樁基礎(chǔ)施工中的筒樁技術(shù)及施工設(shè)備

[摘要]筒樁技術(shù)是近年開發(fā)的一種樁基礎(chǔ)技術(shù)，它是一種現(xiàn)澆混凝土薄壁筒形樁，具有節(jié)省材料、樁體質(zhì)量連續(xù)、施工速度快、施工中無污染、工程造價(jià)低等諸多優(yōu)點(diǎn)。高頻液壓振動(dòng)錘作為筒樁施工設(shè)備，具有電動(dòng)振動(dòng)錘所不具備的大功率、低噪聲和低振感的優(yōu)勢(shì)

[關(guān)鍵詞]筒樁技術(shù) 施工設(shè)備 振動(dòng)錘

一、筒樁技術(shù)

筒樁是一種直接在地層中澆注的大直徑空心混凝土樁，它具有摩擦力大、抗彎強(qiáng)度高、施工效率高等優(yōu)點(diǎn)。與其他類型的灌注樁相比。在相同的混凝土用量情況下，筒樁具有兩個(gè)較大的摩擦面，并有很大的慣性矩:在滿足承載力要求的情況下，使用筒樁可大大節(jié)省建筑材料。采用目前效率最高的施工機(jī)械高頻液壓振動(dòng)錘施工，工效可比挖孔灌注樁提高10倍，施工時(shí)不用取土，無需泥漿護(hù)壁，又由于用料省，比預(yù)制樁對(duì)地基造成的擠土效應(yīng)小，如果遇有砂性土質(zhì)地基，在通過液壓振動(dòng)錘施工后，可達(dá)到很好的深層效果，可大幅提高地基的整體承載能力，即地層對(duì)樁的摩擦系數(shù)提高，無樁部位土體承載力提高。因此，筒樁除可用作普通建筑物承載樁外，對(duì)于鐵路、公路路基處理尤其適用，可大大降低施工后的沉降。

現(xiàn)場澆灌筒樁一般外徑為800~2000mm，壁厚為120一250mm，是中心充滿地基土的大直徑薄壁筒形樁體，它突破了沉管樁和預(yù)制樁對(duì)直徑的限制，使樁徑可大大增加;在成樁過程中土不是擠向周圍而是被內(nèi)管套入其中，多余的土可以從管中溢出，樁周圍只有少量土受擠，克服了樁身受施工時(shí)擠土的影響;現(xiàn)澆的鋼筋混凝土筒樁強(qiáng)度高，可承受上部巨大的壓應(yīng)力，也可承受強(qiáng)大的水平推力，也可以制成低強(qiáng)度的素混凝土樁，組成復(fù)合地基的增強(qiáng)體，能有效地控制土的側(cè)向變形，減少施工后沉降;圓形薄壁結(jié)構(gòu)使其有較強(qiáng)的抗壓抗彎性能，用最少的材料獲得最有效的結(jié)構(gòu)效應(yīng)。同時(shí)這種樁可以靈活組成多種形式的組合。筒樁在施工中是連續(xù)澆灌的，能有效地控制樁身的混凝土質(zhì)量;由于采用高頻振動(dòng)，對(duì)巖土切削力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境沒有污染。

筒樁技術(shù)已經(jīng)獲得多項(xiàng)中國國家專利及美國國家專利，在樁基礎(chǔ)施工中應(yīng)用日益廣泛。目前應(yīng)用最多的是海洋工程，如港口碼頭、護(hù)岸海堤、海岸疏導(dǎo)等。如采用筒樁技術(shù)施工的溫州鹿西島東向防浪堤，經(jīng)受了2002年16號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的襲擊，安然無恙;大亞灣長達(dá)8.8km的石化工業(yè)區(qū)海堤也擬采用筒樁技術(shù)，目前已完成設(shè)計(jì)即將施工。

二、筒樁施工設(shè)備

目前筒樁的施工設(shè)備主要是電動(dòng)振動(dòng)錘，但由于其功率小、振動(dòng)強(qiáng)、噪聲大等局限，一般用于郊外軟土地區(qū)施工直徑1000m以下的筒樁。對(duì)于直徑較大、地質(zhì)條件復(fù)雜以及城區(qū)的施工則難以滿足要求。

