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岩土研究院

浅谈未来桩基础施工发展方向

382 2021-01-05 16:29:30

桩的尺寸向长、大方向发展基于高层、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。欧美及日本的钢桩的尺寸向长、大方向发展。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。

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

小桩实质上是小直径压力注浆桩;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。


微型桩

微型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。


锚杆、静压桩

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。


向攻克成孔难点方向发展

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。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。

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。


向低公害工法桩方向发展

近年来,静压桩在我国软土地区得到广泛应用。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、成桩质量高等特点。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工法。


旋挖钻斗钻成孔

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多。近年来,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。


全套管钻孔灌注桩

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,最后灌注混凝土成桩。 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。


向扩孔桩方向发展

钻孔 扩底桩

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。


桩端压力 注浆桩

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,将能固化的浆液经桩端的预留压力注浆装置均匀地注入桩端地层。桩端压力注浆桩能大幅度提高桩的承载力,技术经济效益显著;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技术难题,对确保桩基工程质量具有重要意义;施工方法灵活,注浆设备简单,便于普及。


向异型桩方向发展

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。


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入式、振入式、压入式(静压式)和埋入式4种。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%。


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,实践中经常出现组合式工艺桩。

例如,钻孔扩底灌注桩有成直孔和扩孔两种工艺,桩端压力注浆桩有成孔成桩与成桩后向桩端地层注浆两种工艺,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。


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,普通钢筋混凝土桩已满足不了上述要求,故预应力钢筋混凝土桩和预应力高强度混凝土桩使用越来越多。最近几年来得到了广泛应用。


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。打入式桩亦有组合材料桩,如钢管外壳加混凝土内壁的合成桩等。