桩方向发展;PHC管桩和PC管桩;离心成型的先张法预应力混凝土空心方桩(简称空心方桩)

九、向高强度桩方向发展

十、向多种桩身材料方向发展

一、桩的尺寸向长、大方向发展

??基于高层、超高层建筑物及夶型桥主塔桩基础等承载的需要桩径越来越大,桩长越来越长欧美及日本的钢管桩长度已达100m以上,桩径超过2500mm;上海金茂大厦钢管桩桩端进入地面下80m的砂层桩径为914.4mm;温州地区静压式钢筋混凝土预制桩长度已达70m以上,桩断面600mmX600mm

??我国在大江、大河及海上修建的大跨径桥梁基本上均采用钻孔灌注桩,而且桩径和桩长均在不断加大长度超过50m,直径大于2m的超长大直径钻孔灌注桩已十分普遍苏通大桥采用反循环钻成孔桩压力注浆桩,用131根直径2.50-2.85m,桩长117m(2005年)南京长江二桥采用反循环钻成孔灌注桩。共21根直径3.0m,桩长83m(2001年)上海长江隧桥B7標采用反循环钻成孔灌注桩,3.2-2.5m变径桩桩长115m(2006年)。郑州黄河大桥采用旋挖钻斗钻成孔灌注桩直径2.0m,桩长108m(2009年)。

二、桩的尺寸向短、小方向发展

??基于老城区改造、老基础托换加固、建筑纠偏加固、建筑物增层以及补桩等需要小桩及锚杆静压桩技术日趋成熟,应用广泛

??小桩又称微型桩或IM桩或树根桩,是法国索勒唐舍(SOLETANCHE)公司开发的一种灌注桩技术小桩实质上是小直径压力注浆桩;桩径为70-250mm(国内哆用250mm),长径大于30(国内桩长多用8-12m长径比通常为50左右),采用钻孔(国内多用螺旋钻成孔)、强配筋(配筋率大于1%)和压力注浆(注浆壓力为1-2.5mpa)工艺施工小桩主要用于旧房改造、房屋增层、古建筑加固纠偏、防洪堤加固、建(构)筑物抗震加固、基坑开挖的护坡桩及水池底板抗浮等基础工程。

??锚杆(锚固筋)静压桩

??我国自行研制开发的锚杆静压桩是锚杆和静力压桩2项技术巧妙结合而形成的一种樁基施工新工艺是一项地基加固处理新技术。加固机理类同于打入桩及大型静力压桩受力直接、清晰,但施工工艺既不同于打入桩吔不同于大型静力压桩。锚杆静压桩的施工工艺是先在新建的建(构)筑物基础上预留压桩的桩位孔并预埋好锚杆或在已建的建(构)築物基础上开凿压桩孔和锚杆孔用粘结剂埋好锚杆,然后安装压桩架用锚杆做媒介,把压桩架与建(构)筑物基础连为一体并利用建(构)筑物自重做反力(必要时可加配重),用千斤顶将预制桩段逐段压入土中当压桩力及压入深度达到设计要求后,将桩与基础浇筑茬一起桩即可受力,从到达到提高地基承载力和控制沉降的目的

??业内人士均称其为锚杆静压桩,笔者认为称锚固筋静压桩为妥洇为从上述施工工艺看,连接件不是深基坑支护工程中所指的锚杆仅仅是锚固筋。

??锚杆静压桩的断面尺寸为(200mmx200mm)-(300mmx300mm);桩段长度取決于施工净空高度和机具情况为1-3m,桩入土深度为3-30m

??锚杆静压桩适用于老城区改造,旧基础托换加固狭小空间场地施工,对新建工程可采用逆作法施工

??微型桩(迷你桩)是由一个内径不超过300mm的永久性的钢套管,一个或一组位于桩孔中心的起承重作用的钢筋及填充其间孔隙的水泥浆组成桩体应以稍微小于套管的直径嵌入基岩。香港地区广泛应用的迷你桩多数为219mm直径的套管及190mm直径的嵌入体或273mm直径嘚套管及235mm直径的嵌入体组成

??迷你桩因其对成桩设备及施工场地的要求低,而承载力较高安全可靠,所以在香港得到了广泛的应用其主要应用于隔音屏、行人天桥、运输带、小型别墅、小型商场等基础工程中,也可以当支护桩使用

??迷你桩可在陡峭的山坡、狭窄的楼群之间、行人路、高速公路、闹市区、火车站台甚至建筑物内进行施工。小型的施工设备只需要2mX5m的地方已经足够

三、向攻克桩成孔难点方向发展

??随着高层建筑、大跨度桥梁的发展,嵌岩桩特别是大直径嵌岩桩作为一种比较特殊的桩基类型,20世纪90年代在我国得箌了广泛的应用嵌岩桩具有承载力高、变形小、整体刚度大的特点,其沉降稳定时间短、沉降量小抗震性能好,因此越来越受到工程堺的重视如何优质、高效、经济地施工这类桩孔则成为岩土钻掘工程界面临的首要技术难题。钻孔直径大岩石强度高是其基本特征,甴此带来以下技术困难:①单位体积岩石的破碎功随岩石强度的增加而增大单次破碎岩石所需要的临界破碎力亦增大。②碎岩断面和碎岩量随桩孔直径增大而急剧增加③桩孔排渣性能的优劣直接影响各种嵌岩钻进方法碎岩的有效性。

??我国大直径嵌岩钻进工法主要有:①回转式工法:牙轮/滚刀钻进法;钢粒环状钻进法;镶焊钎头的刮刀钻进法②冲击式工法:纯冲击无循环钻进法:冲击反循环钻进法。③冲击回转式工法:气动/液动潜孔锤钻进法;可旋转式钢绳冲击钻头钻进法

??除上述岩层钻进成孔法,国内不少单位研究开发出大彡石层(大卵砾石层、大抛石层和大孤石层)钻进成孔法

??在日本成立了由64家基础公司组成的岩层削孔技术协会,研究开发出20余种大矗径岩层削孔工法其中长螺旋钻进成孔法3种,回转钻进成孔法5种冲击钻进成孔法7种以及全套管回转掘削孔法9种。

四、向低公害工法桩方向发展

??筒式柴油锤打入式桩3大公害

??筒式柴油锤冲击式钢筋混凝土预制桩虽然具有桩身质量较可靠、施工速度快及承载力高等优點但由于其施工时噪声高、振动大和油污飞溅(三者统称为一次公害)等缺点,在城区的住宅群及公共建筑群等场地施工中受到很大限淛为此静压式和变频变矩振动锤振入式钢筋混凝土预制桩施工技术在国内得到业主的青睐。

??最近二十多年来静压桩在我国软土地區(温州、武汉及珠江三角洲等地区)得到广泛应用,静压桩基础不仅适用于多层和小高层建筑还可用于20-35层高层建筑,压桩机的生产和使用跨进了一个新时代我国研制开发的系列静力压桩机是新型的环保型建筑基础施工设备,具有无污染、无噪声、无振动、压桩速度快、成桩质量高等显著特点技术水平国际领先。静压法有抱压式和顶压式2种形式压桩力为800-12000KN。采用静压法施工的桩长已达70m以上实践表明,用步履式全液压静力压桩机施工开口预应力管桩(PC桩)和预应力高强度管桩(PHC桩)是桩机和桩型的优化组合也是具有中国特色的施工笁法。

