二十种桩基础工程新工法.pptx

1 一一.概概 述述l 桩的历史桩的历史l 桩的广泛用途桩的广泛用途l 桩的分类桩的分类 2 桩基应用广泛近三个世纪尤为突出桩基应用广泛近三个世纪尤为突出l 19 19世纪世纪 城市桥梁城市桥梁l 2020世纪世纪 摩天大楼摩天大楼l 2121世纪世纪 地下空间地下空间l 开发利用的新纪元开发利用的新纪元 我国我国“十一十一 五五”科技支撑项目：科技支撑项目：城市地下空间建城市地下空间建设技术研究与工程示范设技术研究与工程示范已近完成已近完成3 桩基础应用广泛桩基础应用广泛上海环球金融中心地下埋上海环球金融中心地下埋有有2271根桩基，最长的约根桩基，最长的约78米，重达米，重达17吨。所有桩吨。所有桩基所用的钢管总重量约为基所用的钢管总重量约为2万吨，连起来的长度达到万吨，连起来的长度达到88.67公里。公里。云中漫步云中漫步492492米米 上海环球金融中心上海环球金融中心 4桩基形式种类繁多（根据承载，支护的需要确定）桩基形式种类繁多（根据承载，支护的需要确定）一一 挤土桩挤土桩1 1、打入桩、打入桩（1 1）预制混凝土桩）预制混凝土桩（2 2）灌注桩）灌注桩 1 1）打入套管不取出）打入套管不取出 2 2）塑性混凝土灌注桩）塑性混凝土灌注桩（3 3）扩底灌注桩）扩底灌注桩 1 1）导管不取出）导管不取出 2 2）塑性混凝土灌注桩）塑性混凝土灌注桩（4 4）灌注桩）灌注桩-夯击干硬性混凝土，并形成扩大头夯击干硬性混凝土，并形成扩大头（5 5）钢桩）钢桩 1 1）闭口钢管桩）闭口钢管桩 2 2）敞口带土塞钢管桩）敞口带土塞钢管桩 2 2螺旋桩螺旋桩 （1 1）取出导管）取出导管 （2 2）不取出导管）不取出导管5二二 部分挤土桩或低扰动土桩部分挤土桩或低扰动土桩 1 1打入桩打入桩 （1 1）敞口钢管桩）敞口钢管桩 （2 2）H H型和板桩墙单元型和板桩墙单元 2 CFA2 CFA桩桩-配有特殊护壁设备限制桩周土松弛配有特殊护壁设备限制桩周土松弛 （1 1）高压灌注）高压灌注 （2 2）套管灌注）套管灌注 （3 3）大直径小叶片钻具）大直径小叶片钻具三三 非挤土桩非挤土桩 1 1配有特殊护壁设备配有特殊护壁设备CFACFA桩桩 2 2套管护壁或泥浆护壁灌注桩套管护壁或泥浆护壁灌注桩6 二二.桩基新工法桩基新工法l大直径旋挖与扩底灌注桩大直径旋挖与扩底灌注桩l长螺旋中心压灌桩长螺旋中心压灌桩 （中（中心压灌心压灌+旋喷）旋喷）l长螺旋挤压式灌注桩长螺旋挤压式灌注桩 （灌注桩（灌注桩+螺纹桩）螺纹桩）l大直径全套管灌注桩大直径全套管灌注桩 咬合桩咬合桩lCFG桩（复合地基）桩（复合地基）l挤密碎石桩，振冲碎石桩挤密碎石桩，振冲碎石桩 （复合地基）（复合地基）l预制桩，静压桩预制桩，静压桩l深层搅拌桩（双轴）深层搅拌桩（双轴）（复合地基与维幕）（复合地基与维幕）7 l高压旋喷桩，注浆加固高压旋喷桩，注浆加固l复合载体夯扩桩复合载体夯扩桩l挤扩支盘灌注桩挤扩支盘灌注桩l静压沉管复合扩底桩静压沉管复合扩底桩l地下连续墙（墙与桩）地下连续墙（墙与桩）l三轴搅拌桩（三轴搅拌桩（SMW）lTRD地下墙地下墙 （切割加搅拌水泥土墙）（切割加搅拌水泥土墙）l水平旋喷超前排桩水平旋喷超前排桩 （水（水平管幕）平管幕）l土钉墙与桩锚支护土钉墙与桩锚支护8l基础托换与桩基础托换与桩 （静压桩，微型钢管桩，树根桩，人工挖孔桩，钻孔灌注桩）（静压桩，微型钢管桩，树根桩，人工挖孔桩，钻孔灌注桩）l强夯置换强夯置换l隧道开挖与桩工隧道开挖与桩工9 大直径旋挖灌注桩大直径旋挖灌注桩10（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灌注桩后注浆工艺流程11 长螺旋挤压式灌注桩长螺旋挤压式灌注桩12l欧洲研制开发出长螺旋挤压式灌注桩，欧洲研制开发出长螺旋挤压式灌注桩，如如Vibex-型桩、型桩、OmegaOmega桩、桩、VBVB型桩、型桩、Top Drive RigsTop Drive Rigs桩及桩及RHKE-KRHKE-K桩等。桩等。l长螺旋挤压式灌注桩分为部分挤出土和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。全部挤出土两种类型。13l工艺特点：工艺特点：1 1、钻杆是空心的，其外径为螺旋叶片外径的、钻杆是空心的，其外径为螺旋叶片外径的65%65%80%80%；2 2、当钻进至桩端设计标高后，可视需要通过钻、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然后用落锤夯实形成扩大头;3 3、钢筋笼可从钻杆中空部吊入；、钢筋笼可从钻杆中空部吊入；4 4、从钻杆中空部灌入混凝土，边灌注混凝土边、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。提起钻杆直至成桩。14l 螺杆桩螺杆桩 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。1516 全套管钻孔咬合桩全套管钻孔咬合桩17lMZ全套管灌注桩施工法利用摇动装置的摇动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，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。桩。该工法实质上是冲抓斗跟管钻进法。18 载载 体体 桩桩复复 合合 载载 体体 夯夯 扩扩 桩桩19 载体桩成套技术载体桩成套技术l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。20 三岔双向挤扩灌注桩三岔双向挤扩灌注桩21l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。