根植桩工法介绍

1静钻根植桩施工技术介绍宁波浙东基础工程有限公司陈洪雨2介绍内容静钻根植工法介绍1）施工工艺流程2）施工设备及质量控制手段3）常见问题3软土地基中桩周侧阻力发挥不完全软土地基中竖向抗压荷载下桩身强度不能充分发挥以PHC600（130）桩为例：桩身竖向承载力设计值可达4824kN但一般设计时通常在2200-2800kN左右抗水平荷载能力不足（地震，动荷载）开挖施工不当时易发生桩身倾斜，造成对桩身的损害抗拔桩使用时有顾虑焊接施工不当及桩头结构处理不当时，产生抗拔承载力无法满足要求。变形性能不够高，易脆性破坏现有预制桩开发背景4挤土，施工对周围设施（地下构造物、管线）有影响产生噪声和空气污染穿透各种夹层时有难度施工不当时易对桩身造成宏观或微观的损害桩顶标高难以控制，而截桩不当易造成桩头破坏或桩身预应力的变化现有预制桩施工法锤击沉桩静压沉桩为主开发背景现有灌注桩施工法泥浆排放成为社会问题缩颈，桩底沉渣等时有发生，桩身质量波动大不够稳定桩顶标高易发生参差不齐现象，开挖施工时难度大现场难以保持整洁施工速度慢，效率低单方混凝土换算承载力仅为PHC桩30至40%，有限资源利用不充分。5开发背景国内外调查日本：管桩产品PHCPHC+竹节桩PRCSC施工法锤击沉桩日本2008年预制桩施工工法比例予钻孔扩底固化工法中掘扩底固化工法台湾地区，韩国等采用植入法施工预制管桩6预应力高性能混凝土扩径竹节桩（简称扩径竹节桩）代号：PHDC通过桩与周边的咬合，提高桩身侧阻力通过下端扩头，改善桩端阻力特性用于桩基下节、中节或中段（2-3节）浙东预制高性能混凝土桩专利产品7复合配筋预应力高承载混凝土桩代号：PRHC预应力钢筋+非预应力钢筋密集配置螺旋钢筋用于水平荷载要求高桩基的上节桩可部分代替钢管桩参照日本的相关资料，与浙江大学等单位合作进行PRHC桩的研究与试验050100150200250300350051015202530挠度（mm)荷载（kN）普通新型PHCPRHC8扩底注浆植桩钻孔施工过程静钻根植工法介绍9无震动，低噪声成桩质量好，单桩承载力高泥浆排放少具有良好的社会效益和推广价值特点利用根植桩组合的新型桩基工法钻孔＋深层搅拌＋扩底＋预制桩身适应桩径：500～1200mm、最大入土深度：80ｍ10•施工准备钻杆垂直度监控（桩机仪表及经纬仪）钻头扩大翼尺寸确认主要工艺流程11钻杆垂直度、平面位置监控钻孔速度控制钻机电流监控用水（水和膨润土混合液）量监控•钻孔12钻孔速度保持一致监测电流负荷变化•桩端持力层确认13钻机操作手监控画面积分电流变化情况与静力触探变化趋向相似14逐次完成进行修孔扩孔情况监测•扩底15根植桩节外径D(mm)钻孔直径d2(mm)最大扩底直径D1(mm)PHDC650-5007501125PHDC800-6009001350PHDC1000-80011001650PHDC1200-100013001950钻孔孔径及扩底直径表•静钻根植桩工法规格16水灰比控制（0.6）注入量控制注入部位控制均匀性控制•桩端水泥浆17•桩周水泥浆水灰比控制注入量控制注入部位控制均匀性控制18根据地质情况选择桩端水泥浆配合比按持力层标贯击数（N值），水灰比控制在0.6-0.9之间。