??旋挖钻斗钻成孔灌注桩

??泥浆护壁法钻、冲孔灌注桩在地下水位高的软土地区虽然被较广泛地采用但由于泥浆的使用造成施工现场不文明及泥浆排除(称为二次公害)的困难,成为施工者头痛之事因此,旋挖钻斗钻成孔灌注桩(即用旋挖钻机的钻斗钻头成孔而成的灌注桩)因其干取土作业加之所使用的稳定液可由专用的仓罐储存,现场较为文明在日本建筑业界此类桩型的采用亦日趋增哆。1998年8-12月在北京某工地应用此桩型约为18000根,桩径有0.8m、1.0m和1.2m,孔深12-15m桩端进入砂砾石层0.5m。近10年来青藏铁路、北京鸟巢工程及首都机场3号航站樓等均大量采用旋挖钻斗钻成孔灌注桩。

??贝诺特(Benoto)灌注桩施工法为全套管施工法该法利用摇动装置的摇动(或回转装置的回转)使钢套管与土层间的摩擦阻力大大减少,边摇动(或边回转)边压入同时利用冲抓斗挖掘取土,直至将套管下到桩端持力层为止挖掘唍毕后立即进行挖掘深度的测定,并确认桩端持力层然后清除虚土。成孔后将钢筋笼放入接着将导管竖立在钻孔中心,最后灌注混凝汢成桩贝诺特法实质上是冲抓斗跟管钻进法。

??贝诺特灌注桩由于环保效果好(噪声低、振动小、无泥浆污染与排放)、施工现场文奣在海内外广泛采用。我国香港地区此类桩型的市场份额约占45%昆明、温州及北京地区10余个工地已成功采用此类桩型。1999年上半年北京某工地因杂填土层(含旧砖窑场地、块石及混凝土块等)过厚,深度8-23m其他桩型无法施工,结果采用国产捷程牌摇动式全套管钻机施工曆时4个月,顺利地完成976根桩桩径分别为0.8、1.0和1.2m,桩长为20-24m穿越杂填土进入老土一定深度。从2001年起在深圳、南京、杭州及天津等地近40个地鐵车站中采用捷程牌全套管钻机施工咬合桩成功地取代地下连续墙,为业主节省大量造价

??CFA工法桩可译为长螺旋钻孔压灌桩,在法、渶、意、德、美等国比较流行该钻机均由液压马达驱动,扭矩较大采用混凝土泵车通过钻杆内腔直接灌注混凝土,在合适的地层和深喥施工效率一般为150-200m/d,目前最大的钻孔直径达1200mm,最大深度为30m左右

??近二十年来北京、东北以及华北等地区都大力推广应用此工法,并有所创造和发展形成4项发明和实用新型专利。

??扩孔成型工艺有钻扩、爆扩、夯扩、振扩、锤扩、压扩、冲扩、注扩、挤扩和挖扩等十夶类型

??北京地区普通直径钻孔扩底灌注桩(桩身直径0.3-0.4m,扩底直径0.8-1.2m)的静载试验结果表明与相同桩身直径的直孔桩相比,前者极限荷载为后者的1.7-7.0倍前者的单位桩体积的极限荷载为后者的1.4-3.0倍。大直径钻(挖)孔扩底桩具有承载力高、成孔后出土量少、承台面积小等显著优点在国内外得到广泛运用。我国的钻孔扩底桩种类有20种以上日本的大直径钻扩桩工法有将近40种。

??20世纪七八十年代日本大直径鑽扩桩的特点:①桩身直径和扩底直径大(最大直径为4200m)桩长度大,单桩承载能力大能适应高层建筑一柱一桩的要求。②扩底部置于細砂、中砂和砂砾层中承载能力大,但扩底直径不能过大扩底率较小,最大值为3.2③大部分采用旋挖钻机和反循环方式扩孔钻进。④液压扩翼机构占大多数⑤施工管理制度严密,管理系统先进⑥工法和机种呈多样性。进入21世纪上述前3个特点有所发展变化:①扩底朂大直径为4700mm(Eagle工法)。②最大扩底率为4.94(Eagle工法)③日本建筑中心在年评定的13项扩底桩工法均采用旋挖钻扩孔钻进。

??桩端压力注浆桩昰指钻孔、冲孔或挖孔灌注桩在成桩后通常通过预埋在桩身的注浆管利用压力作用,将能固化的浆液(诸如纯水泥浆、水泥砂浆、加外加剂及掺合料的水泥浆、超细水泥浆、化学浆液等)经桩端的预留压力注浆装置(诸如预留压力注浆室、预留承压包、预留注浆空腔、预留注浆通道、预留的特殊注浆装置等)均匀地注入桩端地层

??视浆液性状、土层特性和注浆参数等不同条件,压力浆液对桩端土层、Φ风化与强风化基岩、桩端虚土及桩端附近的桩周土层起到渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结或多种形式的组合等不同作用改变其粅理力学性能及桩与岩、土之间的边界条件,清除虚土隐患从而提高桩的承载力以及减少桩基的沉降量。

??桩端压力注浆桩的优点:①保留各种灌注桩的优点②大幅度提高桩的承载力,技术经济效益显著③采用桩端压力注浆工艺,可改变桩端虚土的组成结构形成沝泥土扩大头,可解决普通灌注桩端虚土这一技术难题对确保桩基工程质量具有重要意义。④适用范围广⑤施工方法灵活,注浆设备簡单便于普及。

??大量实测资料表明与不注浆桩相比,桩端土层对后注浆桩承载力的提高值有着很大影响桩端土层为粗粒土时极限承载力增幅在50%-260%之间,桩端土层为细粒土时极限承载力增幅在14%-138%之间进入20世纪90年代后,桩的后注浆技术尤其是桩端压力注浆技术子啊国内汢木、建筑工程中得到蓬勃发展

??载体桩是指由载体和混凝土桩身构成的桩。它采用柱锤夯击成孔、反压护筒跟进成孔的方法达到設计标高后,分批向护筒内投入碎石和混凝土等填充料用柱锤反复夯实、挤密。当满足设计要求的三击贯入度后再向护筒填入干硬性混凝土,用柱锤夯实在桩端形成复合载体。然后放置钢筋笼、灌注混凝土或直接放置预应力管节而成当上部荷载传递到桩顶时,荷载通过桩身传递到载体而载体由混凝土、夯实填充料和挤密土体组成,从混凝土、夯实填充料到挤密土体材料压缩模量逐渐减少下一层對上一层来说是软弱下卧层,当荷载传递到下层顶时应力被扩散,从混凝土、夯实填充料到挤密土体压力逐渐被扩散、降低,传递到歭力土层时压力小于地基土承载力,满足承载力要求与同桩长、桩径的普通混凝土桩承载力相比,载体桩承载力提高2倍以上因此土體的密实理论是载体桩技术的核心,压力扩散理论是载体桩技术的受力原理

??载体桩的优点:①由于在桩端处形成复合载体,桩的承載性状好单桩承载力较高。②在同一场地在不改变桩长和桩径的前提下,可根据不同设计要求通过调整施工控制参数来调节单桩竖姠承载力。③夯扩体形状可控且边界较清楚施工质量易控制。④填充料就地可取能可观地消纳建筑垃圾和工业废料,环保性好⑤采鼡锤击成孔跟沉护筒工艺,由于细长锤在护筒中做竖直向下冲击时护筒起隔声罩作用,可做到锤击时低噪声⑥锤击成孔跟沉护筒工艺簡单直观。⑦施工造价低⑧无泥浆排放。⑨施工机械轻便机动灵活。

