管桩与各桩种经济对比分析.ppt

管桩与各桩种经济对比分析 桩种介绍 第一部分 旋挖桩 一 旋挖桩的概念 工程术语 一般是指由旋挖钻机施工的桩型 全称旋挖钻孔灌注桩 工程上简称旋挖桩 旋挖钻机成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土 并直接将其装入钻斗内 然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土 这样循环往复 不断地取土卸土 直至钻至设计深度 而对于松散易坍塌地层 或有地下水分布 孔壁不稳定 必须采用静态泥浆护壁钻进工艺 向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁 旋挖桩属于大直径桩 单桩承载力较高 直径一般为 800 2000mm 二 旋挖桩工艺流程 流程示意图 a桩机就位b挖钻成孔c清孔 检测d安插钢筋笼 浇筑混凝土e浇灌成桩 a b c d e 三 旋挖桩的地质适用性 四 旋挖桩的优点 1 广泛的适应性在硬土地层 由于传统钻机的自重有限 不可能给钻头施加更大的进给压力 而旋挖钻机由于采用动力头装置 动力头的给进力加上钻杆的重量 钻进能力强 据统计 在相同的地层中 旋挖钻机的成孔速度是转盘钻机的5 10倍 2 成孔速度快以桩长10米 直径1000mm的旋挖桩为例 成孔时间一般为2小时 加上编钢筋笼和浇筑混凝土的时间 单桩成桩时间为3小时左右 与传统的循环钻机相比优势明显 3 提高桩的承载力由于旋挖钻机的特殊成孔工艺 其钻头的多次上下往复 使孔壁粗糙 不易产生缩径 与传统的钻孔桩相比 旋挖桩的承载力显著提高 四 旋挖桩的优点 5 行走移位方便旋挖钻机的履带机构可将钻机方便地移动到所要到达的位置 而不像传统循环钻机移位那么繁琐 从而加快了施工速度 对场地的适应能力极强 6 桩孔对位方便准确这是传统循环钻机根本达不到的 在对位过程中操作手在驾驶室内利用先进的电子设备就可以精确地实现对位 使钻机达到最佳钻进状态 五 旋挖桩的缺点 1 设备 资金投入大旋挖桩机相对昂贵 所需的配套设备更是多达二十多种 资金投入较其它桩型都要多 2 维修费用高 时间长旋挖钻机的全负荷正常工作寿命为6000多个小时 超过这一寿命后 一些部件就需要更换修理 尤其是液压系统主泵 动力头以及钻杆钻具 而往往这些关键部件的维修费用较高 时间也较长 3 单位承载力 每KN 造价高单位承载力造价是衡量桩基础成本的主要指标 因设备 资金投入大 造成了旋挖桩的工艺成本过高 与等量原材料成桩的其它桩型相比 成本相对较高 使得单位承载力造价比其它桩型都要高 比管桩基础的成本造价更是高出约25 40 五 旋挖桩的缺点 4 成桩质量难以控制由于施工环节较多 技术要求高 工艺复杂 需在较短时间内快速完成水下灌注混凝土 无法直观地对质量进行控制 人为因素影响较大 稍有疏忽 容易出现成桩质量问题 甚至造成断桩 夹层等重大质量缺陷 危及建筑安全 施工中常见的质量问题有 卡钻 埋钻 塌孔 井孔偏斜 弯曲 扩孔 缩孔 钻孔漏浆 梅花孔 或十字孔 砼出现骨料离析和空洞 烂心等 从而增加了桩基础的隐性成本 5 对工地场地要求高因施工现场需要进驻大量的施工设备和原材料制作钢筋笼 所以对工地场地的要求比较高 五 旋挖桩的缺点 6 不能做到文明施工 不环保旋挖桩为取土桩 施工过程中产生大量的泥浆 污泥 污土 使得施工现场难以保持整洁 且产生的泥浆在城市美化环境的当下很难找到处理的途径 对现场施工影响较严重 7 对施工管理要求高因施工工艺复杂 各环节监管不好直接影响到桩基础的质量 须投入大量的人力 物力对桩施工进行监控 无形中增加了桩基础的隐性成本 8 工期长旋挖桩工序多 混凝土浇筑时间长 操作难 施工完毕需等28天龄期才能检测 延长基础总工期 CFG桩 一 CFG桩的定义 