桩端水泥浆注入高度≥2.0m桩端水泥浆注入量为注入高度部分的全体积桩端水泥浆根据地质情况选择桩周水泥浆的配合比及注入量水灰比控制在1.0-1.5之间水泥浆与土的比例在30%-50%之间桩周水泥浆水泥浆注入概要图集中规定水灰比为1.0图集中规定水灰比为0.619保证焊接质量提高施工效率•预拼装施工工艺20机械接头21连接方法示意22操作方法示意2~18.5mm23平面位置控制垂直度控制沉桩速度控制•植桩24部位组合一组合二上节PHCPRHC中段PHDC或PHC或PHDC+PHCPRHC或PHC或PHDC+PHC下节PHDCPHDC•桩型组合桩节组合PHDC桩+PRHC桩或PHC桩1）改善桩身上部的抗水平，抗拔承载力2）根据地质条件，选择合适的桩型增加侧阻力及桩端阻力25标高控制平面位移控制•送桩26单轴钻机150HP钻头带可控扩头装置桩架全液压履带桩架吊车50-120t挖掘机净浆系统20m3/h主要施工设备27输出扭矩钻头扩底形式数据监控内容钻杆要求安全性能行走方式监控功能单轴钻机要求桩架要求28施工质量控制手段钻机电流检测流量检测装置29施工质量控制手段钻机荷载测定装置桩架钻杆垂直度测定装置30钻孔深度钻孔速度钻机电流钻孔用水量水泥浆注入量桩端部分桩周部分扩底操作监控与记录施工过程控制与记录施工管理装置画面记录结果施工管理装置31-5000-4000-3000-2000-1000010002000时间11:53:0911:56:2311:59:3712:33:3612:36:5012:40:0412:43:1812:46:3212:49:4612:53:0012:56:1412:59:2813:02:4213:05:5713:09:1113:12:2513:15:3913:18:5313:22:0713:25:2113:28:3513:31:4913:35:0313:38:1714:01:0014:04:1414:07:2814:10:4214:13:56深度变化(cm)0500100015002000250030003500扩孔直径(mm)钻孔深度变化钻孔用水流量桩端水泥浆流量桩周水泥浆流量钻头扩孔施工管理装置记录结果钻孔深度记录扩底记录钻孔用水记录桩端注浆记录桩周注浆记录流量（x10升）32工程内容控制项目钻孔搅拌桩心桩架垂直度钻孔深度钻孔速度桩周水泥浆水泥量用水量比重桩端扩底处理持力层钻孔持力层确认钻孔深度确认端部扩底确认桩端水泥浆水泥量确认用水量确认抗压强度植桩桩植入精度焊接或环向锁紧卡箍连接桩平面位置确定桩心位置校正主要施工质量控制项目33根植桩单桩竖向抗压承载力计算根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第5.3.5条，当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，参照国外同类规范的规定，初步建议按下式计算ppkisikipkskukAqlquQQQsikq桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，可按照混凝土预制桩极限侧阻力标准值取值pkq极限端阻力标准值，可按照混凝土预制桩极限端阻力标准值的二分之一取值iu桩身周长（PHDC桩按节外径取值，其他类型桩按桩外径取值）pA桩端扩底部投影面积。34根植桩工法与现有预制桩施工工法相比1.单桩抗压承载力高，桩身混凝土强度得到充分发挥2.桩身抗拔性能得到大幅提高（可用环向锁紧卡箍机械连接）3.桩身抗水平承载力大幅提高4.无挤土，施工对周围设施无影响5.无噪声和空气污染6.可穿过各种夹层，适应桩端持力层变化较大的地质条件；7.不会对桩身造成因沉桩而产生宏观或微观的损害8.桩顶标高可控，可避免因截桩而造成桩头破坏或桩身预压应力的变化9.