基坑支护型灌芯式大直径现浇混凝土薄壁筒桩施工工法

基坑支护型灌芯式大直径现浇混凝土薄壁筒桩施工工法由上海星宇建设集团有限公司、杭州萧宏建设集团有限公司完成的工法01形成原因操作原理质量控制工法特点材料设备安全措施目录030502040607环保措施应用实例效益分析荣誉表彰目录0908010基本信息《基坑支护型灌芯式大直径现浇混凝土薄壁筒桩施工工法》是上海星宇建设集团有限公司、杭州萧宏建设集团有限公司完成的建筑类施工工法，完成人是刘国良、徐翔、何强、章铭荣、李元水。适用于软土地质条件下的基坑支护工程。《基坑支护型灌芯式大直径现浇混凝土薄壁筒桩施工工法》采用高频振动锤及钢套管成孔，现场无须设造浆池及排浆池，无泥浆污染；高频振动锤不同于柴油锤，无噪声污染。成桩速度快，每天约可成桩10根（桩长大约20米左右）。2011年9月，《基坑支护型灌芯式大直径现浇混凝土薄壁筒桩施工工法》被中华人民共和国住房和城乡建设部评定为2009-2010年度国家一级工法。形成原因形成原因《基坑支护型灌芯式大直径现浇混凝土薄壁筒桩施工工法》的形成原因是：大直径现浇混凝土薄壁筒桩由于直径大（小1500及以上），刚度好，广泛应用于海洋工程、码头工程、围海造地工程、海港防波工程、直立护岸工程、水利工程、道路桥梁工程、软基础处理等，但用于基坑支护工程的并不多见。在市区进行基坑围护设计时，施工用地紧张是面临的普遍性问题，由于无场地条件，市区基坑设计基本上采用排桩加内支撑的围护设计方案，深基坑用的较普遍的是钻孔灌注桩加钢筋混凝土内支撑。杭州萧宏建设集团有限公司和上海星宇建筑工程有限公司近年在几个基坑工程中与相关科研机构合作，采用大直径现浇混凝土薄壁筒桩取代钻孔灌注桩，并在筒桩内部支撑围檩高度部位采用与筒桩同强度等级素混凝土进行灌芯，进行基坑围护施工，研发出基坑支护型灌芯式大直径现浇混凝土薄壁筒桩创新施工技术。

通过综合经济分析，采用基坑围护型灌芯式大直径现浇混凝土薄壁筒桩作为围护结构的排桩与钻孔灌注桩作为排桩相比，具有施工方法简单、沉管时间快、钢壁护壁完整、现浇质量可靠以及没有泥浆污染、保护环境等优越性，且成本低，进度快，具有非常明显的经济效益和社会效益。

该技术已进行中国国内科技查新，查新结果为“委托单位提出的基坑支护型灌芯式大直径现浇混凝土薄壁筒桩施工技术，在所检文献中未见述及”；同时，已将该技术向国家知识产权局进行专利申报，已获国家知识产权局颁发的专利证书，专利号为ZL8.1。工法特点工法特点《基坑支护型灌芯式大直径现浇混凝土薄壁筒桩施工工法》的工法特点是：1.采用高频振动锤及钢套管成孔，现场无须设造浆池及排浆池，无泥浆污染；高频振动锤不同于柴油锤，无噪声污染。2.拔管采用高频振动锤辅助拔管，虽然筒壁较薄，但混凝土更密实，质量更可靠。3.成桩速度快，每天约可成桩10根（桩长大约20米左右）4.在筒桩内支撑高度部位采用与筒桩同强度等级素混凝土灌芯，有效增大筒桩的抗剪承载力，防止筒桩局部应力过大而破坏。5.双层钢护筒中心设出泥口，在沉双层钢护筒过程中，土体从出泥口自动溢出，挤土效应较少，减少了对周边环境的影响。成孔器构造图如下图所示。

