国内基础工程施工技术与设备的新进展

'维普资讯http://www.cqvip.com国内基础工程施工技术与设备的新进展郭传新黄志明叶阳春李彦舂。(1北京建筑机械化研究院．北京100007；2北京市三一重机有限公司3郑州中州基础工程有限公司河南郑州450007)随着我国基本建设规模的不断扩大，特别是一些重大工程的相继开工建设，基础施工领域出现了一些新的施工工法，与之相适应的新的施工设备也得到前所未有的发展。如深基坑工程与施工设备、筒桩技术与施工设备、大直径钢管桩钢护筒工程与施工设备、全套管施工工法与设备、软土地区旋挖钻机施工技术、砂桩技术与施工设备等。1深基坑工程与设备近20年来，我国各大中城市万幢高楼拔地而起，10层以上的建筑物已逾1亿m；其中高度超过1OOm的建筑物已有约200座。同时这些已建和在建的超高大楼，其基坑深度已逐渐由6m、8m发展至1Om、20m以上。伴随着这些工程的建设深基坑工程的设计及施工技术已取得了长足进步。当基坑深度大于10m时，可考虑采用地下连续墙或SMW工法连续墙，并根据需要设置支撑或锚杆。1．1地下连续墙工法及施工设备续墙支护技术，如上海人民广场地(地下3层)，北京地铁大北窑车站、地下连续墙工法2O世纪50年代下变电站基坑深23．8m，直径64m，上海地铁黄陂路车站等，均以地下起源于意大利，由于具有良好的防为我国最大直径圆筒形地下连续墙：连续墙为挡土墙兼作地下室外墙。渗及承载能力在发达国家被广泛上海徐家汇地铁车站基坑开挖宽23m、地下连续墙主要分为板墙式和用于大深度基坑的支护。我国近二深22m、长660m；上海河流污水治理柱列式两种，其中板墙式地下连续十年来地下连续墙技术得到迅猛发工程的彭浦泵站基坑深26．45m。上海墙是目前世界各国使用最多的地下展．上海、广扑I’北京、深圳、天津、延安东路隧道1号风塔、福州世界金连续墙一般采用抓斗等施工设备福州、杭州等地已在高层建筑和地龙大厦(地下3层)、上海恒积大厦来建造。该类施工具有以下特点：铁车站等数百项工程中应用地下连(地下4层)、天津紫金花园商住楼(1)振动、噪声、污染少对周围建筑札械2_．006．05(上半月刊)17 维普资讯http://www.cqvip.com环境影响小。(2)适用地层范围较污染等优点，是一种很有推广前途两个摩擦面，桩的承载力显著提高。广可以适应从软地层到卵、漂石的施工工艺。SMW工法在上海天2．2施工设备层从风化岩到坚硬花岗岩等各种津，南京杭州等地已经推广使用。目前简桩的施工设备主要是大复杂地层施工。(3)墙体质量好，墙我国SMW工法施工用多轴钻孔型振动锤(电动液压)。现有的电体连续均匀，防水性高并可作承重机初期全部从日本进口．制造商有动振动锤由于功率小、激振力小、噪墙。(4)施工能力范围大。世界上最日本三和机材、三和机工．主要以二音大，一般用于郊外软土地区施工深170m最厚3．2m、最薄20cm的手机为主，价格昂贵，设备的短缺严直径相对较小的筒桩。对于直径较连续墙均为板墙式连续墙。重制约了SMW工法在我国的推广大、地质条件复杂以及城区的施工建造板墙式连续墙的施工工艺应用。国产第一台同类钻机由北京则难以满足要求。而利用高频液压和施工设备较多，主要的施工设备建筑机械化研究院于1998年开发成振动锤进行筒桩施工，既能发挥振有：钢丝绳抓斗、液压导板式抓斗、功，经过近几年的发展国内现已有动沉桩的优势，又具备高频液压振导杆式抓斗混合抓斗、链式挖槽机北京建研、北京三一、北京首钢泰动锤所特有的大功率大激振力、大等以上设备在我国大都属空白。目晟、上海金泰、上海工程、浙江振中拔桩力、振动波及范围小等优点。同前我国已建成的地下连续墙约有等公司生产多种规格的SMW工法时高频液压振动锤具有体积小重700万mL，但施工设备还主要依赖进用多轴钻孔机，已完全能够满足国量轻的特点，在性能相近的情况下，口。到目前为止，以液压抓斗为主的内施工的需要。近两年进口的多轴高频液压振动锤的重量约为电动锤各种连续墙施工设备已进口15O多钻机已很少。的50％左右。台。主要制造商有德国宝峨、利勃海由于筒桩施工时需要两个大直径2大直径现浇薄壁筒桩及施尔Leffer、意大利土力卡萨格兰的内外钢管．桩管重量远大于通常的工设备地、日本真砂等。