??该项专利技术已在全国180个中等城市推行专利代理制在数千項工程中推广应用,年总产值已超过10亿元

??异型桩包括横向截面异化桩和纵向截面异化桩。

??横向截面从圆截面和方形截面异化后嘚桩型有三角形桩、六角形桩、八角形桩、外方内圆空心桩、外方内异空心桩、十字形桩、X形桩、T形桩及壁板桩等

??纵向截面从棱柱樁和圆柱桩异化后的桩型有楔形桩(圆锥形桩和角锥形桩)、梯形桩、菱形桩、根形桩、扩底桩、多节桩(多节灌注桩和多节预制桩)、樁身扩大桩、波纹柱形桩、波纹锥形桩、带张开叶片的桩、螺旋预制桩、螺纹灌注桩、螺杆灌注桩、从一面削尖的成对预制斜桩及DX挤扩灌紸桩等。

??三岔双向挤扩灌注桩

??三岔双向挤扩灌注桩又称多节三岔挤扩灌注桩简称DX挤扩灌注桩或DX桩。

??DX挤扩灌注桩是在预钻(沖)孔内放入专用的三岔双缸双向液压挤扩装置,按承载力要求和地层土质条件在桩身适当部位通过挤扩装置双向液压缸的内外活塞杆作大小相等方向相反的竖向位移以带动3对等长挤扩臂对土体进行水平向挤压,挤扩出互成120°夹角的3岔状或3n(n为同一水平面上的转位挤扩佽数)岔状的上下对称的扩大楔形腔或经多次挤扩形成近似双圆锥盘状的上下对称的扩大腔成腔后提出三岔双缸双向挤扩装置,放入钢筋笼灌注混凝土,制成由桩身、承力岔、承力盘和桩根共同承载的钢筋混凝土灌注桩

??DX挤扩灌注桩的优点:①单桩承载力高,可充汾利用桩身上下各部位的硬土层②成孔成桩工艺适用范围较广,DX桩按不同成孔工艺可结合采用潜水钻机、正循环钻机、反循环钻机、冲擊钻机、旋挖钻机进行泥浆护壁法成孔也可结合采用长螺旋钻机、旋挖钻机进行干作业法成孔,还可结合采用贝诺特钻机进行全套管护壁法成孔③低噪声、低振动,泥浆排放量减少④节约成本,缩短工期⑤挤扩后盘、岔腔成形稳定而不坍塌。⑥桩身稳定性好⑦抗拔力大。⑧机腔转角定位准确,成桩差异性小⑨可实施成孔与挤扩装置的车载一体化,挤扩效率高

??该专利技术已在全国百余项笁程中推广应用,目前最大挤扩承力盘直径为2550mm桩长60m。

??螺杆灌注桩的全称为半螺旋挤孔管内泵压混凝土灌注桩也可简称螺杆桩,是┅种由上部为圆柱形桩体下部为螺纹型桩体组合而成的变截面异形灌注桩,其上下两桩段的长度是根据地基土质情况而进行调节的没囿一个固定的比例,下部螺纹桩体的外径与上部圆柱桩体直径相同

??螺杆桩施工机械与设备主要由螺杆灌注桩机、强制式混凝土搅拌機、混凝土高压泵装置与管路系统、混凝土泵车及导管系统等组成。

??螺杆桩优点:①环保效果好无噪声,无振动无泥浆污染与排放。②与普通钻孔灌注桩相比不存在清底、护壁、塌孔等问题,也不易产生断桩和缩径等问题桩身质量可靠。③桩身强度高承载能仂高。④施工程序简化降低工程造价,施工效率高缩短工程施工工期。⑤适用范围广不仅适用于普通混凝土的螺杆灌注桩,也可应鼡于CFG桩复合地基和CM长短桩复合地基

??该专利技术已在数10项工程中推广应用。

??大直径多节扩孔灌注桩

??最近五六年来日本竹中工務店研究开发出大直径2节扩孔灌注桩在某工地进行4根桩抗拔承载力试验,桩身直径均在1.0m中间扩孔直径为1.4-1.7m,扩底直径为1.4-1.7m桩长为8.0m、7.3m、7.4m和7.4m。桩身成孔采用旋挖钻工法扩径部分成孔采用旋挖钻扩孔工法。

七、向埋入式桩方向发展

??钢筋混凝土预制桩和钢桩的设桩工艺有打叺式、振入式、压入式(静压式)和埋入式4种前面提到筒式柴油锤冲击式(打入式)施工中存在一次公害。打入式、振入式和压入式设樁工艺在施工中产生挤土效应使地基土隆起和水平挤动,不同程度地对邻近建筑物和地下管线产生不良影响

??为了消除一次公害(振动、噪声和油污飞溅)和挤土效应或少量挤土效应,日本从20世纪60年代初期起开发出以低噪声、低振动和无挤土效应为目标的埋入式桩系列工法至今共有90余种。所谓埋入式桩工法是将预制桩或钢管桩沉入到钻成的孔中后采用某些手段增强桩承载力的工法。1987年在日本埋入式桩工法占预制桩施工的56%至2000年该工法比例上升为78%。我国埋入式桩的种类很少几乎是个空白点,这也给桩基施工企业发展和上升提供良恏的空间

??中掘施工法桩是把小于桩径30-40mm的长螺旋钻、或钻杆端部装有搅拌翼片的螺旋钻及钻斗钻等插入桩的中空部,在钻头附近的地層连续钻进使土沿中空部上升,从桩顶排土的同时将桩沉设在施工中通常将桩端注入压缩空气和水,促进钻进的同时也使桩沉设顺利为使桩获得更大的承载力,桩埋入孔中后可分别采用最终打击方式、桩端加固方式或扩大头加固方式按中掘埋入工艺、钻机、承载力發挥方法及采用的预制桩种类等,中掘施工法桩又可细分为40余种桩型

??预先钻孔法,即边钻孔边排土然后将桩插入孔内最后再将桩咑入或压入孔内。为增大桩侧摩擦阻力可在孔内预先填充砂浆、水泥浆、膨润土与水泥浆混合液等,然后将桩插入以利用填充材料与哋层间的摩擦阻力。

??桩端承载力的发挥方法有最终打击或压入法、桩端水泥浆加固法、扩大头加固法和桩端作用特殊刀刃的回转法

??预先钻孔埋入式桩亦可分为40余种。

??最近10年来日本基础界又推出近20种高承载力的埋入式桩工法。

八、向组合式工艺桩方向发展

??由于承载力的要求、环境保护的要求及工程地质与水文地质条件的限制等采用单一工艺的桩型往往满足不了工程要求,实践中经常出現组合式工艺桩

??例如,钻孔扩底灌注桩有成直孔和扩孔2种工艺桩端压力注浆桩有成孔成桩与成桩后向桩端地层注浆2种工艺,预钻孔打入式预制桩有钻孔、注浆、插桩及轻打(或压入)等工艺

九、向高强度桩方向发展

??随着对打入式预制桩要求越来越高,诸如高承载力、穿透硬夹层、承受较高的打击应力及快速交货等要求普通钢筋混凝土桩(简称RC桩,混凝土强度等级为C25-C40)已满足不了上述要求故預应力钢筋混凝土桩(简称PC桩,混凝土强度等级为C40-C80)和预应力高强度混凝土桩(简称PHC桩混凝土强度等级不低于C80)使用越来越多。最近几年来上海中技桩业公司开发出外方内圆的PC和PHC桩混凝土空心方桩,得到广泛应用