成孔器构造图操作原理适用范围施工工艺工艺原理操作原理适用范围《基坑支护型灌芯式大直径现浇混凝土薄壁筒桩施工工法》适用于软土地质条件下的基坑支护工程。

工艺原理《基坑支护型灌芯式大直径现浇混凝土薄壁筒桩施工工法》的工艺原理叙述如下：在基坑支护工程中，充分利用大直径薄壁筒桩的惯性矩，降低支护工程造价；同时在筒桩内支撑高度部位采用与筒桩同强度等级素混凝土灌芯，有效增大筒桩的抗剪承载力。利用高频液压振动锤将内外钢护壁套管连同环形桩尖一起沉至设计深度；放入钢筋笼，灌入混凝土至设计高程，启动振动锤，边振动边拔出钢套管，通过振动锤上拔时的高频振动，形成薄壁筒桩。

施工工艺《基坑支护型灌芯式大直径现浇混凝土薄壁筒桩施工工法》的工艺流程是：施工准备→桩尖制作→筒桩施工→养护→桩顶处理→灌芯→施工压顶梁→挖土至支撑梁底→施工支撑梁及围檩→养护→开挖至基底标高。其中筒桩施工工艺流程如下图所示。

筒桩施工工艺流程图《基坑支护型灌芯式大直径现浇混凝土薄壁筒桩施工工法》的操作要点如下：一、施工准备1.筒桩施工前应具备以下资料：场地岩土工程勘察报告，施工设计图纸，建筑场地及邻近建筑物结构与地基基础、地下管线、道路等相关资料。2.施工前应进行施工图会审、设计交底，编制施工组织设计及审核确认，组织施工人员进行技术和施工安全交底。3.打桩前应处理高空和地下障碍物。施工场地应平整处理，桩机移动的范围内除应保证桩机垂直度的要求外，还应考虑地面的承载力，施工场地及周围应保持排水畅通，以保证施工机械正常作业。材料设备材料设备《基坑支护型灌芯式大直径现浇混凝土薄壁筒桩施工工法》采用的机具设备主要为筒桩施工设备，具体如下：1.筒桩施工设备主要包括桩架和成孔器，成孔器的关键设备是中高频振动锤。

2.不论采用何种形式的桩架，必须满足桩长、桩径、振动锤的形态和装载重量及其稳定性的需要，接地压力应满足地基承载力的要求，并且要求移位机动性强，调整位置和角度方便，此外选择桩架时还要考虑地面坡度等因素。

3.成孔器包括：中高频振动锤、夹持器、出泥孔、环形桩尖、内管、外管、混凝土受料槽、环形空隙等部件。

4.振动锤型号的选择应满足下列要求：1）选择合适的振动锤往往是工程顺利进行的关键，考虑的因素是多方面的，包括发动机的功率偏心力矩、振幅、振频、吊重、拔桩力、振动力、土壤性质和埋深等。其中振动力和最低可接受振幅是两个最关键的因素。2）各种类型的土质对最小振幅要求有所不同，在砂质的土体中，振动造成的液化程度较高，要求振幅比较小，只需要3毫米。在黏土中，由于土体会跟随桩壁运动，振幅要求达到6毫米才能摆脱土体。在理想的情况下，如在水下的砂质土体中振幅只需要2毫米。质量控制质量控制《基坑支护型灌芯式大直径现浇混凝土薄壁筒桩施工工法》的质量控制要求如下：一、工程质量标准1.工程施工须符合《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008、《混凝土结构工程施工质量验收规范B-2002、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99等有关规定。2.施工允许偏差项见表4。

二、质量保证措施1.桩身质量检测：1）筒桩施工后，应现场开挖检查桩顶质量，可在成桩14天后开挖暴露桩顶，观察筒桩的壁厚和成型情况。2）桩身完整性检测：采用低应变检测，不得少于总数的30%。3）筒桩承载力检测：采用单桩静载荷试验检测筒桩承载力，检测数量由设计结合具体工程确定。2.质量控制措施：安全措施安全措施采用《基坑支护型灌芯式大直径现浇混凝土薄壁筒桩施工工法》施工时，需采取的安全措施是：1.认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。2.施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善布置各种安全标识。3.各类房屋、库房、料场等的消防安全距离做到符合公安部门的规定，室内不堆放易燃品；严格做到不在木工加工场、料库等处吸烟；随时清除现场的易燃杂物；不在有火种的场所或其近旁堆放生产物资。4.筒桩的机械设备定期按设备维修保养制度进行维修保养。5.筒桩沉桩时，非操作人员应离机20米以外。6.压桩时，应按桩机技术性能表作业，不得超载运行。操作时动作不应过猛，避免冲击。7.氧气瓶与乙炔瓶隔离存放，严格保证氧气瓶不沾染油脂，乙炔发生器有防止回火的安全装置。环保措施环保措施采用《基坑支护型灌芯式大直径现浇混凝土薄壁筒桩施工工法》施工时，需采取的安全措施是：1.成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有防火及废弃物处理的规章制度，做好交通环境疏导，充分满足便民要求，认真接受城市交通管理，随时接受相关单位的监督检查。

