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樁基礎施工技術發展趨向

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樁工技術經歷了幾千年的發展過程,無論是樁基材料和樁類型,或者是樁工機械和施工方法都有了巨大的發展,已經形成了現代化基礎工程體系。下面由小編為大家分享樁基礎施工技術發展趨向,歡迎大家閲讀瀏覽。

樁基礎施工技術發展趨向

  一、樁基礎施工技術現狀

按施工方法,樁可分為非擠土樁、部分擠土樁和擠土樁三大類。再細分,樁的施工方法超過300種。施工方法的變化、完善、更新可以説是日新月異。圖1中列出樁的部分施工類型。

以埋入式樁為例,圖中僅列出三大類,實際上細分可有80種以上類型。所謂中掘施工法樁是把小於樁徑30~40mm的長螺旋鑽、或鑽桿端部裝有攪拌翼片的螺旋鑽及鑽鬥鑽等插入樁的中空部,在鑽頭附近的地層連續鑽進,使土沿中空部上升,從樁頂排土的同時將樁沉設。在施工中通常將樁端注入壓縮空氣和水,促進鑽進的同時也使樁沉順利。為使樁獲得更大的承載力,樁埋入孔中後可分別採用量終打擊方式、樁端加固方式或擴大頭加固方式。

按中掘埋入工藝、鑽機、承載力發揮方法及採用的預製樁種類等,中掘施工法樁又可細分為40餘種樁型。而預鑽孔埋入式樁亦可細分為40餘種。以泥漿護壁法鑽孔擴底灌注樁的成孔方法為例,亦有40種以上,擴底方式可分為反循環擴底、鑽鬥鑽擴底、正循環擴底及潛水鑽擴底等。其中反循環擴底方式又分為擴刀上開、擴刀下開、擴刀滑降及擴刀推出等方式;鑽鬥鑽擴底方式又分為水平推出、滑降及下開和水平推出的並用等方式。

以樁端壓力注漿為例,注漿工藝可分為閉式注漿和開式注漿兩大類,樁端壓力注漿施工工藝的核心部件——樁端壓力注漿裝置又可分為預留壓力注漿室、預留承壓包、預留注漿空腔、預留注漿通道及預留特殊注漿裝置五大類,兩者組合,目前已有20餘種樁端壓力注漿樁工法,其中國內有18種。

  二、常用樁設樁工藝選擇樁型的選擇應考慮以下原則

(一)“因荷載制宜”即上部結構傳遞給基礎的荷載大小是控制單樁承載力要求的主要因素。

(二)“因土層制宜”,即根據建築物場地的工程地質條件、地下水位狀況和樁端持力層深度等,通過比較各種不同方案樁結構的承載力和技術經濟指標,選擇樁的類型。

(三)“因機械制宜”,即考慮本地區樁基施工單位現有的樁工機械設備;如確實需要從其他地區引進樁工機械時,則需要考慮其經濟合理性。

(四)“因環境制宜”,即考慮設樁過程中對環境的影響,例如打入式預製樁和打入式灌注樁的場合,就要考慮振動、噪聲以及油污對周圍環境的影響;泥漿護壁鑽孔樁和埋入式樁就要考慮泥水、泥土的處理,否則會造成對環境的不利影響。

(五)“因造價制宜”,即採用的樁型,其造價應比較低廉。

(六)“因工期制宜”,當工期緊迫而環境又允許,可採用打入式預製樁,因其施工速度快;再如施工條件合適,也可採用人工挖孔樁,因該樁型施工作業面可增多,施工進程也較快。

總之,在選擇樁型和工藝時,應對建築物的特徵(建築結構類型、荷載性質、樁的使用功能、建築物的安全等級等)、地形、工程地質條件(穿越土層、樁端持力層巖土特性)、水文地質條件(地下水類別、地下水位標高)、施工機械設備、施工環境、施工經驗、各種樁施工法的特徵、制樁材料供應條件、造價以及工期等進行綜合性研究分析後,並進行技術經濟分析比較,最後選擇經濟合理、安全適用的樁型和成樁工藝。

我國幅地遼闊,工程地質與水文地質條件複雜多變,東部與中西部地區經濟發展不平衡,各類工程要求又不相同。大量施工實踐表明,我國常用的各種樁型從總體上看,具有以下特點:大直徑樁與普通直徑樁並存;預製樁與灌注樁並存;非擠土樁、部分擠土樁與擠土樁並存;在非擠土灌注樁中鑽孔、衝抓成孔與人工挖孔法並存;在擠土樁中錘擊法、振動法與靜壓法並存;在部分擠土灌注樁的壓漿工藝法中前注漿樁與後注漿樁並存;先進的、現代化的.工藝設備與傳統的、較陳舊的工藝設備並存等等。由此可見,各種樁型在我國都有合適的地層土質、環境與需求,也有發展、完善和創新的條件。需要引起注意的是:任何一種樁型都不是萬能的,都有其適用範圍,關鍵在於找到切入點,揚長避短;再好的樁型只要施工中不注意質量或超過其適用範圍,就會出現質量問題甚至造成重大事故及經濟損失。

  三、樁基礎施工技術發展趨向

在進入21世紀之際,樁基礎施工技術發展中至少有以下一些動向值得人們關注。

(一)樁的尺寸向長、大方向發展

基於高層、超高層建築物及大型橋主塔基礎等承載的需要,樁徑越來越大,樁長越來越長。歐美及日本的鋼管樁長度已達100m以上,樁徑超過2500mm;上海金茂大廈鋼管樁樁端進入地面下80m的砂層,樁徑為914.4mm;温州地區靜壓式鋼筋混凝土預製樁長度已達70m以上,樁斷面600×600mm2;鄭州某工程反循環鑽成孔灌注樁直徑為1000~1100mm,樁長77.6m;廈門某大廈反循環鑽成孔灌注樁深度達103m;南京長江二橋主塔墩基礎反循環鑽成孔灌注樁直徑為3m,深度150m。

(二)樁的尺寸向短、小方向發展

基於老城區改造、老基礎託換加固、建築物糾偏加固、建築物增層以及補樁等需要,小樁及錨杆靜壓樁技術日趨成熟,應用廣泛。小樁又稱微型樁或IM樁,是法國索勒唐舍(SOLETANCHE)公司開發的一種灌注技術。小樁實質上是直徑壓力注漿樁;樁徑為70~250mm(國內多用250mm),長徑比大於30(國內樁長多用8~12m,長徑比通常為50左右),採用鑽孔(國內多用螺旋鑽成孔)、強配筋(配筋率大於1%)和壓力注漿(注漿壓力為1.0~2.5MPa)工藝施工。錨杆靜壓樁的斷面為200×200mm2~300×300mm2;樁段長度取決於施工淨空高度和機具情況,為1.0~3.0m,樁入土深度3~30m。

(三)向攻克樁成孔難點方向發展

以日本為例,成立由64家基礎公司組成的巖層削孔技術協會,研究開發出20餘種大直徑巖層削孔工法,其中長螺旋鑽進成孔法3種,迴轉鑽進成孔法5種,衝擊鑽進成孔法7種以及全套管迴轉掘削孔法9種。國內也有不少單位成功地研究開發出巖層鑽進成孔法及大三石層(大卵礫石層、大拋石層和大孤石層)鑽進成孔法。