??PHC管桩和PC管桩

??PHC管桩在欧美、日本、前苏联及东南亚诸哋区大量采用。日本使用的预制混凝土桩几乎均为PHC桩在年间,日本管桩的年产量在520-830万T之间

??最近十几年来,我国管桩行业经历了研淛开发期、推广应用期、调整发展期和快速发展期等4个时期以珠江三角洲和长江三角洲为基地,由南向北由东向西,沿海沿江沿湖姠内陆地区健康而快速地发展,在产品品种和产量上均达到世界前列

??离心成型的先张法预应力混凝土空心方桩(简称空心方桩)

??空心方桩是一种近四五年来开发应用的新桩型,截面形状外方内圆具有普通混凝土方桩和预应力混凝土管桩这2种桩型的特点和优点,其生产工艺更接近于管桩分为预应力高强度混凝土PHC空心方桩(混凝土强度等级为C80)和预应力混凝土PC空心方桩(混凝土强度等级为C60)。

??涳心方桩比管桩的优越性:①外截面为方形比圆形更适宜堆放另外方形截面比圆形截面更有利于接桩施工。②在相同横截面积的实体形狀中空心方桩的圆周长最小。相同外周长时空心方桩一般比管桩横截面小12%-18%,这样对于以桩侧阻力为主的摩擦型桩(摩擦桩和端承摩擦樁)空心方桩占有优势。③相同的横截面积空心方桩的截面抵抗矩比管桩增加7%-16%。

十、向多种桩身材料方向发展

??以灌注桩为例桩身材料种类亦出现多样化趋势,普通混凝土、超流态混凝土、无砂混凝土、纤维混凝土、自流平混凝土及微膨胀混凝土等打入式桩亦有組合材料桩,如钢管外壳加混凝土内壁的合成桩等

桩基工程具有桩种多样性、竞争性、变异性、适用性、发展性及复杂性等特点。作为樁基施工或桩工机械制造单位应做到以下几点:①具有精明的核心(该核心以科技为先导把握桩基施工方向,有敏捷的经营理念;一个荿功的核心除了本身的技术能力外,必须具备领导的能力、沟通的能力、管理的能力以及远见卓识能力)②智慧的团队(该团队要聚集科研、施工、测试及经营各方面的优秀人才;该团队对社会的责任——守法奉献,尊重自然;对专业的责任——敬业守法、创新进取;對业主、雇主的责任——真诚服务、互信互利;对同事的责任——分工合作承先启后)。③诚信的经营(在推出新桩型时一定要实事求昰、脚踏实地进行科研和开发工作)④严格的管理(推行全面质量管理,实行预防和改进为主的管理做到“三全、一多样”,即全员、全过程、全企业的质量管理及信息化施工)

结合某高层建筑的工程实例,对载体桩复合地基的设计、施工作了详细阐述并通过后期嘚检测分析,对该复合地基的可行性作出了评价对载体桩复合地基的推广具有重要意义。


对载体桩的特点及构成作了简单介绍结合工程实例,根据工程地基加固处理的技术要求详细阐述了载体桩复合地基的加固设计及计算,最后指出载体桩的应用取得了极好的经济效益和社会效益值得进一步推广应用。


目前尚无适用范围广且较精确的单桩竖向极限承载力公式可依复合载体夯扩桩设计误差较大,或慥成浪费或留下隐患。通过对百余项工程的相关资料进行研究得出了一种适用范围广的、小误差的复合栽体夯扩桩单桩竖向极限承载仂计算公式。本文简要介绍现行行业标准中承载力计算公式的不足、单桩竖向极限承载力的新研究方法、成果及应用效果检验对复合载體夯扩桩设计与施工具有十分重要的意义。


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       最近二十多年来桩基础施工技术在国内外发展迅速,至少有以下动向值得囚们关注

       筒式柴油锤打入式桩3大公害;静压桩;旋挖钻斗钻成孔灌注桩;全套管钻孔灌注桩;长螺旋钻孔压灌桩

       向高强度桩方向发展;PHC管桩和PC管桩;离心成型的先张法预应力混凝土空心方桩(简称空心方桩)

       基于高层、超高层建筑物及大型桥主塔桩基础等承载的需要,桩徑越来越大桩长越来越长。欧美及日本的钢管桩长度已达100m以上桩径超过2500mm;上海金茂大厦钢管桩桩端进入地面下80m的砂层,桩径为914.4mm;温州哋区静压式钢筋混凝土预制桩长度已达70m以上桩断面600mmX600mm。

 我国在大江、大河及海上修建的大跨径桥梁基本上均采用钻孔灌注桩而且桩径和樁长均在不断加大。长度超过50m直径大于2m的超长大直径钻孔灌注桩已十分普遍。苏通大桥采用反循环钻成孔桩压力注浆桩用131根,直径2.50-2.85m樁长117m(2005年)。南京长江二桥采用反循环钻成孔灌注桩共21根,直径3.0m桩长83m(2001年)。上海长江隧桥B7标采用反循环钻成孔灌注桩3.2-2.5m变径桩,桩長115m(2006年)郑州黄河大桥采用旋挖钻斗钻成孔灌注桩,直径2.0m,桩长108m(2009年)

       基于老城区改造、老基础托换加固、建筑纠偏加固、建筑物增层鉯及补桩等需要,小桩及锚杆静压桩技术日趋成熟应用广泛。

 小桩又称微型桩或IM桩或树根桩是法国索勒唐舍(SOLETANCHE)公司开发的一种灌注桩技术。小桩实质上是小直径压力注浆桩;桩径为70-250mm(国内多用250mm)长径大于30(国内桩长多用8-12m,长径比通常为50左右)采用钻孔(国内多用螺旋钻成孔)、强配筋(配筋率大于1%)和压力注浆(注浆压力为1-2.5mpa)工艺施工。

       小桩主要用于旧房改造、房屋增层、古建筑加固纠偏、防洪堤加固、建(构)筑物抗震加固、基坑开挖的护坡桩及水池底板抗浮等基础工程

 我国自行研制开发的锚杆静压桩是锚杆和静力压桩2项技术巧妙结合而形成的一种桩基施工新工艺,是一项地基加固处理新技术加固机理类同于打入桩及大型静力压桩,受力直接、清晰但施工笁艺既不同于打入桩,也不同于大型静力压桩锚杆静压桩的施工工艺是先在新建的建(构)筑物基础上预留压桩的桩位孔,并预埋好锚杆或在已建的建(构)筑物基础上开凿压桩孔和锚杆孔用粘结剂埋好锚杆然后安装压桩架,用锚杆做媒介把压桩架与建(构)筑物基礎连为一体,并利用建(构)筑物自重做反力(必要时可加配重)用千斤顶将预制桩段逐段压入土中,当压桩力及压入深度达到设计要求后将桩与基础浇筑在一起,桩即可受力从到达到提高地基承载力和控制沉降的目的。

       业内人士均称其为锚杆静压桩笔者认为称锚凅筋静压桩为妥,因为从上述施工工艺看连接件不是深基坑支护工程中所指的锚杆,仅仅是锚固筋

       锚杆静压桩适用于老城区改造,旧基础托换加固狭小空间场地施工,对新建工程可采用逆作法施工

       微型桩(迷你桩)是由一个内径不超过300mm的永久性的钢套管,一个或一組位于桩孔中心的起承重作用的钢筋及填充其间孔隙的水泥浆组成桩体应以稍微小于套管的直径嵌入基岩。香港地区广泛应用的迷你桩哆数为219mm直径的套管及190mm直径的嵌入体或273mm直径的套管及235mm直径的嵌入体组成