22挤挤扩扩臂臂收收回回状状态态挤挤扩扩臂臂张张开开状状态态油油 缸缸内活塞杆内活塞杆三岔挤扩臂三岔挤扩臂外活塞杆外活塞杆23 静压沉管复合扩底桩静压沉管复合扩底桩24l静压沉管复合扩底桩机由顶压式液力静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。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。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目前良工桩基公司可生产120600吨级吨级的静压沉管复合扩底桩机。的静压沉管复合扩底桩机。25静压沉管复合扩底桩26272829 地地 下下 连连 续续 墙墙30 超深超深 SMW SMW 工法工法三轴水泥土地下连续墙工法三轴水泥土地下连续墙工法31 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。32 超深超深SMWSMW工法分类工法分类 连续加接钻杆施工连续加接钻杆施工 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331.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。超深超深SMWSMW工法加接钻杆施工顺序工法加接钻杆施工顺序345.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。35 复杂地层先钻孔后造墙施工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100mm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。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36 TRD 工工 法法 等厚水泥土地下连续墙工法等厚水泥土地下连续墙工法37 TRD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550mm850mm。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。38 水平超前排桩工法水平超前排桩工法39 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水平旋喷超前支护原理40 水平旋喷技术的优点水平旋喷技术的优点l加固体强度较高，加固直径可控，能形成加固体强度较高，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可靠的预加固衬砌，减少开挖对地面建构筑物的影响；筑物的影响；l对地层适应性强，对软弱土及松散地层也对地层适应性强，对软弱土及松散地层也能取得良好的加固效果；能取得良好的加固效果；l对富水地层，隔水效果好，以避免隧洞水对富水地层，隔水效果好，以避免隧洞水力破坏；力破坏；41 水平旋喷施工方法水平旋喷施工方法 42 基础托换与桩工基础托换与桩工43 基础托换的概念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 44 基础托换的概念基础托换的概念基础托换的作用基础托换的作用民用建筑和市政工程中民用建筑和市政工程中l用于工程中质量事故桩基的补桩。用于工程中质量事故桩基的补桩。l用于建筑物改造中基础加固、补强。用于建筑物改造中基础加固、补强。l用于建筑物纠偏。用于建筑物纠偏。45 基础托换的概念基础托换的概念地铁工程中的基础托换的基本形式地铁工程中的基础托换的基本形式基基础础托托换换桩基托换法桩基托换法筏板基础托换法筏板基础托换法浅基础加宽法浅基础加宽法桩桩-筏板基础托换法筏板基础托换法拱结构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46 托换方法综述托换方法综述桩基托换：桩基托换：桩式托换和桩桩式托换和桩-梁托换：梁托换：桩式托换桩式托换桩桩-梁托换梁托换47 托换方法综述托换方法综述桩基托换：桩基托换：托托换换桩桩的的种种类类树根桩树根桩微型钢管桩微型钢管桩锚杆静压桩锚杆静压桩人工挖孔桩人工挖孔桩钻孔灌注桩钻孔灌注桩48 托换方法综述托换方法综述 桩基托换：桩基的种类桩基托换：桩基的种类桩类型桩类型适用地层适用地层特点特点锚杆静压桩淤泥质土、粘淤泥质土、粘性土、人工填性土、人工填土和松散粉土土和松散粉土对环境影响小，对环境影响小，承载力低承载力低，需要的桩，需要的桩数量多，布置较困难。数量多，布置较困难。树根桩各种地层各种地层同上，斜桩布置时质量难保障，受隧同上，斜桩布置时质量难保障，受隧道结构有影响。道结构有影响。微型钢管桩各种地层各种地层对环境影响小，对环境影响小，承载力较高承载力较高，岩层较，岩层较浅时，效果更好。浅时，效果更好。人工挖孔桩硬土、岩层硬土、岩层对环境影响大，对环境影响大，承载力高承载力高，适用于端，适用于端承桩。承桩。钻孔灌注桩土层、软岩土层、软岩对环境影响大，对环境影响大，承载力高承载力高。49 静压钢管桩静压钢管桩50 树根桩（微型桩）树根桩（微型桩）51桩直径桩直径150350，承载力，承载力250KN700KN。微型钢管桩微型钢管桩52桩桩-梁基托换：梁基托换：梁的形式（简支梁）：l钢筋混凝土梁钢筋混凝土梁l预应力钢筋混凝土梁预应力钢筋混凝土梁l型钢混凝土组合梁型钢混凝土组合梁梁节点的包箍形式：l梁包柱梁包柱l梁包承台梁包承台l梁包桩梁包桩53 本报告引用了本报告引用了 54 谢谢 谢谢