国 内 基 础 工 程 施 工 技 术.doc

国 内 基 础 工 程 施 工 技 术与 企 业 设 备 的 新 进 展摘要：近20年来，我国各大城市万幢高楼拔地而起，10层以上的建筑物已逾1亿平方米；其中高度超达100米的建筑物己有约200座，上海金茂大厦高420米，深圳地王大厦高325米，广州中天大厦高322米，它们跻身于当今世界20座超级巨厦之列，令人瞩目。同肘，这些已建和在建的高楼超高大楼，其基坑深度逐渐由6米、8米发展至10米、20米以上。伴随着这些工程大实施，深基坑工程的设计施工技术与上海工程机械厂有限公司新机械施工设备取得了巨大进步。关键词：深基坑 新发展近几年随着我国基本建设规模的不断扩大，特别是一些国家重大工程的开工建设，基础施工领域也出现了一些新的施工工法，与之相适应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、大直径钢管桩、钢护筒工程及施工设备、砂桩技术与施工设备、海上振动挤密砂桩技术与施工设备、大直径现浇薄壁筒桩技术及施工设备、全套管施工工法与施工设备等；一、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1亿平方米；其中高度超达100米的建筑物已有约200座。上海金茂大厦420米，深圳地王大厦高325米，广州中天大厦高322米，它们跻身于当今世界20座超级巨厦之列，令人瞩目。同时，这些已建和在建的超高大楼，其基坑深度已逐渐由6米、8米发展至10米、20米以上。特别是近几年，国内各大城市大力发展地铁轨道交通，对地铁换乘车站及盾构井的基坑施工深度要求的不断加大，深基坑深度均要求大于22米深度以上的需要。伴随着这些深基坑围护结构工程的大实施，深基坑工程的设计及施工技术，同步取得了长足进步和发展，基坑开挖支护工程在我国随着城市建设的迅猛发展，已开始得到了广泛推广和应用，当基坑深度大于10米时，应尽可能考虑采用SMW大直径三轴式连续墙型钢水泥土搅拌桩工法和地下连续墙工法，并根据需要设置支撑或锚杆。下面主要介绍：SMW大直径地下连续墙型钢水泥土搅拌桩和地下连续墙工法及施工设备：1.SMW工法连续墙及施工设备SMW工法；是型钢水泥土墙施工技术的简称，最早由日本成幸工业株式会社于1976年开发成功，它是通过一种特殊专用的超强功率、超大扭矩、大直径三轴式连续墙钻机在原地层中切削土体，同时从钻头前端将水泥浆强化剂高压注入土体，与切碎土体进行充分强力搅拌，形成隔水性很高的水泥土柱立式地下连续止水墙体。在水泥土浆液尚未硬化前插入H型钢作为其应力补强材料，至水泥完全结硬，便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体，将其直接作为挡土或止水结构。该工法取代了原有的钻孔灌注桩和止水帷幕的传统落后围护结构形式和方法，具有施工速度快、止水效果好、型钢可拨出不断重复使用、工程造价低、无污染等优点，是一种很有推广前途的施工工艺。近年来，随着我国国民经济的快速发展，科技创新、技术进步能力的不断提高，开发利用地下空间资源的施工技术、施工机械设备能力的日趋进步和成熟。在建筑、地铁、水利、港口、堤坝等建设工程中的超深度、超大型深基坑防渗止水围护结构施工项目上的设计施工方案，已开始大量广泛地采用SMW工法施工技术。SMW工法施工技术已经在上海、江苏、浙江、天津、北京地区得到了普遍广泛的应用，目前大约占这些地区用各种工法施工地下连续墙的60%以上，现正在安徽、河南、广东、福建、江西、云南等地区也开始得到积极的推广和应用。 我国SMW工法施工用的大直径三轴式连续墙钻孔机，在此工法在推广应用的初期阶段、当时工法设备是全部从日本进口；如日本三和机材、三和机工，当时主要以二手施工设备为主。价格昂贵、设备的短缺，这在当时严重制约了SMW工法在我国的普及和推广。