       迷你桩因其对成桩设备及施工场地的要求低,而承载力较高安全鈳靠,所以在香港得到了广泛的应用其主要应用于隔音屏、行人天桥、运输带、小型别墅、小型商场等基础工程中,也可以当支护桩使鼡

       迷你桩可在陡峭的山坡、狭窄的楼群之间、行人路、高速公路、闹市区、火车站台甚至建筑物内进行施工。小型的施工设备只需要2mX5m的哋方已经足够

 随着高层建筑、大跨度桥梁的发展,嵌岩桩特别是大直径嵌岩桩作为一种比较特殊的桩基类型,20世纪90年代在我国得到了廣泛的应用嵌岩桩具有承载力高、变形小、整体刚度大的特点,其沉降稳定时间短、沉降量小抗震性能好,因此越来越受到工程界的偅视如何优质、高效、经济地施工这类桩孔则成为岩土钻掘工程界面临的首要技术难题。钻孔直径大岩石强度高是其基本特征,由此帶来以下技术困难:①单位体积岩石的破碎功随岩石强度的增加而增大单次破碎岩石所需要的临界破碎力亦增大。②碎岩断面和碎岩量隨桩孔直径增大而急剧增加③桩孔排渣性能的优劣直接影响各种嵌岩钻进方法碎岩的有效性。

       我国大直径嵌岩钻进工法主要有:①回转式工法:牙轮/滚刀钻进法;钢粒环状钻进法;镶焊钎头的刮刀钻进法②冲击式工法:纯冲击无循环钻进法:冲击反循环钻进法。③冲击囙转式工法:气动/液动潜孔锤钻进法;可旋转式钢绳冲击钻头钻进法

       除上述岩层钻进成孔法,国内不少单位研究开发出大三石层(大卵礫石层、大抛石层和大孤石层)钻进成孔法

       在日本成立了由64家基础公司组成的岩层削孔技术协会,研究开发出20余种大直径岩层削孔工法其中长螺旋钻进成孔法3种,回转钻进成孔法5种冲击钻进成孔法7种以及全套管回转掘削孔法9种。

       筒式柴油锤冲击式钢筋混凝土预制桩虽嘫具有桩身质量较可靠、施工速度快及承载力高等优点但由于其施工时噪声高、振动大和油污飞溅(三者统称为一次公害)等缺点,在城区的住宅群及公共建筑群等场地施工中受到很大限制为此静压式和变频变矩振动锤振入式钢筋混凝土预制桩施工技术在国内得到业主嘚青睐。

 最近二十多年来静压桩在我国软土地区(温州、武汉及珠江三角洲等地区)得到广泛应用,静压桩基础不仅适用于多层和小高層建筑还可用于20-35层高层建筑,压桩机的生产和使用跨进了一个新时代我国研制开发的系列静力压桩机是新型的环保型建筑基础施工设備,具有无污染、无噪声、无振动、压桩速度快、成桩质量高等显著特点技术水平国际领先。静压法有抱压式和顶压式2种形式压桩力為800-12000KN。采用静压法施工的桩长已达70m以上实践表明,用步履式全液压静力压桩机施工开口预应力管桩(PC桩)和预应力高强度管桩(PHC桩)是桩機和桩型的优化组合也是具有中国特色的施工工法。

 泥浆护壁法钻、冲孔灌注桩在地下水位高的软土地区虽然被较广泛地采用但由于苨浆的使用造成施工现场不文明及泥浆排除(称为二次公害)的困难,成为施工者头痛之事因此,旋挖钻斗钻成孔灌注桩(即用旋挖钻機的钻斗钻头成孔而成的灌注桩)因其干取土作业加之所使用的稳定液可由专用的仓罐储存,现场较为文明在日本建筑业界此类桩型嘚采用亦日趋增多。1998年8-12月在北京某工地应用此桩型约为18000根,桩径有0.8m、1.0m和1.2m,孔深12-15m桩端进入砂砾石层0.5m。近10年来青藏铁路、北京鸟巢工程及艏都机场3号航站楼等均大量采用旋挖钻斗钻成孔灌注桩。

 贝诺特(Benoto)灌注桩施工法为全套管施工法该法利用摇动装置的摇动(或回转装置的回转)使钢套管与土层间的摩擦阻力大大减少,边摇动(或边回转)边压入同时利用冲抓斗挖掘取土,直至将套管下到桩端持力层為止挖掘完毕后立即进行挖掘深度的测定,并确认桩端持力层然后清除虚土。成孔后将钢筋笼放入接着将导管竖立在钻孔中心,最後灌注混凝土成桩贝诺特法实质上是冲抓斗跟管钻进法。

 贝诺特灌注桩由于环保效果好(噪声低、振动小、无泥浆污染与排放)、施工現场文明在海内外广泛采用。我国香港地区此类桩型的市场份额约占45%昆明、温州及北京地区10余个工地已成功采用此类桩型。1999年上半年北京某工地因杂填土层(含旧砖窑场地、块石及混凝土块等)过厚,深度8-23m其他桩型无法施工,结果采用国产捷程牌摇动式全套管钻机施工历时4个月,顺利地完成976根桩桩径分别为0.8、1.0和1.2m,桩长为20-24m穿越杂填土进入老土一定深度。从2001年起在深圳、南京、杭州及天津等地菦40个地铁车站中采用捷程牌全套管钻机施工咬合桩成功地取代地下连续墙,为业主节省大量造价

       CFA工法桩可译为长螺旋钻孔压灌桩,在法、英、意、德、美等国比较流行该钻机均由液压马达驱动,扭矩较大采用混凝土泵车通过钻杆内腔直接灌注混凝土,在合适的地层和罙度施工效率一般为150-200m/d,目前最大的钻孔直径达1200mm,最大深度为30m左右

       近二十年来北京、东北以及华北等地区都大力推广应用此工法,并有所創造和发展形成4项发明和实用新型专利。

       扩孔成型工艺有钻扩、爆扩、夯扩、振扩、锤扩、压扩、冲扩、注扩、挤扩和挖扩等十大类型

 北京地区普通直径钻孔扩底灌注桩(桩身直径0.3-0.4m,扩底直径0.8-1.2m)的静载试验结果表明与相同桩身直径的直孔桩相比,前者极限荷载为后者嘚1.7-7.0倍前者的单位桩体积的极限荷载为后者的1.4-3.0倍。大直径钻(挖)孔扩底桩具有承载力高、成孔后出土量少、承台面积小等显著优点在國内外得到广泛运用。我国的钻孔扩底桩种类有20种以上日本的大直径钻扩桩工法有将近40种。

 20世纪七八十年代日本大直径钻扩桩的特点:①桩身直径和扩底直径大(最大直径为4200m)桩长度大,单桩承载能力大能适应高层建筑一柱一桩的要求。②扩底部置于细砂、中砂和砂礫层中承载能力大,但扩底直径不能过大扩底率较小,最大值为3.2③大部分采用旋挖钻机和反循环方式扩孔钻进。④液压扩翼机构占夶多数⑤施工管理制度严密,管理系统先进⑥工法和机种呈多样性。进入21世纪上述前3个特点有所发展变化:①扩底最大直径为4700mm(Eagle工法)。②最大扩底率为4.94(Eagle工法)③日本建筑中心在年评定的13项扩底桩工法均采用旋挖钻扩孔钻进。

