软土地基基础工程新技术.ppt

1、上海振中机械制造有限公司 邹宗煊 2015年1月于厦门,全国软土地基学术交流会 软土地基基础工程新技术,目录一.前言二.TRD工法三.免共振双套管快速拔桩工法四.三位一体矩形工字形沉管取土灌注支护桩工法五.双套管取土潜孔锤嵌岩灌注桩工法六.双套管砾石层成孔后注浆灌注桩工法七.超深水泥土预应力管桩植桩工法八.双套管取土地连墙工法九.双套管取土定向挤密扩底桩,一、前言 我国沿海、沿江经济发达地区都有大片的软土地基，在一个城市里，常出现土的物理性质越差,地价越高,其上建的楼也越高，柱网间距也越大。所以，针对我国差异性极大的软土地基，针对不同土层、不同建设目的，介绍以下8种不同产品，用以满足特定地质或

2、基础工程的需要。,等厚水泥土搅拌地下连续墙TRD工法机,上海振中机械制造有限公司 日本三和机材株式会社,联合制造,Trench cutting Re-mixing Deep wall method -TRD工法,目 录,（一）发展历史 （二）工法介绍 （三）工法比较 （四）施工视频,上海振中机械制造有限公司 www.zz-,（一）发展历史,1.1 发展起源 TRD机是90年代由日本企业联合开发而成，94年始在日本国内的工程建设中得到推广使用。至98年，已累计完成成墙面积300，000m2。同时，TRD机在美国、新加坡等发到国家的工程建设中也得到了广泛使用。,TRD机在日本施工,上海振中机械制造

3、有限公司 www.zz-,（一）发展历史,1.2 国内应用 中国于2005年引进TRD机及施工工法，目前在江苏、辽宁等华东、东北地区已得到一定程度的推广及使用。 下图为我公司生产的TRD机在江苏淮安现场施工。,上海振中机械制造有限公司 www.zz-,（一）发展历史,1.2 国内应用 中国于2005年引进TRD机及施工工法，目前在江苏、辽宁等华东、东北地区已得到一定程度的推广及使用。 下图为我公司生产的TRD机在江苏淮安现场施工。,上海振中机械制造有限公司 www.zz-,（一）发展历史,1.3 设备特点 （1）高经济性。采用电动马达驱动方式。 （2）高精度性。步履式主机底盘，可实现优质的直线

4、性、垂直性施工。 （3）高稳定性。整机地上高度不超过13m。,上海振中机械制造有限公司 www.zz-,（二）工法介绍,2.1 工法原理 利用可连接、拆卸的链锯式刀具箱竖直插入到预定土层，然后沿水平方向移动切割、搅拌。链条带动刀具上、下回转运动，在地下挖出窄而深的沟槽，同时注入水泥浆，形成真正意义上的地下连续墙。,上海振中机械制造有限公司 www.zz-,（二）工法介绍,2.2 结构组成 该设备由主机和刀具箱两大部分组成。 2.2.1 主机结构：,立柱,动力系统,驾驶室,底盘，有履带式和步履式两种,动力头,上海振中机械制造有限公司 www.zz-,（二）工法介绍,2.2.2 刀具箱外形及结构,

5、上海振中机械制造有限公司 www.zz-,（二）工法介绍,2.3 施工示意图,1、完成主机架设,2、将刀具放置到预先开挖地孔内,3、主机横移,移动,上海振中机械制造有限公司 www.zz-,（二）工法介绍,4、连接刀具后提升,5、主机移动,6、切削开始，并可设置下一个切削刀具,移动,7、重置2-6工序。,上海振中机械制造有限公司 www.zz-,（二）工法介绍,2.4 工法特点 2.4.1 施工时稳定性好，高 度低，不易发生设备倾倒。,12.8m,上海振中机械制造有限公司 www.zz-,（二）工法介绍,2.4.2 成墙深度深，最大可成地下连续墙深度达60m。 2.4.3 适应土层广泛，控制

6、系统可根据土层、砂砾层、硬 质花岗岩层等不同地质调节切 削速度，达到最佳成墙效果。,卵石层切削现场图,上海振中机械制造有限公司 www.zz-,（二）工法介绍,2.4.4 筑成的墙体垂直精度高、无接缝、连续等厚度。 2.4.5 可在筑成的墙体 内插入“工”字钢芯材，作 为承重墙、挡土防漏等其 它使用。,等壁厚 可插入工字钢芯材,上海振中机械制造有限公司 www.zz-,（二）工法介绍,2.5 适用范围 堤防、护岸工程的基础加固、防渗处理； 建筑、隧道竖井等基槽开挖的止水、挡土； 垃圾处理场等地下构筑物的地下止水、隔水墙； 做成格子状的墙，作为地基加固和液化防治对策 其它地基工程（如腐植土层的地