CFG桩是英文CementFly ashGravel的缩写 意为水泥粉煤灰碎石桩 由碎石 石屑 砂 粉煤灰掺水泥加水拌和 用各种成桩机械制成的可变强度桩 主要是由桩和桩间土一起 通过褥垫层组成复合地基的地基处理方式 其中 褥垫层是复合地基是重要组成部分 所以 CFG桩是通过对地质的改良 从而使地基满足建筑物基础的承载力要求 作为一种地质改良形式 在成桩的质量和应用上有一定的限制 CFG桩没有单独作为承台桩的先例 都是以 桩筏 的形式出现 桩径一般为 400 600mm 二 CFG复合地基工艺流程 三 CFG复合地基适用范围 CFG桩适用于黏性土 砂土 粉土 淤泥质土 杂填土等地质 对地下水位较高的淤泥等软土层 孤石和障碍物多的地层 石灰岩地层 含砂 卵石等地区不宜适用 对独立基础 条形基础 筏板都适用 但强度低 承载力小 目前常用长螺旋钻孔和管内泵压混合料灌注成桩 四 CFG桩的优缺点 优点 1 施工简单 2 适应变化地质能力强 缺点 1 单桩承载力较低桩身无主筋 只能对地质进行简单的处理 2 成桩质量难以控制1 钻孔时泥浆比重过大 在孔壁上形成比较厚的泥皮 同时在水位较高的地质情况下泥浆容易渗透到混凝土里导致桩身强度降低 在浇筑混凝土时易受地下水 拔管速度等因素影响桩的质量 易出现断桩 缩径桩 吊脚桩等问题 2 经常由混合料搅拌质量 设备缺陷 施工人员操作不当导致堵管现象 3 在饱和细砂层 粉砂层中施工常遇窜孔现象 4 在饱和的细砂层 粉砂层中施工常遇到窜孔现象 5 桩长受桩架高度及动能的制约 成桩长度在10 30米之间 3 工期长1 CFG桩需要做褥垫层 后期要做筏板 工期比较长且筏板施工费时费力 施工难度大 2 成桩后需要大面积开挖土方 增加土方费用 同时开挖后要增加支护和降水等费用 3 筏板制作费用高 施工慢 且受雨季影响比较大 4 CFG桩施工完毕后需等待28天方可检测 4 施工环境污染严重 振动成型噪音大 四 CFG桩的优缺点 长螺旋钻孔灌注桩 一 长螺旋钻孔桩的概念 长螺旋钻孔泵送超流态混凝土后置放钢筋笼桩技术是由日本的CIP工法演变而来的 采用专用长螺旋钻孔机钻至预定深度 通过钻头活门向孔内连续泵注超流态混凝土至桩顶为主 然后插入钢筋笼而形成的桩体 桩径一般采用400mm 1200mm 二 长螺旋钻孔桩工艺原理 超流态混凝土灌注桩是利用长螺旋钻机钻孔至设计标高 停钻后在提钻的同时通过设在内管钻头上的混凝土孔 压灌超流态混凝土 压灌至设计桩顶标高后 移开钻杆将钢筋笼压入桩体 在压灌混凝土到桩顶时 灌入的混凝土要超出桩顶50cm 以保证桩顶混凝土强度 三 长螺旋孔桩工艺流程 流程示意图 四 长螺旋钻孔桩适用范围 适用于黏性土 砂土 粉土 淤泥质土 人工素填土等地质 但不宜在淤泥层 密实的砂砾石 漂石层中使用 五 长螺旋钻孔桩的优缺点 优点 1 施工简单 2 能在各种土质条件下施工 无振动 无噪音 无挤土 缺点 1 混凝土离析长螺旋桩钢筋笼在振动植入的过程中 孔内整体产生振动 易使混凝土粗骨料振动下沉 振动电机产生圆周方向振动 同时有竖直方向和水平方向振动 易使混凝土振捣离析 2 断桩长螺旋桩施工过程中受混凝土的供应限制 遇到断电和混凝土浇注间隔时间过长 易出现断桩现象 泵管内混凝土清理不及时时易凝固 堵塞 3 混凝土保护层厚度不易控制长螺旋桩沉笼时因钢筋笼顶部受压 易使其失稳产生弯曲 对沉笼产生不利的影响 使沉笼施工达不到预想的效果 钢筋笼 到位率 达不到设计要求 另钢筋笼和混凝土柱不能同心 保护层厚度达不到要求 4 缩径长螺旋桩钻孔时泥浆比重过大 在孔壁上形成比较厚的泥皮 缩小了桩径 5 对工地场地要求高因施工现场需要进驻大量的施工设备和原材料制作钢筋笼 需泵送混凝土罐车调转作业面 所以对工地场地的要求比较高 面积要求较大 五 长螺旋钻孔桩的优缺点 6 不能做到文明施工 不环保长螺旋桩为取土桩 施工过程中产生大量的泥浆 