国内目前只有上海振动沉管，另外拔桩阻力也特别大，金泰工程机械有限公司于2005年开2，1筒桩技术简介所以筒桩施工还需要大型桩架。发成功的小型液压抓斗。最大成槽现浇薄壁筒桩技术是近几年来开在温州灵昆岛海堤护岸工程施宽度1．2m，最大成槽深度60m。由发的桩基础技术，因其具有可大量节工中．桩径1m、深28m的筒桩施工于液压导板式抓斗具有抓斗升降速省混凝土(～般>40％)、无泥浆污染、就是采用300t静压桩机改造的桩度快、闭斗力大、挖槽能力强、施工施工速度快捷、挤土效应相对较少架，桩架高度40m，拔桩力达150t。效率高施工深度大、成墙厚度大、设计桩径不受限制桩身整体质量有振动锤选用的是美国APE公司生产成墙精度高(自动纠偏装置)等特点，保证、工程造价低等优点，在高速铁的200M型液压振动锤，激振力200t。所以使用量最大。路及公路软地基处理、填海及码头工实际施工中振动锤还是偏小，只能1．2SMW工法连续墙及施工设备程、深基坑支护普通建筑物的基础沉十几米，后来施工单位将振动锤SMW工法是SoiI—mixingWalI处理等方面得到了迅速的应用。进行加压改造。才沉到设计深度。的简称，最早由日本成幸工业株式所谓大直径现浇薄壁筒桩，其3大直径钢管桩钢护筒工会社于1976年开发成功SMW工法外径一般在a1000～o2000mm之程及设备是利用专门的多轴钻孔机(一般为三间壁厚为150-2OOmm利用内外轴)就地钻进切削土体同时在钻头两层钢管底部装有预制的环形桩近几年我国有数座大型的跨江端部将水泥浆液注入土体，经充分尖用振动锤将钢管打入地下，然后跨海大桥在开工建设如长江苏通搅拌混合后再将H型钢或其他型材在两钢管之间插入环形钢筋笼，边大桥(南通一苏州)、南京长江三桥、插入搅拌桩体内形成地下连续墙振拔边浇注混凝土．形成一个薄壁东海大桥(上海南汇芦潮港一宁波大体将其直接作为挡土或止水结构。筒形桩体。由于预制的混凝土桩尖小洋山岛)杭州湾大桥(乍浦一慈该工法可取代原有的钻孔灌注桩和设计有一定角度，在沉管过程中，土溪)等。这些大桥的主要工程就是基止水帷幕的围护方法具有施工速不是被挤向周围而是挤入内管中础施工一般桥墩采用大直径大深度快、止水效果好，工程造价低、无所以桩的挤土效应较小，而桩具有度钢管桩作为基础最大的钢管桩8建笼札械2006．05(上半月刊) 维普资讯http://www.cqvip.com直径达1．6m长88m。施工设备主占26％。目前在香港，各基础施工要是打桩船和大吨位柴油锤、大吨公司已拥有全套管钻机不少于300位液压锤。如上海工程机械厂生产台，成桩数的市场份额约占45％。的D160、D180柴油锤，从荷兰IHC全套管施工法是利用摇动装置公司进口的液压锤。大桥的主桥墩的摇动(或回转装置的回转)使钢套由大直径混凝土灌注桩组成的群桩管与土层间的摩擦阻力大大减少，作为基础，如苏通大桥最大桩的桩边摇动(或边回转)边压入，同时利径2．8m，桩深120m：杭州湾大桥最用冲抓斗挖掘取土，直至套管下到大桩的桩径3．0m，桩深122m。在水桩端持力层为止。挖掘完毕后立即上施工大直径灌注桩必须首先将大进行挖掘深度的测定，并确认桩端直径钢护筒沉入水中并入土一定深持力层，然后清除虚土。威孔后将钢度。如苏通大桥钢护简直径2．85m，筋笼放入，接着将灌注导管竖立在长度69m，重量120t，入土深度35m；~~i7L中心，最后灌注混凝土而成桩。杭州湾大桥钢护简直径3．1m，长度全套管施工法与采用泥浆护壁52m，入土深度30m。的钻、冲击成孔及其他干作业法的苏通大桥和杭州湾大桥打入钢大直径灌注桩的施工法相比，成孔护筒采用浙江振中工程机械有限公成桩工艺方面有以下优点：司生产的2台DZJ200可调偏心力矩电(1)环保效果好：噪声低，振动振动锤(双锤联动)和美国ICE公司动小；不使用泥浆，无泥浆污染，施生产的2台V360液压振动锤(双锤联工现场整洁文明，很适合于在市区动)；武汉天兴州公路铁路两用大桥沉内施工。设钢护筒采用的是美国APE公司的2(2)成孔和成桩质量高：取土台4o0B液压振动锤(联动)，待钢护筒时因套管插入整个孔内，孔壁不会沉设完毕，再在护筒上搭建平台进行坍落；易于控制桩断面尺寸与形状；钻孔施工，所用钻机主要是郑州勘察含水比例小，较容易处理孔底虚土，机械厂、河北新河新钻有限公司、武清底效果好充盈系数小，节约混汉大桥机械厂、南京钟升公司等生产凝土。