樁基礎技術的10大發展方向
載體樁的優點:
①由于在樁端處形成復合載體,樁的承載性狀好,單樁承載力較高。
②在同一場地,在不改變樁長和樁徑的前提下,可根據不同設計要求,通過調整施工控制參數來調節單樁豎向承載力。
③夯擴體形狀可控且邊界較清楚,施工質量易控制。
④填充料就地可取,能可觀地消納建筑垃圾和工業廢料,環保性好。
⑤采用錘擊成孔跟沉護筒工藝,由于細長錘在護筒中做豎直向下沖擊時,護筒起隔聲罩作用,可做到錘擊時低噪聲。
⑥錘擊成孔跟沉護筒工藝簡單直觀。
⑦施工造價低。
⑧無泥漿排放。
⑨施工機械輕便,機動靈活。
該項專利技術已在全國180個中等城市推行專利代理制,在數千項工程中推廣應用,年總產值已超過10億元。
六、向異形樁方向發展
異形樁包括橫向截面異化樁和縱向截面異化樁。
橫向截面從圓截面和方形截面異化后的樁型有三角形樁、六角形樁、八角形樁、外方內圓空心樁、外方內異空心樁、十字形樁、X形樁、T形樁及壁板樁等。
縱向截面從棱柱樁和圓柱樁異化后的樁型有楔形樁(圓錐形樁和角錐形樁)、梯形樁、菱形樁、根形樁、擴底樁、多節樁(多節灌注樁和多節預制樁)、樁身擴大樁、波紋柱形樁、波紋錐形樁、帶張開葉片的樁、螺旋預制樁、螺紋灌注樁、螺桿灌注樁、從一面削尖的成對預制斜樁及DX擠擴灌注樁等。
三岔雙向擠擴灌注樁
三岔雙向擠擴灌注樁又稱多節三岔擠擴灌注樁,簡稱DX擠擴灌注樁或DX樁。
DX擠擴灌注樁是在預鉆(沖)孔內,放入專用的三岔雙缸雙向液壓擠擴裝置,按承載力要求和地層土質條件在樁身適當部位,通過擠擴裝置雙向液壓缸的內外活塞桿作大小相等方向相反的豎向位移以帶動3對等長擠擴臂對土體進行水平向擠壓,擠擴出互成120°夾角的3岔狀或3n(n為同一水平面上的轉位擠擴次數)岔狀的上下對稱的擴大楔形腔或經多次擠擴形成近似雙圓錐盤狀的上下對稱的擴大腔,成腔后提出三岔雙缸雙向擠擴裝置,放入鋼筋籠,灌注混凝土,制成由樁身、承力岔、承力盤和樁根共同承載的鋼筋混凝土灌注樁。
DX擠擴灌注樁的優點:
①單樁承載力高,可充分利用樁身上下各部位的硬土層。
②成孔成樁工藝適用范圍較廣,DX樁按不同成孔工藝可結合采用潛水鉆機、正循環鉆機、反循環鉆機、沖擊鉆機、旋挖鉆機進行泥漿護壁法成孔,也可結合采用長螺旋鉆機、旋挖鉆機進行干作業法成孔,還可結合采用貝諾特鉆機進行全套管護壁法成孔。
③低噪聲、低振動,泥漿排放量減少。
④節約成本,縮短工期。
⑤擠擴后盤、岔腔成形穩定而不坍塌。
⑥樁身穩定性好。
⑦抗拔力大。
⑧機腔轉角,定位準確,成樁差異性小。
⑨可實施成孔與擠擴裝置的車載一體化,擠擴效率高。
該專利技術已在全國百余項工程中推廣應用,目前最大擠擴承力盤直徑為2550mm,樁長60m。
螺桿灌注樁
螺桿灌注樁的全稱為半螺旋擠孔管內泵壓混凝土灌注樁,也可簡稱螺桿樁,是一種由上部為圓柱形樁體,下部為螺紋型樁體組合而成的變截面異形灌注樁,其上下兩樁段的長度是根據地基土質情況而進行調節的,沒有一個固定的比例,下部螺紋樁體的外徑與上部圓柱樁體直徑相同。
螺桿樁施工機械與設備主要由螺桿灌注樁機、強制式混凝土攪拌機、混凝土高壓泵裝置與管路系統、混凝土泵車及導管系統等組成。
螺桿樁優點:
①環保效果好,無噪聲,無振動,無泥漿污染與排放。
②與普通鉆孔灌注樁相比,不存在清底、護壁、塌孔等問題,也不易產生斷樁和縮徑等問題,樁身質量可靠。
③樁身強度高,承載能力高。
④施工程序簡化,降低工程造價,施工效率高,縮短工程施工工期。
⑤適用范圍廣,不僅適用于普通混凝土的螺桿灌注樁,也可應用于CFG樁復合地基和CM長短樁復合地基。
該專利技術已在數十項工程中推廣應用。
大直徑多節擴孔灌注樁
最近幾年,日本研究開發出大直徑2節擴孔灌注樁。在某工地進行4根樁抗拔承載力試驗,樁身直徑均在1.0m,中間擴孔直徑為1.4-1.7m,擴底直徑為1.4-1.7m,樁長為8.0m、7.3m、7.4m和7.4m。樁身成孔采用旋挖鉆工法,擴徑部分成孔采用旋挖鉆擴孔工法。
七、向埋入式樁方向發展
鋼筋混凝土預制樁和鋼樁的設樁工藝有打入式、振入式、壓入式(靜壓式)和埋入式4種。前面提到筒式柴油錘沖擊式(打入式)施工中存在一次公害。打入式、振入式和壓入式設樁工藝在施工中產生擠土效應,使地基土隆起和水平擠動,不同程度地對鄰近建筑物和地下管線產生不良影響。
為了消除一次公害(振動、噪聲和油污飛濺)和擠土效應或少量擠土效應,日本從20世紀60年代初期起開發出以低噪聲、低振動和無擠土效應為目標的埋入式樁系列工法,至今共有90余種。所謂埋入式樁工法是將預制樁或鋼管樁沉入到鉆成的孔中后,采用某些手段增強樁承載力的工法。1987年在日本埋入式樁工法占預制樁施工的56%,至2000年該工法比例上升為78%。我國埋入式樁的種類很少,幾乎是個空白點,這也給樁基施工企業發展和上升提供良好的空間。
中掘施工法樁
中掘施工法樁是把小于樁徑30-40mm的長螺旋鉆、或鉆桿端部裝有攪拌翼片的螺旋鉆及鉆斗鉆等插入樁的中空部,在鉆頭附近的地層連續鉆進,使土沿中空部上升,從樁頂排土的同時將樁沉設。在施工中通常將樁端注入壓縮空氣和水,促進鉆進的同時也使樁沉設順利。為使樁獲得更大的承載力,樁埋入孔中后可分別采用最終打擊方式、樁端加固方式或擴大頭加固方式。按中掘埋入工藝、鉆機、承載力發揮方法及采用的預制樁種類等,中掘施工法樁又可細分為40余種樁型。
預先鉆孔法樁
預先鉆孔法,即邊鉆孔邊排土然后將樁插入孔內,最后再將樁打入或壓入孔內。為增大樁側摩擦阻力,可在孔內預先填充砂漿、水泥漿、膨潤土與水泥漿混合液等,然后將樁插入,以利用填充材料與地層間的摩擦阻力。
樁端承載力的發揮方法有最終打擊或壓入法、樁端水泥漿加固法、擴大頭加固法和樁端作用特殊刀刃的回轉法。