7、基改良）。,上海振中机械制造有限公司 www.zz-,（三）工法比较,3.1 工法定位,上海振中机械制造有限公司 www.zz-,（三）工法比较,3.2 工法对比,上海振中机械制造有限公司 www.zz-,（三）工法比较,3.2 工法对比,上海振中机械制造有限公司 www.zz-,三、免共振双套管快速拔桩工法 该工法施工设备简单，通用性强，能拔除预制方桩、沉管灌注桩、预应力管桩及部分钻孔灌注桩，具有快速、高效、无泥浆、低成本、不留后续盾构施工隐患，利用双套管起拔优势，将30m桩长，大于140T的荷重减少一半以上，降低作业难度，还将断桩、桩尖一管打尽。,现状：常用的清障拔桩方法有全回转钻机拔桩法

8、和冲水拔桩法。 全回转钻机拔桩法对易产生桩径不均匀的钻孔灌注桩有独到作用，即对施工中孔壁有坍塌或大肚子灌注桩来说，十分适用。 但对拔除其他预制方桩、沉管灌注桩、预应力管桩，该设备价格过高、施工效率较低、拔桩费用高。在拔桩过程中，设备会对地面产生数百吨反力，如地基基,础不牢固，对施工安全和质量都有很大的影响，因此，在拔桩区域的场地，需要全部采用钢筋砼硬化。,冲水拔桩法是将大于旧桩桩径的钢管，用振动锤振入土层后，在管内用大量高压水和高压空气，将桩周土体冲释成泥浆，用泵抽出排放，再由人工下到孔内焊接桩帽或套上钢丝绳后拔桩。该方法施工成本较低，效率较高。但由于有大量泥浆污染，使旧桩位烂泥化，无法将旧桩

9、孔密实回填。我国东部或沿江软土地基的城市，地下水位在地面下1-2m，盾构机穿越这些泥水竖井区，便会出现涌水、涌泥、地面塌陷和周边建筑物沉降、开裂等事故。,免共振双套管快速拔桩法（专利2010101268372 ） 适用桩型为预制方桩、沉管灌注桩、预应力管桩及部分钻孔灌注桩。适用地层除巨厚含漂石的卵砾石层外的各种土层。该工法施工速度高于其他拔桩工法，施工成本较低、无泥浆污染，拔桩后预留外套管护壁，回填低标号水泥土胶结杂填土，充分保证旧桩孔土体密实无孔隙充水，又能让盾构机轻松通过后期强度不高的回填孔。旧桩长小于20m，一台班可拔6根以上，旧桩长大于20m，一天可拔4根以上，对斜桩、断桩与桩尖均可“

10、一管打尽”。,原理 工法利用免共振电振动锤，将直径大于旧 桩径的双套管振沉入土层中，钢管长度等于或超过 桩长1m，内外钢管间间隙1-2cm, 钢管下沉时，内外 钢管的间隙会被0.5-1.5m高的土堵塞，土塞的高度 因土质而异，而其余数十米长的内外管间隙均为空的，在静拔内管时，内管只有下端土塞的静摩阻力，提拔重量为振动锤、夹具、内管及管内桩与土重量，减少了钢管与土层摩阻力，即起吊负荷减少了一半 以上。内管静拔出孔口，启动振动锤，卸去管内的 旧桩与土。,公司生产的EP型免共振振动锤是国内唯一不产生共振能用吊车起吊施工的电振动锤。EP型免共振振动锤获建设部科技进步一等奖，并列为建设部科技成果推广转化

11、指南项目。日本建设省（现国土交通省）对该系列机型进行了测试评估，列为新技术推广使用产品。产品的最大特点是利用液压控制偏心变换装置，实现“零”启动、“零”停机及在运行过程中从零至设计最大值间任意无级调节偏心力矩。,工法亮点：,克服了带偏心力矩启动和停机时产生的共振，防止了由共振产生的噪音和对其它设备零部件产生破坏现象的发生；启动负荷比常规振动锤小三分之一，还可以在机器运行过程中方便自如地调节偏心力矩，以适应不同的土层的沉拔桩要求，从而达到理想的沉拔桩速度；,内外钢管间1-2cm间隙在下沉时，会被0.5-1.5m高的土堵塞，内管其余部分无土塞，这样，大幅减少了起吊重量；遇到斜桩，吊车悬挂的振动锤、

