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宁波桩基技术与桩工机械的发展与应用

钻孔灌注桩基础施工技术要点和注意事项,都在这里整理好了!
长螺旋桩在我国的发展历程,项目技术员必备干货
十分钟快速了解CFG桩的施工工艺

  宁波是海相沉积的平原,是典型的深厚软土地层,凡是工程建设均离不开桩基,而城市沿周群山围绕,留下坡积的谷地与冲积扇台地,统称山丘地基,随着国家城市化进程,建设用地由平原向山丘转移,用螺旋沉拔施工的方法可以穿越山丘地层的卵石、碎石、砾砂与不同岩质的坚岩,螺旋沉拔施工的桩型归结于下述二种类型:

  1.正转(顺时针旋转)旋拧进入土层,正转(顺时针旋转)旋拧压灌砼上拔出土层,桩孔灌满砼插钢筋笼成桩的有:

  ①.长螺旋挤压灌注桩LSP桩(Long screw pile) 。

  ②.短螺旋挤压灌注桩SSP桩 (Short screw pile) 。

  2.正转(顺时针旋转)旋拧进入土层,反转(逆时针旋转)旋拧压灌砼上拔出土层,桩孔灌满砼插钢筋笼成桩的有:

  即为带螺纹灌注桩----螺杆桩。

  螺旋沉拔施工的即为上述二种类型的桩,所述桩型的变化即为无数的桩型。

  一、螺旋压拔施工技术的来源与依据

  1.主流桩型与桩机

  锤击桩普遍用柴油錘替代蒸汽錘(不能控制落錘的髙低’,因与桩的沉入土层的阻力大小有关,阻力大跳得髙,阻力小跳得低),70年代出现振动沉桩, 80年代宁波出现了沉管灌注桩,预制方桩的静力压桩(以桩机自重为反力,最大压桩力可达600吨), 80年代末期预应力管桩替代预制方桩,一直延伸到现在如:钻孔灌注桩,锤击或静压预制桩,预应力管桩与沉管灌注桩,仍然当前主流桩型。

  随着城镇化建设向山丘地基转移,摩天楼髙度不断升高,要求桩的承载力值越来越髙,但上述主流桩型不能穿越山丘地基的厚层砂砾层、碎石层、卵石层、以及不同风化的岩层,但目前的主流桩型更嵌不了中风化以及未风化的岩层。 用拧木螺丝的方法,用螺旋旋拧压拔施工就可以穿越,结合髙压潜孔锤可以深层嵌岩,原主流桩型的钻孔灌注桩因桩孔沉渣不可避免、影响桩的承载力值,用螺旋压拔施工用后插型钢砼可以实现无沉渣施工,用螺纹桩髙的桩侧阻力使桩的极限承载力值≥桩截面极限承载力值。

  桩工机械是工程机械,又不同于工程机械,工程机械(起重、筑路、建筑、凿岩、盾构、钻探机械等)主要着重于机械的性状和质量。桩工机械不仅要着重于机械的性状和质量,而且受到地质条件、地形地貌、荷载大小,能施工的桩径与桩长等多方面的制约,桩工机械起步较晚,但发展较快,桩工机械生产企业与桩基研发企业、桩基施工企业紧密合作,德国宝峨就是不断吸收施工返回信息,不断改进成为世界品牌。

  2.桩工机械与建设工程共兴共衰

  80年代前因建设工程很少,主要生产的桩机只有几个小厂:主要生产滚动钢管行走的振动桩机与水泥搅拌桩机,有实力的机械厂也生产过中庭抱压式的静压桩机,因不适用,没有销路,市场上大量施工的液压步履多功能静压桩机都是自制桩机,仅宁波在建委登记发证的有400余台,这是无生产厂家的桩工机械可以合法应用的特例。

  90年代后工程机械(起重、筑路、建筑、凿岩、盾构、钻探机械等)快速发展,大规模的建设工程复盖到全国,欧洲的桩工机械企业因建设工程很少而发展延缓,80-90年代欧洲的桩工机械进入中国市场,如贝诺脱桩机、旋挖钻机、长螺旋桩机等就是这时间进入中国,因贝诺脱桩机不适用、价格又特贵,少数中字号施工企业有,总数仅几台,中国的工程机械企业见到商机而进入桩工机械。

  中国的房地产是建设工程的主体,房地产业调整直接影响桩工机械生产企业,只有努力走紧贴工程、管理创新、中国制造、走自主知识产权的高新发展之路,迴避房地产业的低谷、调整、迎接房地产业的复苏。

  3. 桩型研发要符合节能减排

  研究高承载力值的桩就是节省桩数、节省建材就是节能,研究无泥浆的环保桩型就是消除泥浆对城市的污染,消除泥浆进入城市排水道,目前城市积水与泥浆排放有密切的关係。

  以基坑工程采用异形支护桩技术为例,每年可节省钢材40﹪~50 ﹪,节省混凝土25﹪~40 ﹪,桩基经优化可节省建材资源30﹪~40 ﹪,节省钢材、水的等建材资源,每个城市都关注节省建材资源,就可节省千万吨可燃煤,就可减少可燃煤的二氧化碳对地球的排放,减缓地球转暖,同时也减少对大气的颗粒物PM2.5的排放污染,减少雾霾天气的比例,国家有决心要对待向贫困宣战一样对污染宣战,实现无污染的低碳经济,要从各行各业的你、我、他做起。

  4.长(短)螺旋桩的区别

  1).相同处:

  均为正转进入土层至标高,正转上抜同时对桩孔压灌砼满出桩孔,在桩孔插入钢筋笼。

  2).不同之处:

  A.长螺旋桩( Long screw pile )简称LSP桩

  ①.全桩长的螺旋钻杆底连接有压灌砼出口的钻头。

  ②.正转入土全桩长螺杆的螺叶旋转切土,须要的旋转扭矩大,正转上抜时,全桩长螺 杆的螺叶剪切土层上拔须要大的上拔力。

  ③.由螺旋钻杆正转上拔带出部分桩孔土,故称半挤土桩。

  B.短螺旋桩( Short screw pile )简称SSP桩

  ①.短截螺旋钻杆底连接有压灌砼出口的钻头,上接光管鉆杆。

 ②.正转入土仅短截螺杆的螺叶旋转切土,光管鉆杆完全脱离与土接触,须要的旋转扭矩小,正转上抜时,仅短截螺杆的螺叶挤压桩孔土层上拔须要的上拔力也小。

  ③.由螺旋钻杆正转上拔仅短截螺杆的螺叶带出桩孔土体有限,故称全挤土桩。

  5.螺旋沉拔施工的特点

  不是用锤击、静压沉桩,也不是鉆孔、冲孔成桩孔,而是拧螺栓的方式施工的高效穿越各种不同土性的土层的后插筋的灌注桩。

  (1).压灌砼后插筋

  无论钻孔或沉管成孔,先灌筑砼后再插钢筋笼的方法称为压灌砼后插筋的逆作筑桩施工,具有下述优势:

  ①.桩孔底无沉渣,有高的端阻值。

  ②.不用水下砼施工(水下砼标号不宜超过C40),可用高标 号砼 筑桩。

  ③.泵送压力砼对桩周棵粒状土的胶结作用而增大桩径,大幅度提高桩侧阻力。

  (2).用旋拧的方法穿越各层土层

  城市化进程,建设用地由平原转向山丘的坡地,荒地转移,显示地层的剖面:以卵石层,碎石层,砾砂层以及不同程度风化的岩石层,预制桩(预应力管桩,空心方桩)用锤击或静压不能穿越,钻孔桩也穿不透。

  只有螺旋压拔施工的拧螺栓方法穿越上述棵粒状土层,螺旋压拔施工旋拧的方法均能穿越上述各层土层。

  (3).正转加压旋入土层,正转压灌砼上拔使桩孔砼灌满。

  桩孔内无孔底沉渣,压灌砼的存在压力,将砼中浆液压力渗入土层,桩周固体块胶结在桩周,类似增大桩径,类似周桩侧摩阻力改变固体块之间咬错的剪切力,使桩承载力值大幅度提高,可由截面强度控制。

  除施工螺杆桩即带螺纹灌注桩,需要反转上拔以外,其它均为正转上拔。

  二. 长短螺旋挤土灌注桩

  1.国外螺旋沉拔成桩施工技术的发展

  1).螺旋沉拔成桩施工的历史:

  20世纪中叶CFA(Continuous Flight Auger)技术,即称长螺旋钻孔灌注桩。20世纪90年代SDS(Soil Displacement Screw)技术国内亦称为短螺旋挤土桩。

  20世纪80年代长螺旋钻孔灌注桩进入中国,2003年开始研究应用旋转挤压灌注桩技术。

  2).德国宝峨公司将SDS技术形成FDP技术体系

  2.长、短螺旋灌注桩在国内应用

  20世纪中叶CFA(Continuous Flight Auger)技术,即长螺旋钻孔灌注桩。枝术的来源于20世纪中叶的CFA长螺旋灌注桩技术,因长螺旋灌注桩要穿越厚层卵石层、碎石层、砾砂层进入强风化岩层,即使加压旋拧进钻能穿越,但正转上拔要能拔得出,这是螺旋挤密灌注桩技术成功施工的必要条件。国际上二十一世纪初欧洲采用短螺旋加双向挤密钻头称为SDS技术,由于中国的市场太大,20世纪90年代的长螺旋桩机至今在国内成千上万台,一碰到山丘地层如要穿越卵石层、碎石层、砾砂层,很多拥有长螺旋桩机的企业,前来招标,有很多理由说明长螺旋桩机能施工螺旋挤密灌注桩,来源于长螺旋灌注桩技术是真实的,但不能施工山丘地层的螺旋挤密灌注桩也是真实的。

  短螺旋桩 SSP (Short screw pile)短螺旋挤密灌注桩,由前述粗螺纹钻杆取短截3-4m,上接光管钻杆,下接扁形钻头,即为短螺旋灌注桩,又称SSP技术,可施工与前述2)粗螺纹钻杆的长螺旋桩相同的高。

承载力灌注桩,而有以下优势:

  1.挤土性:

  短螺旋灌注桩SSP技术为挤土桩,充分发挥正挤土效应。粗螺纹钻杆的长螺旋桩为半挤土桩。

  2. 施工动力的扭矩:

  短螺旋灌注桩SSP技术施工需要的扭矩小。

  粗螺纹钻杆的长螺旋桩需要的施工扭矩大。为改进扁形钻头压灌砼出口的门盖脱落与嵌岩的能力,粗螺纹钻杆取短截3-4m,上接光管钻杆,下接悬挂式锥形嵌岩钻头,通过齿槽结合,正转由直齿带动鉆进,反转脱离齿槽,为压灌砼进入桩孔的大门。

  3.带螺纹的灌注桩----螺杆桩

  1).同步是带螺纹灌注桩----螺杆桩施工的必要条件:

  ①.正转沿螺纹旋拧进入土层,反转沿螺纹向上旋退出,旋进与旋退均是强调沿螺纹,如果达到了,也就是实现了同步,正转沿螺纹旋拧进入土层,反转沿螺纹向上旋退,压灌砼的压力砼充填向上旋退在 土层中留下的螺纹槽,这即可完成施工带螺纹的灌注桩----螺杆桩。

  ②.实际工程不能沿螺纹旋拧进入土层,须加外压力帮助旋拧力协同沉入土层,反转沿螺纹向上旋退,因土层的土的强度支承不了螺纹的反力,只能原地旋转没有上旋退出位移,则须加外拔力帮助上旋退出了,就涉及是否均是沿螺纹的旋退?如不能沿螺纹的旋退就是无纹,桩穿越的土层有不同土名、土性、软硬、厚薄等不同组合的地层,变化无窮,无规律可循,在无法确定桩位各点土性的参数与厚度的前题下,计算机无法编程控制同步,即使局部有坚硬的土层出现带螺纹,并不表示这就是带螺纹灌注桩----螺杆桩,则计算机控制不了同步,所以国内与国外至今还没有成熟的螺杆桩施工方法,有人提出:用三D打印技术可控制同步!工程的桩基施工用打印出桩的方法能在土层内生成吗?如能生成?生成的成本须多少?,真是知易行难呀!