污泥 污土 使得施工现场难以保持整洁 且产生的泥浆在城市美化环境的当下很难找到处理的途径 对现场施工影响较严重 7 工期长长螺旋桩施工完毕需等28天龄期才能检测 影响下一道工序的施工 若有基坑工程 桩基施工需在基坑处理完毕后进行 延长基础总工期 五 长螺旋钻孔桩的优缺点 冲孔灌注桩 冲孔灌注桩是采用冲击式钻机或卷扬机悬吊冲击钻头 又称冲锤 上下往复冲击 将硬质土或岩层破碎成孔 部分碎渣和泥浆挤入孔壁中 大部分成为泥渣 用掏渣筒掏出成孔 然后再灌注混凝土成桩 冲孔灌注桩桩孔直径通常为600 1500mm 最大直径可达2500mm 冲孔深度最大可达50m左右 冲孔桩单桩承载力较高 其中1米的桩径单桩承载力特征值可达400 500吨 一般采用十字形冲击钻头 冲击钻头分冲孔钻头 冲岩钻头 修孔钻头 扩孔钻头 钻头的直径与设计桩径相比 冲孔钻头 冲岩钻头小50 80mm 修孔钻头大10 20mm 扩孔钻头大60 100mm 一 冲孔灌注桩的概念 二 冲孔桩工艺流程 流程示意图 二 冲孔桩地质适用性 优点 1 单桩承载力高2 无挤土效应 地质适应力强3 桩身可进入到中风化及弱风化4 设备构造简单 操作便利缺点 1 成桩质量难以控制1 冲孔灌注桩的施工环节较多 技术要求高 工艺较复杂 需要在较短时间内快速完成水下灌注混凝土 隐蔽工程注混凝土的灌注 无法直观的对质量进行控制 因此人为因素的影响较大 若稍有疏忽 很容易出现一些常见质量病害 甚至造成病桩 断桩 夹层等重大质量缺陷 危及桩基础工程的安全功能 施工中常见的质量问题有 卡钻 埋钻 塌孔 井孔偏斜 弯曲 扩径 缩孔 钻孔漏浆 梅花孔 砼出现骨料离析和空洞 烂心等 三 冲孔桩的优缺点 2 冲孔桩施工过程中受混凝土的供应限制 遇到断电和混凝土浇注间隔时间过长 易出现断桩现象 泵管内混凝土清理不及时时易凝固 堵塞 3 冲孔桩属于端承桩 其单桩承载力的高低主要与钻入岩的特性和桩底嵌入固定性有关 且难量化控制 4 干作业冲孔施工时入岩难度大 遇孤石 坚硬岩层 密实的卵石层施工比较困难 5 灌注混凝土时桩身容易空洞不密实 对腐蚀性地质适应性差 2 施工环境不文明 不环保1 需要造浆 在市区施工时容易造成污染 2 施工产生的泥浆在城市美化环境的当下很难找到处理的途径 对现场施工影响较严重 并增加成本 三 冲孔桩的优缺点 3 对工地场地要求高因施工现场需要进驻大量的施工设备和原材料制作钢筋笼 需大吨位吊车吊放钢筋笼 需泵送混凝土罐车调转作业面 所以对工地场地面积要求较大 在淤泥地区桩机操作平台要求高 否则容易偏孔 偏孔后修正困难 垂直度较差 且在冲孔过程中很难控制 修正后造成扩孔亏方 4 工期长冲孔桩施工完毕需等28天龄期才能检测 影响下一道工序的施工 若有基坑工程 桩基施工需在基坑处理完毕后进行 延长基础总工期 三 冲孔桩的优缺点 管桩 一 管桩的发展 我国的管桩在二十世纪九十年代初才开始开发利用 主要是采用日本和苏联的技术经验 这说明我国的管桩起步较晚 且使用的区域有限 主要是江 浙 沪 广东沿海经济发达的地区 但随着经济的迅速发展 广西的管桩开发和利用发展迅猛 后来居上 管桩的生产和技术也日臻完善 现在 广西建筑基础工程使用预应力混凝土管桩已形成了大力推广的局面 目前 管桩不仅在传统的工民建基础工程中得到广泛的应用 还在新的领域上有突破性的进展 在铁路 高速铁路 高速公路 机场建设上夜达到了新的高潮 这些路基工程标准高 技术含量高 尤其是对工程的稳定与安全有着新的更高的要求 预应力管桩在铁路客运专线地基处理中得到了广泛的应用 如 地质条件极其复杂的甬台温 温福等沿海铁路 工期要求极高的沪宁 沪杭城际铁路 沉降控制要求极严的京沪高速铁路 武广 郑武客运专线 湖南的岳常高速公路 广西的湘桂铁路柳州扩建工程 来宾扩建工程 南广客运专线 贵港 百色德保铁路等 并且取得了显著的技术经济效益 在桥梁 涵洞 