       桩端压力注浆桩是指钻孔、冲孔或挖孔灌注桩在成桩后通常通过预埋在桩身的注浆管利用压力作用,将能固化的浆液(诸如纯水泥浆、水泥砂浆、加外加剂及掺合料的水泥漿、超细水泥浆、化学浆液等)经桩端的预留压力注浆装置(诸如预留压力注浆室、预留承压包、预留注浆空腔、预留注浆通道、预留的特殊注浆装置等)均匀地注入桩端地层

       视浆液性状、土层特性和注浆参数等不同条件,压力浆液对桩端土层、中风化与强风化基岩、桩端虚土及桩端附近的桩周土层起到渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结或多种形式的组合等不同作用改变其物理力学性能及桩与岩、汢之间的边界条件,清除虚土隐患从而提高桩的承载力以及减少桩基的沉降量。

       桩端压力注浆桩的优点:①保留各种灌注桩的优点②夶幅度提高桩的承载力,技术经济效益显著③采用桩端压力注浆工艺,可改变桩端虚土的组成结构形成水泥土扩大头,可解决普通灌紸桩端虚土这一技术难题对确保桩基工程质量具有重要意义。④适用范围广⑤施工方法灵活,注浆设备简单便于普及。

       大量实测资料表明与不注浆桩相比,桩端土层对后注浆桩承载力的提高值有着很大影响桩端土层为粗粒土时极限承载力增幅在50%-260%之间,桩端土层为細粒土时极限承载力增幅在14%-138%之间进入20世纪90年代后,桩的后注浆技术尤其是桩端压力注浆技术子啊国内土木、建筑工程中得到蓬勃发展

 載体桩是指由载体和混凝土桩身构成的桩。它采用柱锤夯击成孔、反压护筒跟进成孔的方法达到设计标高后,分批向护筒内投入碎石和混凝土等填充料用柱锤反复夯实、挤密。当满足设计要求的三击贯入度后再向护筒填入干硬性混凝土,用柱锤夯实在桩端形成复合載体。然后放置钢筋笼、灌注混凝土或直接放置预应力管节而成当上部荷载传递到桩顶时,荷载通过桩身传递到载体而载体由混凝土、夯实填充料和挤密土体组成,从混凝土、夯实填充料到挤密土体材料压缩模量逐渐减少下一层对上一层来说是软弱下卧层,当荷载传遞到下层顶时应力被扩散,从混凝土、夯实填充料到挤密土体压力逐渐被扩散、降低,传递到持力土层时压力小于地基土承载力,滿足承载力要求与同桩长、桩径的普通混凝土桩承载力相比,载体桩承载力提高2倍以上因此土体的密实理论是载体桩技术的核心,压仂扩散理论是载体桩技术的受力原理

 载体桩的优点:①由于在桩端处形成复合载体,桩的承载性状好单桩承载力较高。②在同一场地在不改变桩长和桩径的前提下,可根据不同设计要求通过调整施工控制参数来调节单桩竖向承载力。③夯扩体形状可控且边界较清楚施工质量易控制。④填充料就地可取能可观地消纳建筑垃圾和工业废料,环保性好⑤采用锤击成孔跟沉护筒工艺,由于细长锤在护筒中做竖直向下冲击时护筒起隔声罩作用,可做到锤击时低噪声⑥锤击成孔跟沉护筒工艺简单直观。⑦施工造价低⑧无泥浆排放。⑨施工机械轻便机动灵活。

       该项专利技术已在全国180个中等城市推行专利代理制在数千项工程中推广应用,年总产值已超过10亿元

       横向截面从圆截面和方形截面异化后的桩型有三角形桩、六角形桩、八角形桩、外方内圆空心桩、外方内异空心桩、十字形桩、X形桩、T形桩及壁板桩等。

       纵向截面从棱柱桩和圆柱桩异化后的桩型有楔形桩(圆锥形桩和角锥形桩)、梯形桩、菱形桩、根形桩、扩底桩、多节桩(多節灌注桩和多节预制桩)、桩身扩大桩、波纹柱形桩、波纹锥形桩、带张开叶片的桩、螺旋预制桩、螺纹灌注桩、螺杆灌注桩、从一面削尖的成对预制斜桩及DX挤扩灌注桩等

 DX挤扩灌注桩是在预钻(冲)孔内,放入专用的三岔双缸双向液压挤扩装置按承载力要求和地层土质條件在桩身适当部位,通过挤扩装置双向液压缸的内外活塞杆作大小相等方向相反的竖向位移以带动3对等长挤扩臂对土体进行水平向挤压挤扩出互成120°夹角的3岔状或3n(n为同一水平面上的转位挤扩次数)岔状的上下对称的扩大楔形腔或经多次挤扩形成近似双圆锥盘状的上下對称的扩大腔,成腔后提出三岔双缸双向挤扩装置放入钢筋笼,灌注混凝土制成由桩身、承力岔、承力盘和桩根共同承载的钢筋混凝汢灌注桩。

 DX挤扩灌注桩的优点:①单桩承载力高可充分利用桩身上下各部位的硬土层。②成孔成桩工艺适用范围较广DX桩按不同成孔工藝可结合采用潜水钻机、正循环钻机、反循环钻机、冲击钻机、旋挖钻机进行泥浆护壁法成孔,也可结合采用长螺旋钻机、旋挖钻机进行幹作业法成孔还可结合采用贝诺特钻机进行全套管护壁法成孔。③低噪声、低振动泥浆排放量减少。④节约成本缩短工期。⑤挤扩後盘、岔腔成形稳定而不坍塌⑥桩身稳定性好。⑦抗拔力大⑧机腔转角,定位准确成桩差异性小。⑨可实施成孔与挤扩装置的车载┅体化挤扩效率高。

       螺杆灌注桩的全称为半螺旋挤孔管内泵压混凝土灌注桩也可简称螺杆桩,是一种由上部为圆柱形桩体下部为螺紋型桩体组合而成的变截面异形灌注桩,其上下两桩段的长度是根据地基土质情况而进行调节的没有一个固定的比例,下部螺纹桩体的外径与上部圆柱桩体直径相同

       螺杆桩施工机械与设备主要由螺杆灌注桩机、强制式混凝土搅拌机、混凝土高压泵装置与管路系统、混凝汢泵车及导管系统等组成。

 螺杆桩优点:①环保效果好无噪声,无振动无泥浆污染与排放。②与普通钻孔灌注桩相比不存在清底、護壁、塌孔等问题,也不易产生断桩和缩径等问题桩身质量可靠。③桩身强度高承载能力高。④施工程序简化降低工程造价,施工效率高缩短工程施工工期。⑤适用范围广不仅适用于普通混凝土的螺杆灌注桩,也可应用于CFG桩复合地基和CM长短桩复合地基

       最近五六姩来日本竹中工务店研究开发出大直径2节扩孔灌注桩。在某工地进行4根桩抗拔承载力试验桩身直径均在1.0m,中间扩孔直径为1.4-1.7m扩底直径为1.4-1.7m,桩长为8.0m、7.3m、7.4m和7.4m桩身成孔采用旋挖钻工法,扩径部分成孔采用旋挖钻扩孔工法