  ③.螺杆桩的适用条件是粘性土、粉土、饱和软土,以侧摩阻力为主的摩擦型桩地基,因螺纹嵌入土层的侧阻力是桩周土的剪切力,成倍数高于桩与土的侧摩擦力。

  2).螺纹灌注桩的成桩原理与计算:

  ①.螺纹灌注桩的成桩原理分析:

  螺杆桩技术在国内己有专业机构在研究与开发,实际应用的为螺旋挤密灌注桩,螺杆桩技术到底是指按螺杆进行施工的挤密灌注桩?还是桩身带螺纹的灌注桩?到目前为止工程上得到应用的是钢管焊接金属螺叶片的钢管螺纹桩,用于输电塔与通讯塔基础,

  在国内与国际上现场现浇的螺纹灌注桩至今尚未出现,其原因:

  ⅰ.地基土的强度足够满足支承螺纹反旋退出时的支承力,压力砼充填螺纹反旋退出过程在土层中的留下的空间,即成粗螺纹灌注桩,一般为硬可塑土层,地基土的强度足够满足支承螺纹反旋退出时的支承力,相当于拧木螺丝一样,正转旋入与反转退出,如果转数相同,旋入与退出的位移相同,称为同步。

  ⅱ.地基土中存在软土,地基土的强度不满足支承螺纹反旋退出时的支承力,反旋退出数十圈才位移一个螺距,须借用上拔力帮助反旋退出,因不能同步,则出现图3的乱纹,称为浅螺纹,实际上无螺纹。

  3).螺纹灌注桩的成桩的基本原理:

  (1)螺纹反转上退位移与外力上拔位移的同步,螺纹灌注桩的施工将螺杆与钻头加压螺旋正转沉入土层,到达目的深度,反转时理应沿螺纹向上退位移,因土的强度不能支承螺纹向上退位移,往往须加外力上抜,该上抜力始终保持旋转一圈相当于1个螺距恒速向上旋退位移,如能达到即称为同步,事实上不可能同步,基本上是乱纹的,则就是未见到真实螺纹灌注桩的原因。

  (2).泵送砼须保持足够的压力,当在土层反转M-上退位移与外力N 上拔时,瞬间砼充填土层中螺纹経过在土层留下的纹槽空间,即成螺纹砼的螺纹灌注桩。

  (3).因螺帽是强迫螺杆按旋转螺纹的螺距位移,旋拧力M 或M- 的小与外力N-或N 的大小是否适当有关,如外力过大或过小也会增大旋拧力的。

  4).螺纹灌注桩施工的强迫同步的装置

  强迫同步的装置是由厚壁钢管1对剖开焊接內螺纹2的螺毋,內螺纹2与螺杆21外螺文22相匹配,,內螺纹2刮下外螺文22泥土由钢管1留有出土口排出,由剖面A-A抱紧为螺毋螺杆强迫同步关系,通过螺杆摇开分为二半圆形螺毋,即可脫离同步。

  4.千米高建筑的桩基研究的方向

  迪拜出现了800m高的摩天楼建筑,沙特阿拉伯正在建千米高摩天楼建筑。因为目前要建造千米高的摩天楼建筑不存在仼何技术难点。中国改革开放以来,随着国家的实力不断增强,科技的高速发展,GDP的比例稳步增大,人民的富裕,城市化高速建设,在上海出现了400m高的经贸大厦、近500m高皇冠大厦,近期因中国的GDP已跃居世界第二位,随之就出现了一批如图1的摩天楼建筑,预估中国在近期将建造超千米高的摩天楼建筑。

  但中国摩天楼建筑的桩基是钻孔灌注桩,由于商品砼強制性在城市施工推广,使钻孔灌注桩的质量大幅度提高,连续积累了十余年的超长灌注桩施工经验,而钻孔灌注桩可按荷载大小与地质条件仼意调节桩径与桩长优势,是超高承载力值桩唯有可选的桩型,但桩孔沉渣与水下砼施工不可避免对承载力值有大的影响,权衡后全部选择钻孔灌注桩,也是当前的无奈之举。

  1).钻孔灌注桩存在的问题?

  ①. 钻孔护壁泥浆的污染:

无论选择用钻孔、旋挖、或冲孔施工的灌注桩,均为泥浆护壁,置换出来的废弃泥浆对环境影响严重,尤其是排至城市管网造成排水管网堵塞,排至江河造成河床淤积升髙影响排洪。

  ②.浇筑水下砼的砼强度:

  钻孔灌注桩因须桩孔泥浆护壁。桩孔内须插入导管进行水下砼浇筑,在JGJ94-2008建筑桩基技术规程规定,桩的砼强度不宜大于 C40

  ③.钻孔灌注桩的桩孔沉渣:

  桩孔沉渣即使采用压缩空气吹沉渣,结合反循环清孔,很难达到满足工程要求的沉渣厚度,从图4的Q-S曲线可知,因桩孔存在较厚的沉渣,静载试桩结果桩的承载力值不到设计承载力值的50%,须另行加固桩底沉渣方能达到表中承载力值。

  2).后插筋工艺方可消除桩孔沉渣与水下砼施工:

  摩天楼建筑的桩基须采用螺旋沉拔施工的工艺,不受地质条件的制约,能穿越颗粒状土(卵石、碎石、砾砂、砾石夾泥),能进入各种硬软质岩层,达到要求深度、压灌压力砼由桩孔底灌至桩顶,不存在桩孔底的沉渣与水下砼施工,根据粗螺纹钻杆的长螺旋桩与双向挤压短螺旋桩的实测验证,桩的承载力值由桩身砼強度控制,不受水下砼施工砼強度限止,可以采用高标号砼浇灌,但主要存在下述问题:

  ①.后插筋问题:

  钢筋笼是插不下的,须插型钢,例如焊接工字型钢,由型钢替代钢筋笼,成为型钢砼桩,型钢砼桩结构在高层建筑中有规范,而桩基工程中没有型钢砼桩,又涉及规范中问题。

  ②.施工的机械:

  双动力套管跟进潜孔锤嵌岩桩机。

  ③.≥120m螺纹钻杆及相应的桩机:

  桩入土深度须110m,施工的螺纹钻杆≥120m,南车有能施工120m的旋挖钻机,研究120m螺纹钻杆的桩机应该不是难题。

  三、双动力套管跟进施工与疑难地基的桩基

  特点:

  ①.嵌岩钻头与钢管底圆周均锒有合金旋转切削岩层的能力。

  ②.锒有合金钻头(正转)与钢模管底的圆周锒有合金的钢管(反转)各自旋钻切削岩层的同时、与钻头连接的潜孔锤在2.4Mpa(24kg/cm2)压力的高压缩空气作用下的高 速凿岩。

  ③.锒有合金钻头由螺旋钻杆(正转)将钢模管内土体旋转出土、同时又将钢模管(反转)沉入土层、使沉管取土同步进行。

  ④.全桩长均为钢管护壁的干取土(无泥浆污染)施工的环保技术。

  ⑤.护壁钢管为成桩钢模管的接长为快速插接、每个接头的上下钢模管有500px旋转位移、二个接头有1000px旋转位移、拔管前正反旋转1~2次、钢模管与土之间旋转位移使大

  桩型:部分的侧摩阻力消失,使全桩长的钢模管很小的拔力即可拔出土层。

  ①.钢管护壁超强嵌岩灌注桩的成桩方法。(发明专利)

  ②.钢管护壁超强嵌岩灌注桩的装置。(实用新型专利)

  ③.全桩长钢管护壁同步沉管与螺旋取土的灌注桩技术。(发明专利)

  ④.减小拔管阻力的快速插接的钢模管技术。(发明专利)

  ⑤.减小拔管阻力的快速插接的钢模管的装置。(实用新型专利)

  ⑥.旋压沉管与螺旋取土同步的螺纹灌注桩技术。(发明专利)

  ⑦. 旋压沉管与螺旋取土施工螺纹灌注桩的装置。(实用新型专利)

  ⑧. 钢管护壁嵌岩植入预应力管桩后注浆技术。(发明专利)

  ⑨.钢管护壁嵌岩埋入预灌砼的预应力管桩。(实用新型专利)

  ⑩.钢护筒导向植入嵌岩预应力管桩技术。(发明专利)

  1.用双旋转动力头施工的桩工机械

  1)桩机简介:

  专用桩机概况:

  国内还没有施工超强嵌岩灌注桩的专用桩机、韩国生产的上、下旋转动力头、潜孔锤、螺纹钻杆、合金钻头,但不生产桩机。

  国内开始着手配套生产将韩国提供的动力头、潜孔锤与钻具配套生产专用桩机。 准备与正在生产的有二家、温州瑞安生产的液压步履专用桩机、唐山生产的履带行走的专用桩机。温州瑞安生产厂对韩国生产的上、下旋转动力头、潜孔锤、螺纹钻杆、合金钻头,开始消化吸收后转由国内生产、己生产出产品的有潜孔锤。

  对专用桩机评述:

  与武船及山东卓力生产的螺杆桩机相比:相同的是旋压沉拔、螺杆桩机能施工的专用桩机均能施工、专用桩机独特功能:超强嵌岩、快速插接、不用后插筋工序,软、硬土层与岩层均能施工、是螺纹桩最佳施工桩机(直接将扭转力传给钢模管、不用中空穿越卡槽传递扭矩)

  2)全桩长钢管护壁超强嵌岩灌注桩; 略

  2.钢管护壁超强嵌岩灌注桩的成桩方法

  1).成桩程序图示:

   2).成桩程序说明:

  ①上旋转动力头2连接螺旋钻杆6连接合金嵌岩钻头5、潜孔锤4与锤套8从钢管1的上口插入、下旋转动力头3底的套接头7套入钢管1的上口,在设计桩位就位、校正垂直。

  ②上旋转动力头2连接螺旋钻杆6带动合金嵌岩钻头5顺时针旋转(正转)切削岩层、钢管1的底部圆周锒有合金,下旋转动力头3带动钢管1沿逆时针旋转(反转)切削岩层,螺旋钻杆6内设有高压缩空气管、在2.4MPa的高压缩空气进入潜孔锤4的凿岩施工与上下旋转动力头的旋转切削岩层联动,将钢管1送入土层达要求的深度、钻凿岩层的石屑与土体由图2钢管1的内壁与锤套8之间的空隙进入钢管1内、石屑与土体由螺旋钻杆6正转上推或间断上拔螺旋钻杆6、石屑与土体经过下旋转动力头3的出土囗9、石屑与土体从出土囗9排至地面。

  ③上旋转动力头2连接螺旋钻杆6带动合金嵌岩钻头5、潜孔锤4与锤套8拔出钢管1的上口,下旋转动力头3底的套接头7脱离钢管1的上口、检查钢管1内有否进水?有水按水下砼浇筑工艺施工、无水按正常沉管桩工艺施工,在钢管1内置入钢筋笼21、灌入砼22。