上海工程机械厂有限公司从2000年起，在学习借鉴国外先进技术的基础上，自主创新、二次开发，相继先后研制出能完全满足SMW工法施工技术要求的专用国产SMW工法施工设备。ZLD系列三轴式连续墙钻孔机以及为三轴式连续墙钻孔机相配套的DH系列全液压履带式三支点打桩架/及JB系列全液压步履式三支点打桩架等产品，填补了SMW工法施工设备在国内施工设备市场上的空白。施工设备投入市场以来，经过多年广泛的推广使用，完善成熟提高，对SMW工法施工技术的应用推广和发展进步起到了巨大的推进作用至今已经可以完全能够满足国内所有重大工程的施工需要。基本上改变了多年前，依赖进口日本制造的二手施工机械设备的局面，取得了巨大的社会效益和经济效益，得到了国内建筑、施工行业专家、用户的肯定与好评，目前已经成为我国深基坑围护结构工程中不可缺少的专业施工设备。 自从首套SMW工法设备问世，投入在建筑、地铁、水利、江海堤坝等深基坑防渗地下连续墙工程施工以来，已经有逾300多台套设备在国内各重大工程项目中使用，是国内最主要的工法设备制造商2. 地下连续墙工法；于五十年代起源于意大利，由于具有良好的防渗及承载能力、在发达国家被广泛用于大深度基坑的支护。我国近二十年来；地下连续墙技术也得到迅猛发展，上海、广州、北京、深圳、天津、福州、杭州等地已在高层建筑和地铁车站等数百项工程中应用地下连续墙支护技术，如上海人民广场地下变电站（基坑深度24米、直径64米、为我国最大直径圆筒形地下连续墙）；上海徐家汇地铁车站基坑开挖深22米，上海污水治理工程彭浦泵站基坑深26米，上海延安东路隧道1号风塔、福州世界金龙大厦（地下三层）、上海垣积大厦（地下四层）、北京地铁大北窖车站、上海地铁黄坡路车站、人民广场车站、陕西路车站、常熟路车站等、均以地下连续墙为挡土墙兼作地下室外墙。 地下连续墙主要分为板墙式和柱列式两种，其中板墙式地下连续墙是世界各国目前使用最多的地下连续墙，一般采用抓斗等施工设备来建造，该类施工技术具有以下特点；1）振动、噪音、污染少、对周围环境影响小；2）适用地层范围较广、可以从软地层到沙砾石土层等复杂地层中施工；3）墙体质量好、墙体连续均匀、防水性高并可作承重墙；4）施工能力大、世界上成墙最深可达170米、墙体最厚可达3米、墙体最簿可达02米。 建造板墙式连续墙的施工工艺和施工设备较多，主要的施工设备有；钢丝绳抓斗，液压导板式抓斗、导杆式抓斗、混合抓斗等，以上设备在我国几年前大都属空白。到目前为止；以液压抓斗为主导的各种连续墙施工设备已进口约150多台，遍及国内重点施工企业。目前；我国已建成地下连续墙约有700万立方米，但施工设备还主要依赖进口，主要有：德国宝峨、利勃海尔、意大利土力、卡萨格兰地、日本真砂等，施工装备价值较高，影响到地下连续墙工法的施工单价与SMW大直径三轴式地下连续墙型钢水泥土搅拌桩施工单价相比偏高。 国内目前有上海金泰工程机械有限公司于2005年开发成功的小型液压抓斗，最大成槽宽度12米，最大成槽深度60米。上海工程机械厂有限公司2009年开始开发YZD系列地下连续墙抓斗及相配套的多功能QUY70HD全液压履带起重机。最大成槽宽度15米至米，最大成槽深度70米，抓斗最大斗容量立方米。上海工程机械厂有限公司YZD系列地下连续墙抓斗的开发成功，将极大地满足地下连续墙向成橹宽度、深度不断加宽加深方向发展的需要，同时根据现代深基础施工的需求，在学习国外先进技术的基础上而开发的新产品，作为多功能机电液一体化施工设备，必将能在城市深基础施工、水利基础设施和城市地铁车站工程中发挥作用。由于全液压地下连续墙抓斗具有抓斗升降速度快、闭斗力大、挖槽能力强、施工效率高、施工深度大、成槽厚度大，成墙精度高（自动纠偏装置）等特点，所以地下连续抓斗的施工技术定将会有更大的发展。