       钢筋混凝土预制桩和钢桩的设桩工艺有打入式、振入式、压入式(静压式)和埋入式4种。前面提到筒式柴油锤冲击式(打入式)施工中存在一次公害打入式、振入式和压入式设桩工艺在施工Φ产生挤土效应,使地基土隆起和水平挤动不同程度地对邻近建筑物和地下管线产生不良影响。

 为了消除一次公害(振动、噪声和油污飛溅)和挤土效应或少量挤土效应日本从20世纪60年代初期起开发出以低噪声、低振动和无挤土效应为目标的埋入式桩系列工法,至今共有90餘种所谓埋入式桩工法是将预制桩或钢管桩沉入到钻成的孔中后,采用某些手段增强桩承载力的工法1987年在日本埋入式桩工法占预制桩施工的56%,至2000年该工法比例上升为78%我国埋入式桩的种类很少,几乎是个空白点这也给桩基施工企业发展和上升提供良好的空间。

 中掘施笁法桩是把小于桩径30-40mm的长螺旋钻、或钻杆端部装有搅拌翼片的螺旋钻及钻斗钻等插入桩的中空部在钻头附近的地层连续钻进,使土沿中涳部上升从桩顶排土的同时将桩沉设。在施工中通常将桩端注入压缩空气和水促进钻进的同时也使桩沉设顺利。为使桩获得更大的承載力桩埋入孔中后可分别采用最终打击方式、桩端加固方式或扩大头加固方式。按中掘埋入工艺、钻机、承载力发挥方法及采用的预制樁种类等中掘施工法桩又可细分为40余种桩型。

       预先钻孔法即边钻孔边排土然后将桩插入孔内,最后再将桩打入或压入孔内为增大桩側摩擦阻力,可在孔内预先填充砂浆、水泥浆、膨润土与水泥浆混合液等然后将桩插入,以利用填充材料与地层间的摩擦阻力

       桩端承載力的发挥方法有最终打击或压入法、桩端水泥浆加固法、扩大头加固法和桩端作用特殊刀刃的回转法。

       由于承载力的要求、环境保护的偠求及工程地质与水文地质条件的限制等采用单一工艺的桩型往往满足不了工程要求,实践中经常出现组合式工艺桩

例如,钻孔扩底灌注桩有成直孔和扩孔2种工艺桩端压力注浆桩有成孔成桩与成桩后向桩端地层注浆2种工艺,预钻孔打入式预制桩有钻孔、注浆、插桩及輕打(或压入)等工艺

 随着对打入式预制桩要求越来越高,诸如高承载力、穿透硬夹层、承受较高的打击应力及快速交货等要求普通鋼筋混凝土桩(简称RC桩,混凝土强度等级为C25-C40)已满足不了上述要求故预应力钢筋混凝土桩(简称PC桩,混凝土强度等级为C40-C80)和预应力高强度混凝土桩(简称PHC桩混凝土强度等级不低于C80)使用越来越多。最近几年来上海中技桩业公司开发出外方内圆的PC和PHC桩混凝土空心方桩,得到广泛应用

       PHC管桩在欧美、日本、前苏联及东南亚诸地区大量采用。日本使用的预制混凝土桩几乎均为PHC桩在年间,日本管桩的年产量在520-830万T之間

最近十几年来,我国管桩行业经历了研制开发期、推广应用期、调整发展期和快速发展期等4个时期以珠江三角洲和长江三角洲为基哋,由南向北由东向西,沿海沿江沿湖向内陆地区健康而快速地发展,在产品品种和产量上均达到世界前列

       空心方桩是一种近四五姩来开发应用的新桩型,截面形状外方内圆具有普通混凝土方桩和预应力混凝土管桩这2种桩型的特点和优点,其生产工艺更接近于管桩分为预应力高强度混凝土PHC空心方桩(混凝土强度等级为C80)和预应力混凝土PC空心方桩(混凝土强度等级为C60)。

       ① 截面为方形比圆形更适宜堆放另外方形截面比圆形截面更有利于接桩施工。

       ②在相同横截面积的实体形状中空心方桩的圆周长最小。相同外周长时空心方桩一般比管桩横截面小12%-18%,这样对于以桩侧阻力为主的摩擦型桩(摩擦桩和端承摩擦桩)空心方桩占有优势。

       以灌注桩为例桩身材料种类亦絀现多样化趋势,普通混凝土、超流态混凝土、无砂混凝土、纤维混凝土、自流平混凝土及微膨胀混凝土等打入式桩亦有组合材料桩,洳钢管外壳加混凝土内壁的合成桩等

       桩基工程具有桩种多样性、竞争性、变异性、适用性、发展性及复杂性等特点。作为桩基施工或桩笁机械制造单位应做到以下几点:

       ① 有精明的核心(该核心以科技为先导把握桩基施工方向,有敏捷的经营理念;一个成功的核心除叻本身的技术能力外,必须具备领导的能力、沟通的能力、管理的能力以及远见卓识能力)

       ② 智慧的团队(该团队要聚集科研、施工、測试及经营各方面的优秀人才;该团队对社会的责任——守法奉献,尊重自然;对专业的责任——敬业守法、创新进取;对业主、雇主的責任——真诚服务、互信互利;对同事的责任——分工合作承先启后)。

       ③ 诚信的经营(在推出新桩型时一定要实事求是、脚踏实地进荇科研和开发工作)

       ④ 严格的管理(推行全面质量管理,实行预防和改进为主的管理做到“三全、一多样”,即全员、全过程、全企業的质量管理及信息化施工)

1、[江苏]62米深地下连续墙超深基坑围护施工方案(抓铣结合成槽 四新技术 超多附图)

2、[海南]深基坑桩撑支护忣现浇地下综合管廊结构综合

3、地下连续墙施工技术与质量问题防治工作经验总结(超多附图)

4、[湖北]16米深基坑双排桩加内支撑加搅拌桩圵水帷幕施工图(对撑角撑布置)

5、[广东]22.6米深基坑地下连续墙加四道混凝土支撑支护施工图(含逆作基坑桩锚支护)

6、[浙江]中学地下室桩錨支护结合内支撑支护施工图

筑龙币不够的话,还可以用你在工作过程中积累的资料联系小编换取哦~

由于滨州市许多地区原为池塘后用建筑垃圾杂填土填平场地,不能直接作为地基持力层应用通过实例,对浅部存在较好桩基持力层的建筑垃圾场地采用复合载体预制桩进荇探讨分析

本文介绍了临潼科技信宅小区复合载体夯扩桩的试桩结果,并进行了原因分析可供有关单位参考。

根据混凝土桩复合地基囷挤密桩复合地基的承载机理及特性将两者结合应用于工程实例,通过桩土应力测试揭示了其承载力特性、桩土应力分布、桩土荷载汾担比等设计人员关心的问题,证明了其应用价值提出了在实际工程应用中应注意的问题。

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     基于高层、超高层建筑物及大型桥主塔桩基础等承载的需要,桩径越来越大桩长越来越长。欧美及日本嘚钢管桩长度已达100m以上桩径超过2500mm;上海金茂大厦钢管桩桩端进入地面下80m的砂层,桩径为914.4mm;温州地区静压式钢筋混凝土预制桩长度已达70m以仩桩断面600mm×600mm。

 我国在大江、大河及海上修建的大跨径桥梁基本上均采用钻孔灌注桩桩径和桩长均在不断加大,长度超过50m、直径大于2m的超长大直径钻孔灌注桩已十分普遍苏通大桥采用反循环钻成孔桩压力注浆桩,共131根直径2.50-2.85m,桩长117m(2005年);南京长江二桥采用反循环钻成孔灌注桩共21根,直径3.0m桩长83m(2001年);上海长江隧桥B7标采用反循环钻成孔灌注桩,3.2-2.5m变径桩桩长115m(2006年);郑州黄河大桥采用旋挖钻斗钻成孔灌注桩,直径2.0m桩长108m(2009年)。

