二十种桩基础工程新工法

1桩基新工法xxxx2010年11月5日2一.概述桩的历史桩的广泛用途桩的分类3桩基历史悠久——6000多年前的河姆渡人用的木桩北纬30度线是一个神秘的地带，世界上许多著名的自然之谜和人类文明之谜都贯穿在这个北纬30度线4有人认为这些挖掘出来的木板和木桩，可以推测出远古时代这里可能是个海湾5桩基应用广泛近三个世纪尤为突出19世纪——城市桥梁20世纪——摩天大楼21世纪——地下空间开发利用的新纪元——我国“十一五”科技支撑项目：《城市地下空间建设技术研究与工程示范》已近完成6桩基础应用广泛上海环球金融中心地下埋有2271根桩基，最长的约78米，重达17吨。所有桩基所用的钢管总重量约为2万吨，连起来的长度达到88.67公里。云中漫步——492米上海环球金融中心7青藏铁路楚玛尔河大桥钻孔桩施工现场8国家体育场——鸟巢建筑高度67m.基础采用灌注桩后压浆技术，灌注桩桩长37m，桩径1000mm。9屋盖巨型钢桁架结构由环形布置在看台外部的24根组合柱支撑，每根组合柱承担的竖向荷载设计值达40000kN～50000kN，承受水平荷载设计值达20000kN。组合柱下采用桩基，在南北侧的组合柱下承受的水平力最大。10首都国际机场——T3航站楼1112桩基工程量大—深基础占基础工程总量约50%6%48%10%38%减沉桩地基处理深基础浅基础0%10%20%30%40%50%60%各种基础形式在基础工程中的比例13桩基形式种类繁多（根据承载，支护的需要确定）一挤土桩1、打入桩（1）预制混凝土桩（2）灌注桩1）打入套管不取出2）塑性混凝土灌注桩（3）扩底灌注桩1）导管不取出2）塑性混凝土灌注桩（4）灌注桩-夯击干硬性混凝土，并形成扩大头（5）钢桩1）闭口钢管桩2）敞口带土塞钢管桩2螺旋桩（1）取出导管（2）不取出导管14二部分挤土桩或低扰动土桩1打入桩（1）敞口钢管桩（2）H型和板桩墙单元2CFA桩-配有特殊护壁设备限制桩周土松弛（1）高压灌注（2）套管灌注（3）大直径小叶片钻具三非挤土桩1配有特殊护壁设备CFA桩2套管护壁或泥浆护壁灌注桩15二.桩基新工法大直径旋挖与扩底灌注桩长螺旋中心压灌桩（中心压灌+旋喷）长螺旋挤压式灌注桩（灌注桩+螺纹桩）大直径全套管灌注桩咬合桩CFG桩（复合地基）挤密碎石桩，振冲碎石桩（复合地基）预制桩，静压桩深层搅拌桩（双轴）（复合地基与维幕）16高压旋喷桩，注浆加固复合载体夯扩桩挤扩支盘灌注桩静压沉管复合扩底桩地下连续墙（墙与桩）三轴搅拌桩（SMW）TRD地下墙（切割加搅拌水泥土墙）水平旋喷超前排桩（水平管幕）土钉墙与桩锚支护17基础托换与桩（静压桩，微型钢管桩，树根桩，人工挖孔桩，钻孔灌注桩）强夯置换隧道开挖与桩工18大直径旋挖灌注桩19（a）成孔（b）下放钢筋笼及压浆阀、压浆导管（c）灌注桩身混凝土（d）实施后压浆钢筋笼压浆阀注浆泵搅浆器注浆导管灌注桩后注浆工艺流程20后压浆对桩端阻、侧阻的增强机理卵砾、粗中砂粘性土、粉土、粉细砂212223242526长螺旋挤压式灌注桩27欧洲研制开发出长螺旋挤压式灌注桩，如Vibex-Ⅲ型桩、Omega桩、VB型桩、TopDriveRigs桩及RHKE-K桩等。长螺旋挤压式灌注桩分为部分挤出土和全部挤出土两种类型。28工艺特点：1、钻杆是空心的，其外径为螺旋叶片外径的65%～80%；2、当钻进至桩端设计标高后，可视需要通过钻杆中空部内向桩端部灌入一定量的干硬性混凝土,然后用落锤夯实形成扩大头;3、钢筋笼可从钻杆中空部吊入；4、从钻杆中空部灌入混凝土，边灌注混凝土边提起钻杆直至成桩。29螺杆桩螺杆桩是一种“上部为圆柱型，下部为螺丝型”的组合式新型桩。3031螺杆桩上部开挖实图螺纹桩开挖实图32螺纹桩与螺杆桩成桩设备33全套管钻孔咬合桩34MZ全套管灌注桩施工法利用摇动装置的摇动使钢套管与土层间的摩阻力大大减少，边摇动边压入，同时利用冲抓斗挖掘取土，直至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。