二、大直径钢管桩、钢护筒工程及施工设备近几年我国有多座大型的跨江跨海大桥, 杭州湾海上风力发电站桩基平台，渤海湾海上石油钻井平台等国家重大工程项目已建成或正在开工建设，如东海跨海大桥、杭州湾跨海大桥、长江苏通大桥、南京长江三桥及海上石油钻井平台、海上风力发电站基座等。这些海上重大的工程就是基础施工，一般桩基础均采用大直径大深度钢管桩作为基础，最大的钢管桩直径达1.6-2m, 长88m, 施工设备；主要是专用打桩船和/上海工程机械厂有限公司生产制造国产超大吨位柴油锤, D160、D180、D220、D250筒式柴油锤打桩锤, 以及少量从荷兰lHC公司进口的液压锤打桩锤。参与了国家非常重大的海大特大型工程顶目的施工，为国家重大项目施工提供了在国内、国际都一流可靠昀超大吨位筒式柴油打桩锤设备，为国家建设特大跨海大桥作出了重大贡献。有部分跨海大桥的主桥墩，由大直径混凝土灌注桩组成的群桩作为基础, 如苏通大桥最大桩的直径2.8m, 桩深120m; 杭州湾大桥最大桩的直径3.0m,桩深122m,.在水上施工大直径灌注桩，必须首先将大直径钢护筒沉入水中并入土一定深度，如苏通大桥钢护筒直径2.85m，长度69m，重量120t，入土深度35m；杭州湾大桥钢护筒直径3.1m，长度52m，入土深度30m。苏通大桥和杭州湾大桥沉设钢护筒工程项目的施工设备。大部分采用的是上海工程机械厂有限公司生产的DZ135-DZ300 电驱振动锤（多锤联动施工）及美国APE公司400B全液压振动锤（联动），待钢护筒沉设完毕。再在钢护筒上搭建平台进行钻孔施工，所用钻机的施工设备；主要是郑州勘察机械厂，武汉大桥机械厂等生产的大直径动力头式或转盘式钻机，采用气压反循环工艺钻进成孔灌注大型钢筋混凝土桩。三、砂桩技术与施工设备砂桩技术的施工方法；就是利用我国目前已广泛使用的振动锤沉拔钢护筒实现旋挖钻机在软土地区的成孔施工，振动桩锤在我国的发展已十分成熟。上海工程机械厂有限公司从20世纪70年代中期开始引进日本技术振动锤，产品经过几十年的技术进步、研制开发，DZ系列电驱振动锤型号从30千瓦已不断开发到500千瓦。500千瓦变矩变频型电驱振动锤是目前国内最大型的振动打桩锤，具有贯入力强、沉桩质量好、坚固耐用、故障少、结构紧凑、低噪音高效率、无污染适用范围广等优点，技术水平达到国内领先水平。振动桩锤配上钢管液压夹具利用打桩架或起重机沉拔大直径大深度钢管桩或钢管护筒在我国已有十分成熟的施工技术和经验，将振动锤与旋挖钻机结合在软土地区施工则是当前新的施工技术，已有几个工程项目的成功实践；如浙江大唐乌沙电厂、金华兰溪电厂、福建宁德电厂等，施工实践证明；施工效率高而成本较低。四、海上振动挤密砂桩技术与施工设备海上振动挤密砂桩技术是利用振动锤将套管振动打入至设计规定土深，向套管内灌注砂子，通过套管的反复起拔和下压，并施以高频振动、使砂子被振压密实、从而形成砂桩。由于砂桩置入，挤密了桩周围的软弱土壤，两者组成复合地基，增加地基的抗剪抗压能力，防止滑动破坏，由于砂桩的排水效应，可有效加速地基的排水固结，使沉降在较短的时间内完成。振动挤密砂桩是一种软土地基加固技术，我国曾经在宝钢建设工程项目中大规模使用此技术，当时所用的振动锤大部分从日本进口，而海上砂桩技术最初的应用也是日本，由于日本国土狭小，很多工程都是建在海上，如大阪关西机扬等。我国海上砂桩技术的大规模应用开始于 2005年，中港集团三航局在上海洋山港建设中采用砂桩技术，取得了十分显著的经济效益和社会效益。海上砂桩施工所用的设备一般是从日本进囗的二手船，砂桩船一般为三联或五联船，即一条船上有三到五个立柱，可同时施工三到五根桩，效益非常高。港珠澳跨海大桥珠海人工岛的填海振动挤密砂桩工程，中港集团三航局一举改变过去进口日本二手超大激振力吨位振动锤的局面，选用上海工程机械厂有限公司生产的DZ500变矩变频电驱振动锤9台套，由于该型电驱振动锤具有零启动、零停机、无共振的特点，非常适合海上砂桩的施工，经工程试验，产品开发成功，己进入批量生产制造，技术达到目前国内最先进水平。