桩身，特别是桩身接头部分受桩身内外水泥土的保护，长期耐久性可靠10.桩身完整性更加可靠35根植桩工法与现有灌注桩施工工法相比1.工厂化规模生产，混凝土强度可达到C80~C100,桩身质量稳定2.技术先进，成桩过程全自动监控，施工质量可靠3.无需现场浇注混凝土，不会出现缩颈现象4.桩底无沉渣，确保端阻力满足设计要求5.同承载力条件下泥浆排放量可减少70%，社会效果明显6.台班施工速度快4~5倍7.单方混凝土承载力高2~3倍，资源得以充分利用8.桩顶标高可控，便于机械开挖施工9.文明施工，现场整洁，无需现场加工钢筋等10.成桩垂直度控制好，完整性更加可靠361.持力层确认时的注意点1)在勘探孔附近通过试桩确认地质勘察报告的符合程度，掌握持力层附近积分电流变化情况，为工程桩的施工积累参考数据；2)钻机钻至持力层附近时，根据附着在钻杆上的泥土状况与地质勘测报告进行对比，确认持力层。常见问题372中间有卵石等夹层时的对策1）在成孔时，添加膨润土，有必要时，添加增凝剂；2）钻头穿过此夹层后，反转提升钻头，利用钻头附着下部的土体挤密桩周，起到护壁效果；383地层中混有混凝土块、孤石时对策1）粒径小于200mm的，可以按常规方法施工;2）粒径大于200mm的，表层5m以内的用挖机清除，超过5m的，通过引孔或其它方式清除。394强酸性土层中的耐久性1）PH值大于4时，由于根植桩采用的是离心成型的高强混凝土预制桩，桩身混凝土密实，且外部包裹有水泥土，自身能够抵御其侵蚀；2）PH值小于4时，可增大桩周水泥浆中的水泥含量，以水泥的碱性来消减土层中的酸性，从而增强桩的耐久性。405、根植桩本质也是管桩，在浙江省管桩图集中管桩没有做抗拔桩的具体节点，抗拔桩也基本不考虑用管桩，根植桩为什么可以做抗拔桩？回答：1）施工工艺不同管桩依靠锤击或者静压施工等传统工艺施工，不同程度对管桩强度造成一定程度损失。根植桩的施工工艺对桩材无任何损伤，材料强度没有损失。2）受力机理不同管桩桩身光滑，桩周直径和周围土体接触，摩擦力来源于桩和桩周土体的摩擦力。根植桩桩身带有竹节，桩周围是水泥土，水泥土强度高于桩周原土使得周周摩擦力大于传统的管桩摩擦力。另外由于桩底扩底，增加了桩的抗拔性能。3）桩材构造不同普通管桩钢筋是预应力钢筋，根植桩可以采用复合配筋桩，增加了非预应力钢筋，使桩的抗拔性能大幅度提高，另外可曾设锚固筋，增强法兰盘与桩身的连接。4）节点构造不同传统管桩采用焊接接桩，施工单位往往为了抢进度保证不了焊接冷却时间，造成焊接质量达不到规范要求，而根植桩采用的是预埋孔接桩工艺，保证足够的冷却时间。另外可以根据工程需要采用机械连接，保证节点强度。416根植桩承载力提高机理是什么？1)根植桩桩周是水泥土，水泥土强度高于桩周原土体的强度，另外由于水泥浆向桩周土体的渗透，提高了桩周土体的强度，使得侧摩擦力增加。2)根植桩通过扩底，扩底直径是钻孔直径的1.5倍，大大增加了桩端部与土体的接触面积，大幅度提高了桩端阻力，在端阻力增加的前提下，对桩侧阻力的发挥也有所提高。3)根据国外经验及目前试验情况来看，承载力不是由传统的桩土关系决定的，而是由桩身材料强度决定的，根植桩的发展方向是向着大直径、高标号（C90\C100)发展，发挥根植桩高承载力的优势。427与钻孔灌注桩比，泥浆排放量少的原因？根植桩与钻孔灌注桩是完全不同的施工工艺，钻孔灌注桩是通过泥浆循环携带土体形成孔体，孔内土体全部变成泥浆排出，根植桩则是对原土进行松动，并排出部分原土，大部分土体仍留在孔内与水泥浆形成水泥土，同承载力泥浆排放量是钻孔灌注桩的30%。43谢谢！