12、夹具、内外管在定位器控制下会沿倾斜的旧桩跟进；设备通用性高，汽车吊、履带吊、桩架均可使用；,用钢管护壁，回填低标号水泥土浆(泥浆泵输送冲钻孔废弃泥浆掺3%425水泥)胶结杂填土，保证旧桩孔回填的充填体物性强度低，且密实无孔隙渗水，保征盾构机轻松通过，降低后续施工成本。,施工步骤 ： 清理桩头：挖去硬壳层，清理出桩头，并探测出旧桩倾斜角度。,起吊双套管：用吊车吊免共振振动锤，并通过夹具将长度超过旧桩长的双套管振入土层中。,振沉双套管：用吊车起吊免共振振动锤，并通过夹具将双套管振入土层中。,静拔内管卸桩:变换夹桩方式，静拔出内管，启功振动锤，管内土与旧桩被振落。,回灌水泥土浆：从低强度水泥土浆池中

13、，用泥浆泵向套管内泵入水泥土浆加杂填土。,工程实例嘉兴某工程拔除16m桩长377沉管灌注桩(图1-7)，工程要求连桩尖一并拔出，有2个施工队因达不到要求而退出。工程场地土层为:1层：杂填土，厚1.3m；2层：粘土，黄灰色，软塑状态，平均层厚1m；3层：淤泥质粉质粘土，黄灰色灰色，流塑状态，平均层厚2m;4层：粘土，灰色，软塑状态，平均层厚3.8m;5层：淤泥质粘土，灰色，流塑状态，平均层厚9m;6层：粘质粉土，灰色，稍密状态，平均层厚4.3m；,。,1.起吊双套管,夹双管 内管套在外管里， 夹桩器夹住内外管,夹桩器夹紧,内外管间隙10-20mm,旧桩、断桩清除,振沉双套管 旧桩进入内管,静拔内

14、管,振动内管排桩,2.挖松地表硬壳层,3.启动振动锤振沉双套管,4.静拔内管,5.振动后卸掉的素混凝土桩与土,6.振动后掉下的上段钢筋混凝土沉管灌注桩与桩周土,7.振动后掉下的桩尖,四.三位一体工字形沉管取土灌注支护桩工法,众所周知 当基坑主动土推力一定时，工字形矩形桩比圆 形桩省40%钢筋和25%的混凝土。 如只比圆形桩省25%钢筋和10%的混凝土，工 字型支护桩将比圆形桩桩长下延25%，支护更 安全可靠。 地面上建筑的梁的受力模式与支护桩一样， 但没有人会设计圆截面的梁，就连古建筑也没有 圆木梁。,如今，软土基坑的被动土加固区、支护桩与止 水帷幕各自为阵，三者间余留的淤泥质软土的 变形足以

15、让基坑变形量超过预警界限。现将三 者相互咬合，消除了软弱土的残留与变形，三 位一体构成立体框体架构，对控制坑中土体上 隆与坑外土体滑动十分有利。,矩形加翼工字形截面桩的特点： 在矩形钢模管底部的截面长边上焊接钢凸边与 截面短边端齐平，矩形模管内灌入砼上拔钢模管 时，加翼钢凸边长度0.8米的上拔滑移距离的护 壁作用，和砼重度远超出土的重度，在钢模管内 砼自重压力作用下、钢模管上拔与管内砼下落同 步，确保管内砼完全充填钢凸边随模管上拔滑移 瞬间钢凸边留出的空间而形成工字形截面，施工 时要控制钢模管内灌入砼的液面高度，使管内砼 的自重压力足以克服土体的恢复回弹力，钢凸边 随模管上拔滑移为全桩长范围、

16、即成全桩长工形 截面灌注桩。,施工流程: 在矩形外管下端焊翼板，翼板高度0.8m； 振沉带翼板双套管至支护桩桩底标高； 静拔矩形内管至孔外振动缷土； 吊放钢筋笼； 灌注混凝土; 振拔矩形外管。,矩形加翼工字形支护灌注桩截面：,矩形加翼工字形支护灌注桩常用标准 型钢模管为300800工形截面为600800， 型钢模管为350900工形截面为750900， 型钢模管为4001000工形截面为8001000， 矩形工字形干取土支护灌注桩工形截面 计算内力与截面配筋 例:300800、 350900型支护灌注桩配筋计算：,五.双套管取土潜孔锤嵌岩灌注桩工法 适用于上部为软土、砂、砂砾石层，桩端进 入8