相信它也必将在港珠澳大桥珠海人工岛的填海砂桩工程施工中发挥更重要、更显著的作用。 五，大直径现浇薄壁筒桩技术及施工设备1，简桩技术简介；现浇薄壁筒桩技术是近几年来开发的桩基础技术，因其可大量节省混凝土（一般大于40%）、无泥浆污染、施工速度快捷、挤土效应相对较少、设计桩径不受限制、桩身整体质量有保证、工程造价低等优点。在高速铁路及公路软地基处理、填海及码头工程、深基坑支护、普通建筑物的基础处理等方面得到了迅速的应用。所谓大直径现浇薄壁筒桩工法；是使用液压振动锤将带有桩尖的双层钢护筒下沉到指定标高，在其挤出的环形空间内下放钢筋笼，然后现浇注混凝土，型成薄壁筒形桩体。最后拔出双层钢护筒，重复使用。外径一般在10002000mm、壁厚150-200mm，由于预制的桩尖设计有一定的角度，在沉管过程中，土不是被挤向周围而是挤入内管中，故桩的挤土效应较小，而桩具有两个摩擦面，桩的承载力显著提高。 2.施工设备目前筒桩的施工设备主要是大型振动锤（电动、液压），现有的电动振动锤由于功率小、激振力小、噪音大，一般用于郊外软土地区施工，直径相对较小的筒桩。对于直径较大、地质条件复杂以及城区的施工则难以满足要求，而利用高频液压振动锤进行筒桩施工，即能发挥振动沉桩的优势，又具备高频液压振动锤所特有的大功率、大激振力、大拔桩力、振动波及范围小等优点。同时高频液压振动锤具有体积小、重量轻的特点，在性能相近的情况下，高频液压振动锤的重量较轻，约为电动振动锤重量的50%左右。由于筒桩施工时需要两个大直径的内外钢管，桩管重量远大于通常的振动沉管，另外拔桩阻力也特别大，所以筒桩施工需要重型桩架。在温州灵昆岛海堤护岸、珠海横琴岛软基处理项目工程施工中，桩径1米、深28米的筒桩施工就是采用300吨静压桩机改造的桩架，桩架高度40米，拔桩力150吨。振动锤选用的是美国APE公司生产的200M型全液压振动锤，激振力200吨。实际施工中振动锤还是略偏小，只能沉桩到约20米，后来经过振动锤加压改进，最终达到设计深度28米。所用的振动锤大部分是上海工程机械厂有限公司生产的DZ系列型变矩变频电动振动锤，由于该型电驱振动锤具有零启动、零停机、无共振的特点，非常适合海上砂桩的施工，在洋山深水港工程砂桩施工中发挥了重要作用，也必将在港珠澳大桥珠海人工岛的填海砂桩工程施工中发挥更重要、更显著的作用。 施工效果图：上海工程机械厂有限公司是美国APE公司全液压振动锤在国内销售的总代理企业，可以为国内施工企业和用户提供国家重大建设工程所需要的APE系列化全液压振动锤，并且同时是生产制造、销售目前国内吨位最重型的全液压履带式和步履式打桩架，可以为大直径现浇薄壁简桩施工技术提供可以相配套的桩架。特别是桩架立柱高度最高、机电液一体化程度最先进的JB系列全液压步履式三支点重型打桩架施工设备，可以为现浇簿壁简桩施工技术在中国的进一步推广应用及进步发展提供相适用的施工设备。六、全套管钻机施工工法及施工设备全套管钻机又称贝诺特钻机，是由法国贝诺特公司二十世五十年代开发研制而成，随后日本、德国、英国、意大利等国相继引进和研制、机种和施工工法均有很大发展、产品不断更新换代。据有关数据显示、截止目前在日本和香港，日本已生产摇动式全套管钻机770台、全回转式全套管钻机443台、全套管钻机施工已占灌注桩施工的26%左右。全套管施工法是利用摇动装置的摇动（或回转装置的回转）使钢套管与土层间的摩擦阻力大大减少，边摇动（或边回转）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，接着将灌注导管竖立在钻孔中心，最后灌注混凝土而成桩。全套管施工法与采用泥浆护壁的钻、冲击成孔及其它作业法的大直径灌注桩的施工方法相比、成孔成桩工艺有以下优点；环保效果良好；噪声低、振动小；不使用泥浆，无泥浆污染、施工现场整洁文