     基于老城区改造、老基础托换加固、建筑纠偏加固、建筑物增层以及补桩等需要小桩及锚杆静压桩技术ㄖ趋成熟,应用广泛

 小桩又称微型桩或树根桩,是法国开发的一种灌注桩技术小桩实质上是小直径压力注浆桩;桩径为70-250mm(国内多用250mm),长径大于30(国内桩长多用8-12m长径比通常为50左右),采用钻孔(国内多用螺旋钻成孔)、强配筋(配筋率大于1%)和压力注浆(注浆压力为1-2.5MPa)工艺施工小桩主要用于旧房改造、房屋增层、古建筑加固纠偏、防洪堤加固、建(构)筑物抗震加固、基坑开挖的护坡桩及水池底板忼浮等基础工程。

→锚杆(锚固筋)静压桩

 我国自行研制开发的锚杆静压桩是锚杆和静力压桩两项技术巧妙结合而形成的一种桩基施工新笁艺是一项地基加固处理新技术。加固机理类同于打入桩及大型静力压桩受力直接、清晰,但施工工艺既不同于打入桩也不同于大型静力压桩。锚杆静压桩的施工工艺是先在新建的建(构)筑物基础上预留压桩的桩位孔并预埋好锚杆或在已建的建(构)筑物基础上開凿压桩孔和锚杆孔用粘结剂埋好锚杆,然后安装压桩架用锚杆做媒介,把压桩架与建(构)筑物基础连为一体并利用建(构)筑物洎重做反力(必要时可加配重),用千斤顶将预制桩段逐段压入土中当压桩力及压入深度达到设计要求后,将桩与基础浇筑在一起桩即可受力,从到达到提高地基承载力和控制沉降的目的

     业内人士均称其为锚杆静压桩,笔者认为称锚固筋静压桩为妥因为从上述施工笁艺看,连接件不是深基坑支护工程中所指的锚杆仅仅是锚固筋。

     锚杆静压桩适用于老城区改造旧基础托换加固,狭小空间场地施工对新建工程可采用逆作法施工。

     微型桩(迷你桩)是由一个内径不超过300mm的永久性的钢套管一个或一组位于桩孔中心的起承重作用的钢筋及填充其间孔隙的水泥浆组成。桩体应以稍微小于套管的直径嵌入基岩香港地区广泛应用的迷你桩多数为219mm直径的套管及190mm直径的嵌入体戓273mm直径的套管及235mm直径的嵌入体组成。

     迷你桩因其对成桩设备及施工场地的要求低而承载力较高,安全可靠所以在香港得到了广泛的应鼡。其主要应用于隔音屏、行人天桥、运输带、小型别墅、小型商场等基础工程中也可以当支护桩使用。

     迷你桩可在陡峭的山坡、狭窄嘚楼群之间、行人路、高速公路、闹市区、火车站台甚至建筑物内进行施工小型的施工设备只需要2m×5m的地方已经足够。

 随着高层建筑、夶跨度桥梁的发展嵌岩桩特别是大直径嵌岩桩作为一种比较特殊的桩基类型,20世纪90年代在我国得到了广泛的应用嵌岩桩具有承载力高、变形小、整体刚度大的特点,其沉降稳定时间短、沉降量小抗震性能好,因此越来越受到工程界的重视如何优质、高效、经济施工這类桩孔则成为岩土钻掘工程界面临的首要技术难题。钻孔直径大岩石强度高是其基本特征,由此带来以下技术困难:

    ①单位体积岩石嘚破碎功随岩石强度的增加而增大单次破碎岩石所需要的临界破碎力亦增大。

    ②碎岩断面和碎岩量随桩孔直径增大而急剧增加

    ③桩孔排渣性能的优劣直接影响各种嵌岩钻进方法碎岩的有效性。

  我国大直径嵌岩钻进工法主要有:

    ①回转式工法:牙轮/滚刀钻进法;钢粒环状鑽进法;镶焊钎头的刮刀钻进法

    ②冲击式工法:纯冲击无循环钻进法:冲击反循环钻进法。

    ③冲击回转式工法:气动/液动潜孔锤钻进法;可旋转式钢绳冲击钻头钻进法

     除上述岩层钻进成孔法,国内不少单位研究开发出大三石层(大卵砾石层、大抛石层和大孤石层)钻进荿孔法在日本成立了由64家基础公司组成的岩层削孔技术协会,研究开发出20余种大直径岩层削孔工法其中长螺旋钻进成孔法3种,回转钻進成孔法5种冲击钻进成孔法7种以及全套管回转掘削孔法9种。

     筒式柴油锤冲击式钢筋混凝土预制桩虽然具有桩身质量较可靠、施工速度快忣承载力高等优点但由于其施工时噪声高、振动大和油污飞溅(三者统称为一次公害)等缺点,在城区的住宅群及公共建筑群等场地施笁中受到很大限制为此静压式和变频变矩振动锤振入式钢筋混凝土预制桩施工技术在国内得到业主的青睐。

 近二十多年来静压桩在我國软土地区(温州、武汉及珠江三角洲等地区)得到广泛应用,静压桩基础不仅适用于多层和小高层建筑还可用于20-35层高层建筑,压桩机嘚生产和使用走进了一个新时代我国研制开发的系列静力压桩机是新型的环保型建筑基础施工设备,具有无污染、无噪声、无振动、压樁速度快、成桩质量高等显著特点技术水平国际领先。静压法有抱压式和顶压式2种形式压桩力为800-12000kN。采用静压法施工的桩长已达70m以上實践表明,用步履式全液压静力压桩机施工开口预应力管桩(PC桩)和预应力高强度管桩(PHC桩)是桩机和桩型的优化组合也是具有中国特銫的施工工法。

→旋挖钻斗钻成孔灌注桩

  泥浆护壁法钻、冲孔灌注桩在地下水位高的软土地区虽然被较广泛地采用但由于泥浆的使用造荿施工现场不文明及泥浆排除(称为二次公害)的困难,成为施工者头痛之事因此,旋挖钻斗钻成孔灌注桩(即用旋挖钻机的钻斗钻头荿孔而成的灌注桩)因其干取土作业加之所使用的稳定液可由专用的仓罐储存,现场较为文明在日本建筑业界此类桩型的采用亦日趋增多。1998年8-12月在北京某工地应用此桩型约为18000根,桩径有0.8m、1.0m和1.2m,孔深12-15m桩端进入砂砾石层0.5m。近10年来青藏铁路、北京鸟巢工程及首都机场3号航站楼等均大量采用旋挖钻斗钻成孔灌注桩。

贝诺特(Benoto)灌注桩施工法为全套管施工法该法利用摇动装置的摇动(或回转装置的回转)使鋼套管与土层间的摩擦阻力大大减少,边摇动(或边回转)边压入同时利用冲抓斗挖掘取土,直至将套管下到桩端持力层为止挖掘完畢后立即进行挖掘深度的测定,并确认桩端持力层然后清除虚土。成孔后将钢筋笼放入接着将导管竖立在钻孔中心,最后灌注混凝土荿桩贝诺特法实质上是冲抓斗跟管钻进法。

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