该工法实质上是冲抓斗跟管钻进法。3536配套设备示意图37钻孔咬合桩施工示意图3839全套管钻孔咬合桩的排桩施工工艺流程总的原则是先施工A桩，后施工B桩，其施工工艺流程是：A1—A2—B1—A3—B2—A4—B3……An—Bn-1，如图所示。A1B1A2B2A3B3A4B4A5B5A6B6A7404142434445464748495051地基加固52载体桩复合载体夯扩桩53载体桩成套技术载体桩（旧称复合载体夯扩桩）是指柱锤夯击成孔，将护筒沉到设计标高后，柱锤击出护筒底一定深度，分批向孔内投入填充料和混凝土，用柱锤反复夯实、挤密，在桩端形成复合载体，然后放置钢筋笼，灌注桩身混凝土或放置预制桩身而形成的桩。54载体桩成套技术55载体桩是由混凝土桩身和载体构成的桩5657三岔双向挤扩灌注桩58三岔双向挤扩灌注桩（又称DX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，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。59挤扩臂收回状态挤扩臂张开状态油缸内活塞杆三岔挤扩臂外活塞杆60桩根桩身承力岔承力盘61静压沉管复合扩底桩62静压沉管复合扩底桩机由顶压式液力静压桩机与静压沉管扩底装置组件组成。静压沉管复合扩底桩机上安装有压入地下成桩孔的内管、外管和拔外管机构。目前良工桩基公司可生产120～600吨级的静压沉管复合扩底桩机。63静压沉管复合扩底桩提内管,外管内填砖石提钻,移机,压下内外管压内管挤砖石成大头外管内灌少量混凝土外管内放置预制桩段提内外,管压桩段,成桩桩机就位,螺旋钻成孔钻压预制复合扩底桩的施工方法64静压内管,外管成孔提内管,外管内填充砖石压下内管挤压砖石成大头提内管,外管内灌注混凝土外管内安放混凝土预制桩段拔外管压实预制桩段成桩静压预制复合扩底桩的施工方法65提中管填充砖石安放钢筋笼灌注混凝土中管顶住混凝土提升套管完成作业中管挤压砖石成大头静压套管成孔静压复合扩底桩施工示意图66挤压干混凝土封水拆除隔套,静压套管成孔安放隔套,安放无底盛料桶投干混凝土料静压沉管灌注桩端封水施工示意图67地下连续墙6869地下连续墙7071地墙成槽工艺采用LIEBHERRHSW2.8/800-1200进行开挖，为了确保成槽垂直度，采用旋挖钻机进行先导孔施工。72超深SMW工法三轴水泥土地下连续墙工法73随着城市建设的迅猛发展，特别是地下空间的开发利用，水泥土搅拌桩墙要满足“深、快、强”的需要，截断或部分截断承压水层与深基坑的水力联系，控制由于基坑降水而引起的地面过度沉降，确保深基坑和周边环境的安全，即解决深基坑30m-60m承压水层深度范围和部分标贯值在30击以上紧密砂层施工水泥土搅拌桩的难题。超深SMW工法和TRD工法技术和装备就成为首选。74三轴搅拌桩的桩长受制于桩架的高度一般在30米以内，超深SMW工法就是采用加接钻杆的方式或采用先行钻孔，再加接钻杆的方式，当桩架高度18～30m时，通过加接3～5次钻杆，实现超深三轴水泥土搅拌桩墙的施工，深度可达到50m。75超深SMW工法分类连续加接钻杆施工采用大功率三轴搅拌机动力头，可以连续接长的带内外六角接头的钻杆施工。适用于N值在30击以下的土质，如下图所示，先连接加接钻杆做第一单元，然后再做第二单元。做第三单元时，将其A轴和C轴分别插入第一单元的C轴和第二单元的A轴（完全搭接）依次类推直到形成连续的超深SMW工法水泥土地下连续墙体第1单元第2单元第4单元AAA第3单元第5单元AA761.钻掘预埋孔，放入加接钻杆。2.进行水泥土搅拌桩施工。3.搅拌下沉钻杆，到第一组钻杆结束。4.拆卸钻杆，移动桩机到加接钻杆位置。超深SMW工法加接钻杆施工顺序775.