而利用高頻液壓振動(dòng)錘進(jìn)行筒樁施工，既能發(fā)揮振動(dòng)沉樁的優(yōu)勢(shì)，又具備高頻液壓振動(dòng)錘所特有的大功率、大激振力、大拔樁力、低振感等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。同時(shí)高頻液壓振動(dòng)錘具有體積小、質(zhì)量輕、運(yùn)輸方便等特點(diǎn)，在性能相近的情況下，高頻液壓振動(dòng)錘質(zhì)量約為電動(dòng)振動(dòng)錘的50%，且適用范圍廣，除了不能入巖外，可適用于砂層、卵石層等任何地質(zhì)條件。

高頻液壓振動(dòng)錘主要由動(dòng)力系統(tǒng)、減振系統(tǒng)、激振系統(tǒng)、夾持系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等幾部分組成，振動(dòng)頻率在25-60Hz之間。施工時(shí)利用高頻液壓振動(dòng)錘將雙層鋼護(hù)筒插入地基土內(nèi)并達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，進(jìn)入內(nèi)筒多余的土從上部排土孔中溢出; 移開振動(dòng)錘，放入鋼筋籠，然后通過外層鋼護(hù)筒的灌入口灌入混凝土，灌注混凝土的同時(shí)，利用高頻液壓振動(dòng)錘邊振動(dòng)邊拔出鋼護(hù)筒，促使;提凝土振動(dòng)密實(shí)，從而形成質(zhì)量可靠的管樁。此工法成樁速度極快，質(zhì)量容易控制，且沒有任何污染，可在相當(dāng)程度上取代傳統(tǒng)鉆孔灌注樁和旋挖樁，尤其是在淤泥、流沙等易塌孔地質(zhì)條件下施工，高頻液壓振動(dòng)錘更具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在國外及我國香港、臺(tái)灣地區(qū)應(yīng)用非常廣泛。但是由于價(jià)格等因素，目前國內(nèi)應(yīng)用還較少。針對(duì)市場的需求和進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格昂貴，維修不便等情況，中鐵工程機(jī)械研究設(shè)計(jì)院經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)，研制成功了具有完全獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高頻液壓振動(dòng)錘，產(chǎn)品共4大系列19種規(guī)格，最大激振力為200一3200kN，最大功率料一882kVV，通過幾年的實(shí)際應(yīng)用，取得了滿意的效果，得到了用戶的好評(píng)。國產(chǎn)高頻液壓振動(dòng)錘的成功研制和生產(chǎn)，使得高頻液壓振動(dòng)錘產(chǎn)品價(jià)格大大降低，同時(shí)國產(chǎn)高頻液壓振動(dòng)錘在維修、配件及服務(wù)等諸多方面比進(jìn)口產(chǎn)品具有明顯優(yōu)勢(shì)，給筒樁技術(shù)的推廣和應(yīng)用提供了有利的條件。

同時(shí)，高頻液壓振動(dòng)錘還可用于深層壓實(shí)處理和表面壓實(shí)處理，對(duì)于深層密實(shí)度處理，是在高頻液壓振動(dòng)錘的底部連接一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)件(柔性探頭)，以較高的頻率啟動(dòng)液壓振動(dòng)錘，將柔性探頭沉入所需深度，調(diào)節(jié)振動(dòng)錘頻率使之在土層內(nèi)引起共振，使周圍土壤顆粒獲得能量繼而重新排列，通過調(diào)整液壓振動(dòng)錘頻率可獲得不同的密實(shí)度，這種壓實(shí)處理深度可達(dá)25m。對(duì)地層表面的壓實(shí)處理主要用于振動(dòng)壓路機(jī)難以處理的地面。其激振力最大可達(dá)4000kN，振幅可達(dá)30mm，是振動(dòng)壓路機(jī)的幾十倍。影響深度遠(yuǎn)大于振動(dòng)壓路機(jī)及其他壓實(shí)設(shè)備。

作為液壓挖掘機(jī)的一種配套裝置，高頻液壓振動(dòng)錘也具有非常廣泛的用途。由于液壓挖掘機(jī)自身配備有強(qiáng)大的液壓動(dòng)力系統(tǒng)，故只需將高頻液壓振動(dòng)錘的錘體部分連接到其大臂上，再用快速接頭將液壓動(dòng)力接通即可。而挖掘機(jī)強(qiáng)大的機(jī)動(dòng)性能可為施工帶來極大的便利;尤其用于市政管網(wǎng)、基坑開挖等支護(hù)鋼板樁的沉拔，更據(jù)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。此外，將振動(dòng)錘的夾持器換成專用破碎器，還可用于混凝土路面的破碎振搗，然后直接在上面加鋪瀝青完成路面修補(bǔ)。

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