現澆混凝土筒樁發(fā)展及其應用

摘要：介紹了現澆薄壁筒樁技術原理、施工設備及施工工藝。通過與現有常規(guī)樁基比較發(fā)現其具有經濟、高效、承載力高、環(huán)境效益好等特點,并總結了該技術在土木工程領域的應用現狀。

關鍵詞：樁基工程;筒樁;創(chuàng)新技術;應用

[中圖分類號] TU473 [文獻標識碼] A 　　　　[文章編號] 100228498 (2008) 0120029202

　　目前,各類工程中使用的主導樁型主要有鉆孔灌注樁、沉管灌注樁、預應力管樁、人工挖孔樁以及用于軟基處理的各種柔性半柔性樁(如攪拌樁、粉噴樁、散體材料樁等) 。實踐中發(fā)現這些樁型都有很大的局限性,如:沉管灌注樁設備簡單,施工方便,但其致命弱點是在飽和土中擠土常導致樁身縮頸、離析和斷裂,且樁徑過小(一般不超過500mm) ,限制了單樁承載力。鉆孔灌注樁樁徑大,樁長可調節(jié),單樁承載力大,但工藝復雜,施工時間較長,固體廢棄量大,環(huán)境污染嚴重,泥漿護壁的泥皮減弱了側摩阻力,樁端的沉渣減弱了樁端承載力。預應力管樁有單位面積承載力高、質量易于控制、樁身混凝土密度大、施工功效高等優(yōu)點,但其有單價較高、存在擠土截樁、受起吊設備限制和單節(jié)樁不能過長等問題。鑒于以上各樁型的局限性,使用較少的混凝土、施工方便、成樁質量可靠、造價低、承載力高的新樁型———沉管灌注筒樁(簡稱筒樁) 脫穎而出。

1 　筒樁簡介

　　筒樁是在沉管灌注樁的基礎上改進發(fā)展而成的一種新樁型, 該技術是一項專利技術, 專利號為ZL98233440. 0[1] 。筒樁改變了普通沉管灌注樁的施工工法,采用內、外兩層鋼套管,套管上部與振動錘連接,下部與樁靴上的內、外支承面相接觸,振動下沉,在成圓筒形孔的同時同步從內筒芯自動排出土體。筒樁屬弱擠土樁,它既避免鉆孔灌注樁孔底沉渣、廢泥漿棄置困難之不足,又克服了沉管灌注樁擠土效應強易對鄰周環(huán)境造成不良影響、樁徑小和承載力低等缺點,從而具有較大的經濟、社會效益和廣闊的市場前景[2] 。

1.1 　施工設備

　　筒樁施工機具由樁架、振動錘、上料斗、樁管、樁靴以及輔助設備等組成。樁架以及輔助機具要求同沉管灌注樁。樁管由內外兩層鋼套管組合而成。加料口內設混凝土分流器,從而可以較好地避免混凝土澆筑時的離析和厚薄不均。樁靴為環(huán)狀結構,其大小必須與內外套管匹配,且可根據不同的地質條件,分別采用 等相應的形狀[3] 。

1.2 　施工工藝

　　如圖1 所示,筒樁的施工步驟如下:

　　1) 筒樁打樁機就位,把樁管對準預先埋設在樁位上的預制樁靴,放松卷揚機鋼絲繩,利用樁機和樁管自重,把樁靴豎直地壓入土中。

　　2) 開動卷揚機,將樁管吊起,用鋼絲繩把鋼筋籠吊起,套入樁管內。

　　3) 將樁管放下,鋼筋籠全部套入樁管內,將樁管和樁靴連接,用膠泥或石膏水泥密封防水。

　　4) 開動振動錘,同時放松滑輪組,使樁管逐漸下沉,當樁管下沉達到要求后停止振動錘振動。

　　5) 利用上料斗向樁管內灌入混凝土。

　　6) 當混凝土灌滿后,再次開動振動錘和卷揚機。一邊振動,一邊拔管;在拔管過程中要向樁管內繼續(xù)加灌混凝土,以滿足灌注量的要求。

　　7) 拔管完畢后,將擠出地面以上的內芯土外運。

　　8) 兩周后,將樁頂原地面以上鑿平,挖出部分土芯,澆筑混凝土蓋板;如土芯高度低于地面高度,則用混凝土補實。

2 　經濟效益及應用現狀

　　筒樁與目前我國使用頻率較高的4 種傳統(tǒng)樁型:振動灌注樁、鉆孔灌注樁、預制方樁、預應力管樁作技術和經濟指標的對比,如表1 所示[425] 。

　　由表1 可知,筒樁具有較為廣泛的應用前景,既能保證質量和工程要求又具有十分明顯的經濟效益。正是由于上述筒樁的諸多優(yōu)點,該技術得到了廣泛的采用和發(fā)展,就目前的沉樁能力而言,筒樁適用于飽和軟土、一般粘土、粉土。目前最大施工深度為4815m?，F可應用的樁徑有600 、800 、1 000 、1 200mm 和1 500mm,壁厚有100 、120 、150 、200mm和250mm,迄今為止筒樁已成功應用于下列類型的工程[5] :

　　1) 公路橋梁工程　在杭寧長興三標段高速公路以及樂清市環(huán)城公路采用素混凝土筒樁用作復合地基,降低了50 %以上的地基處理造價和提高1P3 以上的工效,達到相當高的經濟性和效率性;樂清旭楊路工程采用筒樁技術進行路橋結合段的變剛度設計,有效解決了路橋結合段的不均勻沉降問題;另外,筒樁在杭州繞城南線、滬杭甬高速公路拓寬工程、杭千高速公路、溫州龍灣行政中心區(qū)市政道路、南京大廠區(qū)經一路、鹽通高速公路、上海北環(huán)線高速公路、湖南常張高速公路等工程中也得到了成功地應用。

　　2) 海洋、水利工程　在溫州鹿西島已成功采用大直徑(<1 500mm) 薄壁筒樁結構作為防波堤,堤長270m,建成后經2002 年16 號臺風的正面襲擊仍安然無恙,而相鄰地區(qū)采用海堤爆破排淤的堆石堤被16 號臺風沖擊后形成大缺口;上海浦南東片出海閘導流堤工程是應用聯體筒樁結構圍堤建成,具有施工進度快、質量良好、造價低的特點。

　　3) 基坑工程　筒樁在基坑工程中開始得到越來越多的應用,如杭州市羅馬高層公寓、基坑圍護等。

3 　結語

　　筒樁吸收了預應力管樁和振動沉管樁等技術的優(yōu)點,具有施工方便,可操作性強,便于質量控制、監(jiān)督,造價較低等特點,其應用取得了顯著的經濟效益與社會效益。但是與很多新開發(fā)的工程技術一樣,理論研究落后于工程實踐,進一步研究筒樁方面的工作性能與設計理論、積累工程經驗顯的尤為重要。

參考文獻:

　　[1 ] 　謝慶道. 一種用于軟土地基的混凝土筒樁施工的壓入式一次成孔器[ P] . 中國專利:98222440. 0 ,1999211220.

　　[2 ] 　劉漢龍,費康,馬曉輝,等. 振動沉模大直徑現澆薄壁管樁技術及其應用[J ] . 巖土力學, 2003 , 24 (2) :1642168.

　　[3 ] 　盧建平,曹國寧,徐建達,等. 新型樁基技術———現澆薄壁筒樁技術[J ] . 巖石力學與工程學報, 2004 , 23 (4) :7042707.

　　[4 ] 　葉俊能. 沉管灌注筒樁工作性狀研究[D] . 杭州:浙江大學,2003.

　　[5 ] 　朱明雙. 現澆筒樁樁2土共同作用試驗與數值研究[D] . 杭州:浙江大學,2006.