连接加接钻杆，提升加接钻杆。6.移动桩机，回到原桩位将加接钻杆和第一组钻杆连接起来。7.继续搅拌下沉，重复步骤3、4、5、6直至到达设计桩深。78复杂地层先钻孔后造墙施工适用于N值在30击以上的非常紧密的土质和N值在30击以下，但混有Ф100mm以上砂砾的土质。进行超深SMW工法施工时，需先用装备有强力减速机的单轴全螺旋钻孔机按下图所示预先打出a1、a2、a3…孔，使地基有一定的松动并将石块等粉碎，然后再用三轴搅拌机连续加接钻杆方式将a1、a2、a3…孔连接起来,形成连续的超深SMW工法水泥土地下连续墙体。超深SMW工法加接钻杆施工顺序同前。顺序-2顺序-1顺序-3顺序-4顺序-5顺序-4顺序-5顺序-2顺序-1顺序-3顺序-8顺序-7顺序-9顺序-10顺序-11图13--跳槽式连接图图13--单侧挤压式连接图图13--预钻孔连接图预钻孔成墙施工注：图中阴影表示重叠搭接部分第1单元第2单元第3单元第4单元第5单元AAAAAa1a2a3a4a5a6注：1)图中阴影部分表示完全搭接2)图中数字为造墙或打孔的先后顺序79钻孔搅拌80鱼尾式平底钻头锥形镶齿钻头锥形镶齿钻头鱼尾式平底钻头各种钻头81TRD工法等厚水泥土地下连续墙工法82TRD工法在日本上世纪九十年代已经规模施工，至2009年不完全统计，施工330项工程，总面积约为233万m2，施工最大深度56.8m，壁厚550mm～850mm。该工法将水泥土地下连续墙的搅拌方式由传统的垂直轴螺旋钻杆水平分层搅拌，改变为水平轴锯链式切削箱沿桩深垂直整体搅拌。83TRD工法的特点施工深度大，最大深度可达60m.84高安全性：主机机高仅10米，重心低，稳定性好。85墙体等厚：连续造壁，无缝连接，可以任意设定芯材间距。86878889水平超前排桩工法90这项技术也称之为水平超前排桩工法。其典型做法是沿拱部外缘用水平钻孔旋喷柱体相互搭接形成拱棚，在它的保护下开挖隧道。水平旋喷超前支护原理91水平旋喷技术的优点加固体强度较高，加固直径可控，能形成可靠的预加固衬砌，减少开挖对地面建构筑物的影响；对地层适应性强，对软弱土及松散地层也能取得良好的加固效果；对富水地层，隔水效果好，以避免隧洞水力破坏；92水平旋喷施工方法93土钉支护94其它支护95其它工程9697基础托换与桩工98基础托换的概念基础托换的定义托换的定义：采用新增加基础工程的方法，对既有建筑物某一部位的基础结构进行部分、或者完全替换，并与原有基础共同承担上部荷载，以取得预期的沉降和沉降差控制效果。在地铁工程中，桩基托换是一种最常用的基础托换方法99基础托换的概念基础托换的作用民用建筑和市政工程中用于工程中质量事故桩基的补桩。用于建筑物改造中基础加固、补强。用于建筑物纠偏。100基础托换的概念地铁工程中的基础托换的基本形式基础托换桩基托换法筏板基础托换法浅基础加宽法桩-筏板基础托换法拱结构托换法桩式托换桩-梁托换独立的桩-梁托换平面主次梁托换体系101托换方法综述桩基托换：桩式托换和桩-梁托换：桩式托换桩-梁托换102托换方法综述桩基托换：托换桩的种类树根桩微型钢管桩锚杆静压桩人工挖孔桩钻孔灌注桩103托换方法综述桩基托换：桩基的种类桩类型适用地层特点锚杆静压桩淤泥质土、粘性土、人工填土和松散粉土对环境影响小，承载力低，需要的桩数量多，布置较困难。树根桩各种地层同上，斜桩布置时质量难保障，受隧道结构有影响。微型钢管桩各种地层对环境影响小，承载力较高，岩层较浅时，效果更好。人工挖孔桩硬土、岩层对环境影响大，承载力高，适用于端承桩。钻孔灌注桩土层、软岩对环境影响大，承载力高。104托换方法综述钢管桩静压桩的稳压封桩反力架安装示意图稳压封桩现场照片105静压钢管桩106树根桩（微型桩）107桩直径150~350，承载力250KN~700KN。微型钢管桩108桩-梁基托换：梁的形式（简支梁）：钢筋混凝土梁预应力钢筋混凝土梁型钢混凝土组合梁梁节点的包箍形