码头 护堤等的基础工程中 管桩同样得到广泛的应用 管桩目前在广西各个区域都已经得到了很好地应用 在河池较偏远的南丹 车河 巴马 大化等地区都有许多工程在使用 特别是针对喀斯特地貌 也已经有了不少成功的案例 据统计 近三年来广西全区每年的管桩应用量均超过500万米 产值超7亿元 一 管桩的发展 预应力管桩从它一出现就引起世人的关注 它为什么得到人们的青睐呢 预应力混凝土管桩为什么会在众多桩种中脱颖而出呢 众所周知 基础工程选用的桩种有人工挖孔桩 钻孔灌注桩 沉管灌注桩 方桩 钢管桩等等 预应力混凝土管桩究竟具有哪些特点 使它能鹤立鸡群 得到日益广泛的应用呢 1 有别于其它桩种的强大的单桩竖向承载力 按最新编制的建设部标准 预应力混凝土管桩图集 提供的数据 如 500 100壁厚的PHC桩的桩身结构竖向承载力设计值为3158kN 远大于 700灌注桩的承载力设计值 该桩的单桩竖向极限承载力标准值为4600kN 二 管桩的特点 2 规格品种齐全 可充分满足设计多层次的不同需求 一般厂家可生产 300 800的各型管桩 承载力设计值为PHC桩1271kN 6876kN 既适用于多层建筑 也适用于高层建筑 且在同一建筑物中 根据荷载的不同可选用不同直径的管桩 可以很容易地解决设计中的布桩问题 使桩基均匀沉降 二 管桩的特点 3 适应性强 对持力层起伏较大的地质条件 设计可根据地质起伏不定的情况 选配适宜的单节桩长 依靠桩长的调整 达到最佳的经济效果 4 单位承载力造价低 若以单位承载力 每t或kN为单位 的造价比照 虽然PHC桩每m单价比沉管灌注桩贵 但由于PHC桩承载力高 计算结果是以单位承载力为基准 则预应力管桩在一般情况下 其造价是诸多桩种中最便宜的一种 二 管桩的特点 5 运输方便 桩驳接迅速 成桩长度不受限制 一般可采用两端勾吊法吊运 驳接采用电焊法 用普通焊机即可完成 而且可根据工地实际地质情况 灵活搭配 长 短均可 不受地质情况的限制 6 文明施工 现场整洁 管桩施工机械化程度高 不用搅拌混凝土 堆放砂 石 水泥等原材料 现场不混乱 不会发生泥浆满地流淌 堆土 运土的忙乱现象 为文明生产创造了良好的条件 二 管桩的特点 7 成桩质量可靠 由于预应力桩采用的是工业化大生产 有企业完整的质量管理休系支撑 其强度高 桩身耐打 穿透力强 一般可承受2500次锤击 因此 是不会产生灌注桩由于受地质条件干扰 产生 颈缩 流失 等缺陷 可以说 只要按有关规定正确施工 该桩亦是众多桩种中 承载力可靠 质量最可信的桩种 二 管桩的特点 8 监理 检测方便 容易 可采用绳吊法直接监控 检测沉桩长度 亦可采用 低应变 高应变 等先进手段检测桩身的完整性和承载力 9 经济效益好 由于管桩具有施工速度快 工期短 效率高的特点 一般一台机一班可完成30 40个桩位的施打 而且管桩采用压蒸养护工艺 生产周期缩短至2 3天时间 施工沉桩快 检测时间亦短 这样就可缩短整个建设工期 取得明显的经济效益 二 管桩的特点 1 预应力高强混凝土管桩 代号PHC 适用于工业与民用建筑的低承台桩基础 铁路 公路与桥梁 港口 水利 市政 构筑物等工程的基础设计也可参考使用 2 预应力混凝土管桩也适用于软基地基处理 复合地基 3 PHC管桩适用于抗震设防烈度不大于8度的地区 若使用于抗震设防烈度较高的地区 则需另行验算 4 PHC管桩主要适用于承受竖向荷载的桩基 当有水平荷载或抗拔作用时 应根据荷载和地质情况按国家标准图集或相应规范进行验算 5 当基础工程的环境 地质条件对管桩有中度及其以上腐蚀性时 应采取有效的防腐蚀措施 三 管桩的适用范围 锤击桩机 静压机 静压机 桩种经济对比分析 第二部分 一 工程案例 某工程拟建商品用房一栋 32层 框架结构 一层地下室 占地面积495平方米 总建筑面积15840平方米 建筑物总荷载取20KN 平方米 则该项目总荷载为 20