2.将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。在施工现场四周设置一封闭的围墙及大门，将现场与外界隔离。

3.对施工中可能影响到的各种公共设施制定可靠的防止损坏和移位的实施措施，加强实施中的监测、应对和验证。同时，将相关方案和要求向全体施工人员详细交底。

4.在现场出入口处设置汽车冲洗台及污水沉淀池，对开出车辆进行冲洗，做到车辆不带泥砂出场。安排工人每天进行现场卫生清理，做到整洁有序，无污水、污物出口畅通、不积水、不发臭、不污染周围环境，从根本上防止施工废浆乱流。

5.效益分析效益分析《基坑支护型灌芯式大直径现浇混凝土薄壁筒桩施工工法》的效益分析如下：1.钻孔灌注桩从抗弯矩角度考虑，断面中心部位混凝土起作用可忽略不计。筒桩以最少的材料获得最有效的结构效应。在相同混凝土用量的情况下，圆筒形结构比圆柱形结构具有大得多的外表面积，具有大得多的惯性矩，作支护桩使用时，抗弯强度会高出很多。

2.筒桩利用高频液压振动锤施工，只要不入岩，筒桩可在任何恶劣地质条件下成桩。又由于成桩时桩身混凝土处于高频振动状态，使混凝土分布更均匀密实，确保了桩身质量。

3.如果利用配有降噪动力箱的高频液压振动锤施工筒桩，可完全满足城区施工对振动及噪声的限制，可较好的满足施工时的环保要求。

4.与钻孔灌注桩相比：节省混凝土用量约25%、节约钢筋用量约35%，无泥浆污染、桩身混凝土质量可靠、施工速度快，工程造价低。而且钻孔桩施工给环境带来严重污染，泥浆处置又是城市桩基施工的一个难题，每方土的泥浆处置费高达60-70元。从上述方面可见，钻孔桩存在严重的材料浪费问题，而现浇混凝土薄壁筒桩正能克服上述缺点，无泥浆处置又节省材料；施工速度提高几倍，且更有效保证桩身混凝土质量，真正使桩基设计、应用达到优化的目标。应用实例应用实例温州巴黎锦苑工程位于温州市江东路与汤家桥路西南角，地下二层，地上22层，建筑面积约4200平方米，基坑占地面积约4300平方米，基坑深约10米，该地区基坑范围内土质为淤泥质粉质黏土，且软土层较厚，基坑围护采用大直径现浇混凝土薄壁筒桩Φ500@200（壁厚200加一道钢筋混凝土内支撑支护，工程于2004年5月开始施工围护桩，至2004年11月份完成地下部分施工，与钻孔灌注桩加二道钢筋混凝土内支撑相比，无泥浆及噪声污染，工期效益及经济效益显著。

杭州丰银大厦位于拱墅区祥符镇，丰潭路和萍水东路交叉口的东北角，建筑面积约平方米，地下3层，地上20层，基坑面积约7800平方米，基坑深约12米，该地区基坑范围内土质为淤泥质粉质黏土，基坑围护采用大直径现浇混凝土薄壁筒桩Φ500@2400（壁厚200加一道钢筋混凝土内支撑支护，如图11.3所示，工程于2007年5月开始施工围护桩，至2007年12月份完成地下部分施工，与钻孔灌注桩加二道钢筋混凝土内支撑相比，无泥浆及噪声污染，工期效益及经济效益显著（图3、图4）。

上海新时代商业广场工程位于上海闵行区龙茗路平吉路口，为地下一层（人防），地上4-7层大卖场商业建筑，建筑面积平方米，基坑占地面积平方米，基坑深度9米（人防顶板上