17、0MPa坚硬岩石，或含漂石卵石层。采用桩 身上部土层成孔，用免共振双套管沉管桩机完 成，留外套管护壁，入岩或含漂石卵石层成孔， 用长螺旋钻杆连接潜孔锤凿岩成孔，流水作业， 较整桩采用潜孔锤施工，单桩能耗降低35-45%。,施工流程: 振沉双套管至硬岩附近； 静拔内管至孔外振动缷土； 置潜孔锤至孔内凿岩至设计标高； 吊放钢筋笼; 灌注混凝土； 振拔外套管。,57,振中桩机助您筑实基础,静拔内管 排土,潜孔锤 凿岩,移潜孔锤 放钢筋笼 注混泥土,振沉双管,土层,岩石层,静拔套管 成嵌岩桩,遇到硬塑老粘土层措施,内管下端加焊内衬圈，“土塞”情况不易发生,内衬圈,振动内管排土 移动桩架或吊车使内管移开

18、外管口； 开动振动锤振动，将内管里的土在振动状态下不断从内管里倒出,直到全部土被倒出。,内管土层被倒出,振动锤振动,振动上拔外管,钢管拔出,振动锤振动,完成桩体,用夹柱器夹住钢管，开动振动锤振动； 振动状态下将钢管拔出，同时完成了桩的做成。,本工法与回旋钻机或冲孔钻机施工相 比，具有桩底无沉淤、桩身质量可靠、无 泥浆污染、承载力高、施工速度快、造价 相同，与整根桩使用潜孔锤钻机施工，成 本低。,六.双套管砾石层成孔后注浆灌注桩工法 本工法是为了适应含有厚-巨厚砂层、或卵砾石 层的桩基工程而开发的新的成桩工法，该工法具 有无泥浆污染、施工安全，桩身质量可靠，无桩 底沉淤，单桩承载力高，成桩速度快

19、，施工成本 低于冲孔灌注桩,800径桩长15米，静载极限值 800-1000T。,施工流程: 在双套管下端加焊破卵石与块石的合金钢刀环圈； 树立桩架并吊升免共振振动锤及双套管； 振沉双套管进入卵砾石层至设计标高； 静拔内管至孔外振动缷卵砾石； 吊内管重新放入外管内； 吊车放入带2根注浆管的钢筋笼； 灌注水下混凝土： 振拔内外管； 混凝土达到一定强度后，按规范进行后压浆。,砾石层、卵石层,外管下端焊接加强圈，振动时加强圈将卵石挤开或击裂，同时防止砾石、卵石卡在内外管间,加强圈,起吊双套管,振沉双套管,静拔内管 下沉到标高深度后，停止振动； 变化夹桩方法使夹桩器仅夹住内管； 开动卷扬机使振动锤在无

20、振动状态下上拔内管，直到完全拔出。 由于内管里的卵砾石与内管内壁间的静摩擦力作用，使内管里的土在静拔内管时不会被倒出。,卵砾石随内管一起拔出,外管标 深位置,夹柱器夹住内管无振动上拔,将钢筋笼吊放外管里，灌注混凝土，直至设计标高。待混凝土达到一定强度后，按规范进行后注浆。 也可将已排空泥土的 内管重新放在外管里， 将钢管笼插入内管里， 灌注混凝土。,内、外管,插入钢筋笼,灌注混凝土,七.超深水泥土预应力管桩植桩工法 适用地层为深厚软土层，具有施工中无泥浆 污染，造价适中和承载力高的优点。施工设备为 双速大扭矩水泥搅拌钻机，能够以20-40转/分钟 的高转速充分搅拌土体，保证将水泥土抗压强度 达到2MPa。国内现行以14-16转/分钟的三轴水 泥搅拌桩机施工的水泥土抗压强度均小于1MPa。 可分为两种植桩法。,施工流程 双套管取土，预留植桩产生水泥土上涨空间; 双速大扭矩水泥土搅拌钻具从外管底部慢速 向下部土层深搅进持力层，再快速向上搅至孔底; 振插预应力管桩于外管中的水泥土中。 水泥土桩径800-1200，深度80m。 目前，国家行业标准水泥土复合管桩基础 技术规程和水泥土劲性复合桩技术规程规 定桩长小于