的大直径动力头式或转盘式钻机，采(3)可在各种杂填土(含有砖用气举反循环工艺钻进。渣、石渣及混凝土块等)中施工，适合于旧城改造的基础工程。4全套管施工工法及设备(4)由于钢套管护壁的作用，全套管钻机又称贝诺特钻机，可避免钻、冲击成孔灌注桩可能发是由法国贝诺特公司于20世纪50年生的缩颈、断桩及混凝土离析等质代初开发和研制而成。随后日、德、量问题。英、意等国引进和研制，机种和施工我国于20世纪70年代开始引进方法均有很大发展，产品不断更新摇动式全套管钻机，90年代中期昆换代。截止到1997年12月，日本已明捷程桩工公司首先在我国开始研生产摇动式全套管钻机770台，全回~lJMZ系列摇动式全套管钻机，简称转式全套管钻机433台。据日本基础磨桩机，随之在昆明、温州、北京、 维普资讯http://www.cqvip.com套管钻机到目前为止国内还是空白。灌注桩施工中得到了广泛应用．等．证明完全是可行的．施工效率高2004年上海隧道公司引进了两台日尤其在欧洲和日本等发达国家已而成本低。本车辆株式会社生产的全回转式全经成为大直径钻孔灌注桩施工的6海上振动挤密砂桩技术与套管钻机用于地铁4号线发生坍塌主力机型。施工设备事故的工程修复．取得了良好的效近年．旋挖钻机及其施工工法果。全套管工法虽然施工成本相对在国内逐渐被认识。以北方地区为所谓振动挤密砂桩是利用振动较高．但由于其具有其他工法无法代表．在大直径钻孔灌注桩施工中锤将套管振动打入至规定土深．替代的优点．特别是我国很多城市已经得到普及应用。已建或在建的向套管内投入砂子．通过套管的都面临着二次开发．对原有基础的几项大工程如：青藏铁路、2008年反复起拔和下压．并施以振动．使处理为全套管工法在我国的推广应奥运会主要场馆、首都机场新航站砂子被振压密实．从而形成砂桩。用提供了广阔的前景。楼等基本上都是以旋挖钻机施工为由于砂桩的置入．挤密了桩周围主。但是我们也应看到我国幅员辽的软弱土壤．两者组成复合地基．5软土地区旋挖钻机施工技术阔．地质状况千变万化．目前单一的增大地基的抗剪强度．提高地基旋挖钻机因其效率高、污染旋挖钻机施工钻孔灌注桩受到了一的承载力．防止滑动破坏。由于砂少、功能全．目前在国内外的钻孔定的局限。如我国的南方特别是东桩的排水效应可有效加速地基南沿海发达地区由于地层较软．桩的排水固结．使沉降在较短的时一般比较大比较深．旋挖钻机成孔间内完成。困难，所以目前仍以正反循环工程振动挤密砂桩是一种软土地基钻机为主。加固技术我国曾经在宝钢建设工实际上旋挖钻机配上一些其他程中大规模使用此技术．当时所用设备完全可以在南方地区施工。一的振动桩锤大部分从日本进口。而种方法是旋挖钻机与套管式钻机联海上砂桩技术最初的应用也是在日合作业利用旋挖钻机本身的动力本．由于日本国土狭小，很多工程驱动套管。但套管钻机及套管本身都是建在海上．如大阪关西机场的造价较高．我国目前的施工企业等。我国海上砂桩技术的大规模应同时拥有旋挖钻机和套管钻机两种用始于2005年．中港集团三航局设备的很少．将来套管钻机若能完在上海洋山深水港建设中采用砂桩全国产化．还是有很大的发展前途技术取得了显著的经济效益和社会的。另一种方法就是利用我国目前效益。海上砂桩施工所用的设备一已广泛使用的振动桩锤沉拔钢护筒般是砂桩船和振动桩锤。三航局所也能实现旋挖钻机在软土地区的成用砂桩船大部分是从日本进口的二孔施工。振动桩锤在我国发展已十手船．砂桩船一般为三联或五联分成熟．从几千瓦到几百千瓦的设船．一条船上有三到五个立柱可备我国都能自行设计制造。振动桩同时施工三到五根桩．效率非常锤配上钢管夹头利用桩架或起重机高。所用的振动锤为浙江振中工程沉拨大直径大深度钢管桩或钢管护机械有限公司生产的DZJ型系列可筒在我国也有十分成熟的施工经验。调偏心力矩振动锤．由于该种振动将振动锤与旋挖钻机结合在软土地锤具有零启动、零停机、无共振的区施工已有几个工程的成功实践．特点．非常适合海上砂桩的施工．如浙江大唐乌沙山电厂(宁波地区)在洋山深水港工程砂桩施工中发挥浙江金华兰溪电厂、福建宁德电厂了重要作用。j|、建蔬札械2006．05(上半月刊)'