  ④下旋转动力头3的管接头7套入钢管1、下旋转动力头3带动钢管1向正转动、再反转动、消除钢管1的外壁与管壁土的粘着力后、将钢管1拔出土层、即为钢筋砼嵌岩灌注桩23。

  3)旋压沉拔钢管护壁干取土灌注桩

  3. 超强嵌岩灌注桩施工实例

  宁波西店镇科技园区的海边建造人才引进工程高楼,海涂内埋着很多无根的弧石,有的直径达9米,见图1,桩必须穿透弧石,进入下层坚硬的土层,国内没有相适应的桩工机械,采用多功能凿岩打桩机方能完成高难度工程。

  地质条件与设计要求:

  图1上层为碎石填土厚达3m~4m,以下即为淤质粘土,厚度约15m左右,由山坡滚落的弧岩直径达9米,沉入淤质粘土中,座落在低强度的软塑粉质粘土层面上,在拟建范围因土层内滚落的弧岩众多而密集,设计又无法避开弧石,桩端落在弧岩上承载 力值与变形远不能满足设计要求,必须穿越弧石与粉质粘土层,刺穿强风化岩层。进入中风化岩石层≥1m。

  强凿岩钢管护壁灌注桩的施工程序:

  ①由图1嵌岩钻头定位在设计桩位 上部动力头图带动长螺旋顺时针旋转、下部动力头带动钢外套管向逆时针旋转、同时启动高压风动使潜孔锤带动嵌岩钻头进入碎石填层、不到10分钟击穿碎石地层、至淤质粘土层、直至弧岩、凿岩的碎屑及泥土由外套管与潜孔锤之间的间隙、由压缩风作用下进入钢外套管内,由贯穿套管的长螺旋、旋转提升钢外套管内的岩石碎屑及泥土、提升到达下动力头挂布处的出土口、钢外套管内的岩石碎屑及泥土均由出土口向外排至地面、击芽直径达9米的弧岩须3小时 、继续向中风化岩层施工、直至达到设计要求的嵌岩深度终止。

  ②上、下动力头连同嵌岩钻头、潜孔锤与长螺旋均脱离钢外套管、检查钢外套管内的水位与孔底沉渣。

  ③在钢外套管内置入钢筋笼、安装水下砼浇筑的导管。

  ④在导管内灌入满足导管嵌入砼深度要求的砼首灌量、以后保证导管嵌入砼要求的深度内拔出导管。完成嵌岩灌注桩施工。

  4.山丘与填海的疑难地基的桩基施工技术

  城镇建设用地向山丘地基转移,发展海洋经济的海岛建设,填海造地向海洋要建设用地,涉及众多建筑岩土工程问题?

  1)填海造地地基:

  舟山蚂蚁岛建造船厂、小岛陆地面积不足、须将岛上岩石山爆破石方填入海中、将陆域面积扩大,近海填海造地的海域为最深达22m水深下为厚层海相沉积的淤泥质粘土、填入海中的石料大小不一、最大石料直径超出1.5m、填入石料的最大厚度达22m、均复盖在海相沉积的淤泥质粘土、填海造地的地基极不稳定,造船厂为大型工业厂房、主厂房为40m跨度、12m柱距、厂房桥式吊车的起重量为150吨、为多跨三铰拱钢冂式刚架结构、门架柱离地高度为30m、厂房柱基必须用桩基础、而选用什么桩型能穿越最大厚度达22m石料填层方能继续穿越淤泥质粘土层、进入坚硬的土层、方能满足船厂的大型工业厂房荷载的要求、穿越最大厚度达22m石料填层可选择的桩型几乎没有、宁波开地建筑科技有限公司提出只有采用引孔植桩技术可以穿越、即形成发明专利:“劈山填海高填方地基的成桩装置与成桩方法”。

  2)山丘地基:

  山丘地基的地层为卵石层,厚砾砂层,碎石层与不同风化程度的岩层,各类常规的桩如预制桩(包括预应力管桩与空心方桩)均穿越不了上述土层,而钻孔灌注桩除了冲孔灌注桩以外,上述地层也难以穿 越,即使用冲孔灌注桩施工,因成桩效率低,而且也进不了中风化岩层,过去遇到上述地基,常采用人工挖孔灌注桩,因山丘地貌,地层中常隐藏着潜流,不仅挖好的桩孔内由潜流渗入,形成桩孔内的积水,不易清除(因不断渗入),即使己浇筑好的砼的桩身,因在砼初凝前由于水流经过桩身砼,桩身砼中的水泥被水流带走,形成无水泥的砂石桩,严重影响桩的承载力值。

  5.岩孔内植入预应力管桩

  ①锥形钢桩靴:

  预应力管桩底用锥形钢桩靴焊接封底,锥形钢桩靴是由1寸钢管留洞为出桨口外套自行车内胎6中心穿过圆钢板3与三角形肋板4焊接成锥形钢桩靴。

  ②植入预应力管桩的程序:

  1)锥形钢桩靴与预应力管桩底焊接成整体,焊接前先螺纹接长注浆管2,并高出桩顶200mm。

  2)将螺纹接长注浆管2的预应力管桩沉入桩孔,当桩顶接近地面,起吊须接长的预应力管桩,将须接长的注浆管2穿入上节管桩内,将注浆管2接长,再对准上下节桩的管口,焊接成整桩。

  3)同上将预应力管桩接长达要求桩长,注浆管2同时接长至地面。

  4)注浆量每桩水泥用量1t~1.5t,水灰比0.5~0.6,掺水泥重量的3﹪~ 5﹪波美度的32度的水玻璃,注浆完毕,回收旋出注浆管。

  5)植入的预应力管桩可靠承载力值:

  植入岩孔内的预应力管桩与岩石周壁以及桩周土之间的空隙使桩的侧摩阻力完全消失,通过桩底后注浆填实桩周的空隙,使植入的预应力管桩不仅有可靠承载力值,而且可达到植入桩截面承载力控制。

  四、宁波是桩工机械生产企业的最佳研发基地

  1.宁波的桩基研究与施工的历史

  1).宁波的深厚软土地基上的桩基研究:

  中国桩基研究原本就是薄弱点,中科院的、省部级的地基研究院、所均是研究土性为主,重视攺变土性与地基处理,而忽视见实效的桩基,因市场经济均转向市场,更无人去研究桩基,国內没有专职研究桩基(桩型、桩机与施工)的机构,高校中没有一家有模型桩实验室,大规模城市建设须求被动的研发下述内容:(无时间详述只能点到为止)

  ①饱和软土地基的系列沉管灌注与质保体系

  打破软土施工沉管桩的禁区,从研究保证管內砼足量自重的单桩质量、相邻桩砼初凝前与后的桩距、消除挤土沉桩超静孔隙压力叠加的施工程序,跑桩复压对每根桩检测的质保体系,80-90年代所有的工地均在打沉管桩,最高每年用桩量达百万根,按质保体系施工的未出现一项质量事故。

  ②深厚软地基的干取土灌注桩

  全桩长钢管护壁,筒式取土装置取出干土,是软土地基上施工的“贝诺脱”桩,钢管接长处可有0.2米的伸缩位移,使上节钢管由静摩阻力转化为动摩阻力,有效减小拔管阻力,桩底可扩底嵌岩。

  ③软地基上基坑工程异形支护桩与干作业地下连续墙

   基坑工程的支护桩是目前均是圆形截面,是承受侧向土压力的受弯构件,采用最优受弯截面特性的矩形截面、 T形截面、 工形截面可节省钢材45% 、节省砼30% 、降低造价25%。

  干作业地下连续墙:薄壁墙的厚度0.2m--0.55m由挤土施工完成,一般墙的厚度0.6m—1.2m干取土施工,无接缝。

  ④短螺旋桩的SDS技术

  锥形嵌岩钻头或短截粗螺纹钻杆、齿形结合,正转直齿带动钻尖入土嵌岩、反转自行脱离挂在钻头上,脱离处为压灌砼进入桩孔的钻头接光管为施工短螺旋桩的SDS技术。

  2)宁波拥有可供收购的专利:

  ①为什么要收购?不自己开发申报索取?

  为什么德国宝峨要收购比利时专利、美国专利成为宝峨的系列技术呢?宝峨是否缺人才?缺技术?、都不缺!为什么采用收购的方式呢?一则:是慧眼见到专利真实的价值,二则:马上可得见效快,其三:不是用人力资源的高成本编写而成的、而是从施工实践中从灵感构思创新而来,具有可操作性与实用性?

  ②专利是保护创新构思的法律:

  不是应用技术,如将创新构思经孵化后有可能成为法律保护的应用技术,所以

  专利本身无价值,有可能 仅是一个创新构思,则就一文不值,也有可能成为市场上热门的应用技术,则其专利的价值是连城的价值。

  ③收购专利的风险性?

  因专利的价值难定存在收购的风险性?例如赌石,须切开可知,专利须经孵化验证。赌石风险大,赌着一夜暴富、赌失一落千丈。收购专利可视作无风险的,收购的专利経孵化后为实用技术,可成为企业主要财源,论价值是连城的价值,收购的专利不成,可作企业资质升迁用。

  ④上市的公众公司专利能体现企业的成长性。

  ⅰ.每个专利的孵化、技术的应用性、专家对孵化技术的评审都可以讲成长性的故事。

  ⅱ.每一项孵化后的专利技术可以推广至全国,在各地组建分公司,同时将桩机销向全国。

  3)温岺是桩基施工之乡

  ①温岺打桩的历史简介:

  温岺紧邻宁波,尤其是温岺的横河乡、新河乡因山多地少进城打工者为多,主要从亊土方施工与起重搬运工作,温岺人的勤劳与聪慧最早进入静力压桩,70年代宁波建造解放桥,要在江上打桩,温岺横河乡的陶东宝带领温岺人在水施工应用船的自重为反力将预制方桩静压进入土层,这是国内第一根静压桩,从此自制桩机开始有静力压桩施工,随着改革开放,深厚根软土上建房首先要有経济可靠的桩型,桩州70年代后期的夯扩桩不适用宁波软土,1981年出现第一根在饱和软土地层施工的国内第一根静压振拔沉管灌注桩,接着出现静压扩底桩、组合桩等,静压施工预制方桩,为控制桩进入持力层深度,按设计压桩力的大小控制施工,确保桩的承载力值。

  ②温岺人自造桩机打桩进入全国:

  温岺人自造桩机,底盘上安装三角塔架与卷扬机在钢轨上走木船,后来是走钢输,到90年代为液压步履。当时没有桩工机械的产品,有几家生产走滚筒的振动桩机,也有生产中庭抱压式静压桩机因不适用也买不起,自制的适用(说明桩工机械生产商与实际应用之间的重要性),压桩力由100顿逐渐发展到600顿,大多配上压力传杆装置,适用静压、锤击,适用打预制桩、沉管桩、干取土桩,塔加前倾可吊重物的多功能静压桩机,因市场流动,向全国发展,北进黑龙江、膜河,西进昆明,东面宁波、福州、厦门等均留下.温岺人的足跡。

  仅在宁波施工的自制多功能静压桩机不少于400台,自制工程机械可以施工是唯一的特例,原因是没有桩工机械生产企业生产多功能静压桩机。

  ③展示多功能静压桩机施工与相关桩型:

  ④宁波的地质条件适用于多桩型开发。

  宁波是海相沉积的典型的软土基,沿周群山围绕的山丘地基。

  ⑤宁波的科研与施工企业:

   A.研发企业:

  ⅰ.浙江华展工程研究设计院 桩基研发中心 孔清华 教授级高工 手机:13777072002

  主要是满足设计要求的建筑桩基研究

  iii.宁波开地建筑科技有限公司,总经理:孔超 手机:13008950333

  主要从事建筑岩土工程技术研发与创新。

  B.施工企业:

  ⅰ.浙江欣捷基础工程公司总经理:洪灵正手机:13805863768

特色施工:粗螺纹钻杆的长螺旋挤密灌注桩即LSP技术,旋挖扩底桩。

  ⅱ.宁波坤德创新岩土工程公司 董事长:张楚福 手机:13780001616  总经理:吕美东 手机:13655747474

  C.特色施工: 双向挤压灌注短螺旋桩的SSP技术,高抗拔力锚杆。

  ⅲ.温州长城宁波分公司 总经理:谢仁良 手机:13857852100

  特色施工:双动力套管跟进潜孔锤高速嵌岩。

  2.系列未孵化短螺旋桩的应用技术:

  系列未孵化应用的短螺旋桩 SSP技术

  城市化进程建设用地向山丘坡荒地与靠山坡地进展,需要大量适用上述地基的成桩技术与桩工机械,目前在国内活跃的技术,主要是彭桂皎先生的粗螺纹钻杆的长螺旋挤密桩技术与刘 钟教授的双向挤压短螺旋挤密桩技术,为下述短螺旋桩技术开发留出空间,因为短螺旋桩可充分发挥挤土的正效应,可减小施工扭矩。

  特点:1.鉆头由鉆尖与带粗螺纹的钻身组成,是由齿糟相接,正转齿糟的直齿传递扭力钻入土层,反转沿齿糟的斜齿上滑脱离,即攺正转上拔,脱离口为压灌砼进入桩孔的大 门,而鉆尖却悬挂在钻头的底部,不会再产生门盖打不开或门盖脱落的现象。

  2.锥形底的钻头可镶嵌合金成为浅层嵌岩的短螺旋桩 SSP技术。

  图1至图6短螺旋桩

  图1:粗螺纹钻杆取短截3-4m,上接光管钻杆,下接齿槽接带钻尖的悬挂式钻头,即 为短螺旋桩Ⅰ型SSP技术。

  图2:光管钻杆外套短截带粗螺纹3-4m钢管,下接齿槽接带钻尖的悬挂式钻尖,即为 短螺旋桩Ⅱ型SSP技术。

  图3:光管钻杆外套短截带粗螺纹3-4m钢管,下为正螺纹,上为反螺纹,下接齿槽接带钻尖的悬挂式钻尖,即为双向挤压的短螺旋桩Ⅲ型SSP技术。

  图4:带粗螺纹的锥形底悬挂钻尖的钻头,上接光管钻杆即 为短螺旋桩Ⅳ型SSP技术。

  图5:带粗螺纹的锥形底悬挂钻尖的钻头,安装潜孔锤,上接光管钻杆引侧管绕安装潜孔锤进入空室即为嵌岩的短螺旋桩Ⅴ型SSP技术。

  上述这些都是山丘地基的质量稳定高承载为值桩的最佳桩型,可惜国内还没有。

  2)履带式振动桩机---ZYB工法机

  可施工的专利桩型:

  A.用于基坑工程的异形截面支护桩

  ①.矩形加翼呈T形沉管灌注桩

  ②.矩形加翼呈工形沉管灌注桩

  ③.干提土(干排土)工形(T形)截面支护桩

  ④.预制钢筋砼工形支护桩

   ⑤.双模管互导干提土地下连续墙

  ⑥.挤土施工双模管互导薄壁地下连续墙

   ⑦.干提土矩形咬合地连墙

    ⑧.圆形干取土咬合支护桩

  B.用于软土的地基处理---刚性桩复合桩基  十字(Y形)截面振动沉管灌注桩

  C. 基坑工程围护的桩与墙

  3.桩工机械生产企业拥有研发基地的优势

  1)前述众多的成功技术与新的须要孵化的专利:

  ①.成功的产品来自研发基地贡献,尤其是桩工机械需要按研发、施工、改进、定型四步骤进行,德国宝峨本身就是施工企业发展桩工机械生产企业,它的产品实用可靠立足于公认的世界品牌,近来欧洲建设少了,所以新的产品也不多了,桩工产品与建设密切相关的。

  ②.桩工机械生产企业是由工程机械生产企业进入桩工机械的,大多数均来自实力浓厚的上市公司,上市公司的黑马是企业的末来、成长性,将前述众多的成功技术与新的须要孵化的专利遂个进行,使股民天天听到鼓舞投资公司的故事,对企业树立信性。

  2)传播节能环保的慨念:

  所涉桩型都是高承载力值而无泥浆的环保施工技术,所述的长、短螺旋桩均能达到按桩截面強度控制的承载力值,1根桩相当于1.5-2根桩的承载力值,基坑工程的异形支护桩大比例节省钢筋与砼,长、短螺旋桩減少桩数,均是大比例节省建材资源,就是节能。

  因省建材资源的钢铁与水泥均要用可燃煤生产的,1吨可燃煤燃烧产生向地球排放的2吨二氧化碳气体,可延缓地球转暖作贡献。

  3).向桩基施工企业提供创新技术:

  桩基施工企业是桩工机械生产企业的用户,桩工机械生产企业有责仼、有义务向用户提供创新技术:

  A.深基坑工程的总承包公司。

  B.专利技术为支撑的创新桩基公司

  C-1.建立建筑岩土工程专家决策机制

  C-2.专利技术孵化的二个平台

  以专利技术为支撑的桩基公司的成功点介绍

  国内以专利技术为支撑桩基的公司成功的経验是做好市场?如何做市场?,

  陶 义:是80年代中期引进长螺旋桩,因是压灌砼后插筋施工,有可靠质量和髙的承载力值在国內北方应用取得了好效益,以深挖埋藏地下的黄金为题在报刊上作过报导,改革开放初期是公有制为主导,是靠媒体做市场向全国作了推广。

  黄继忠:河北建工学校的老师,发明沉入土层的钢模管內填碎砧块,重錘夯击在土层中形成扩大的碎砧球体,加固桩端持力层土,在钢模管內置入钢筋笼、灌满砼振动拔出钢模管成桩,1998年获建设部重点推广成果,编号建科9811。

  因支助5万元给建设部科技发展中心,发展中心发文至全国各省市建设厅,推广此技术,给一次钱发一次文,在全国有数百个推广点,有近百个分公司,产值达数十亿元,有了钱请专家编规程,改名为“载体桩技术”,是以金钱购买的用权力做市场。

  刘 钟:中冶集团建研院“双向挤压灌注桩”技术与比利时专利钻头形状相同,中冶集团将“双向挤压灌注桩”列入国家科研项目,在全国有30余个推广点,它的模式是以科研项目做市场。

  彭桂皎:海南螺杆桩研究椎广中心,椎广的“螺杆桩技术”的专利与国家工法在全有40余个椎广点,宁波有一家基础公司也购买了“螺杆桩技术”,该技术是施工带螺纹的灌注桩,因末介决同步性问题,施工不了带螺纹的灌注桩,只能当粗螺纹鉆杆的螺旋桩,螺旋挤密灌注桩﹙不受保护的常规桩﹚,通过专家出面,专家提供讲台称专家协肋做市场。

  4.实地观摩施工与样机的基地,将桩机销向国内外。

  1).基地成为实体管理型企业:

  ①.基地选择市场需要的知识产权技术

  条件:ⅰ.附合国家节能减排的技术政策的技术。

ⅱ. 业主能节省造价、企业能利润最大化的技术。

ⅲ.质量稳定可靠、可控,低风险的技术。

ⅳ.机械化程度高,施工效率高的技术。

  ②.基地组建高科技的管理型公司

  重点抓ⅰ.符合上述条件实施孵化施工。

ⅱ.孵化施工成功可作现场示范,结合桩机看样货。

ⅲ.组织专家对技术施工与检测的评审与指导。

  ⅳ.通过各学术讲台将技术推广至全国,施工企业可作企业布点。

  ③.做大做強对公众的上市的集团公司影响。

  ⅰ.能代表集团公司的发展潜力,体现企业的成长性、高科技。

  ⅱ .天天有故亊讲保持股价稳步上升。

  ④.达到上述各条己具备上市公司条件,可以申请创业版上市。

  2)创新技术展示的目标  根据宁波基地的条件可按下述实施:

  ①.异形支护桩研究课题是由浙江省建筑设计研究院,宁波市坤德创新岩土工程有限公司、宁波开地建筑科技有限公司三方合作的科研项目。

  ②.科研组争取在基坑工程中实施预制钢筋砼工形支护桩、挤土型工形沉管灌注桩、干提土型工形沉管灌注桩三项技术。

  ③.宁波市冶金勘察公司通过创新技术展示,可以得到“干提土工形灌注桩的施工工法”。

  ④.宁波市坤德创新岩土工程有限公司通过创新技术展示可得:

  ⅰ.拥有知识产权的异形支护桩的创新技术,增大科技利润。

  ⅱ.从中国冶金研究院转让得到的承压式锚拉技术的应用,

  对承压式锚拉技术全面的检验。

  ⑤.浙江省建筑设计研究院主要从培养人才与科研获奖考虑多些。

  ⑥.宁波开地建筑科技有限公司主要将众多专利技术通过展示,实现专利技术的孵化,成为须求技术的社会生产力。

  3).孵化施工成功可作现场示范,结合桩机看样定货:

  桩工生产企业的桩机产品最关心的是场销路,在技术上己经孵化为实用技术,又观摩现场施工,听到了专家对技术的评审,看样定货数量大增,彭桂皎与刘钟也是用此形式做市场,一次销售意向定货达百台。

  5.小结:桩工机械企业最需要什么?

  桩工机械企业最需要什么?最需要创新的构思与设想。

  桩工机械企业由仿造走向中国制造,中国创造,具有创新的自主知识产权的桩机,就要知道当前建筑岩土工程的前沿技术的构思与设想,今天就算是一次了结吧!

  1).施工带螺纹灌注桩---即螺杆桩的強迫同步装置:其构造见图。

  ①.国际国內还没有能够施工带螺纹灌注桩的技术与桩机,按图1所示的強迫同步装置控制同步的构思与设想,就是一个螺母能对半可分可合的机械联系,成为控制螺杆同步位移的装置,生产厂将它研发为产品,安装在桩机上,成为螺杆桩施工的专用桩机,这即是中国创造,具有创新的自主知识产权的桩机。

  ②.带螺纹灌注桩适用于粘性土、粉土、软粘土地层,桩的螺纹旋嵌入土层,桩的侧阻力是土的剪切力,远大于土的摩擦力。

  ③.桩机+旋转动力头+同步装置=螺杆桩的专用桩机

  2).超干米摩天楼桩基的施工桩机

  ①.须用后插筋压灌砼工艺施工

   ⅰ.可消除桩底沉渣,大幅度减小压缩沉降。

   ⅱ.消除水下砼施工,可采用高強度砼,使身砼的压缩減小。

  ②.桩机具有120米深的能力,桩径≥1米。

   ⅰ.桩机的高度适中,粗螺纹钻杆≥120米长,为避免穿过旋转动力头的钻杆过长失稳,施工时由吊机吊着粗螺纹钻杆的顶端施工。

   ⅱ.要施工桩径≥1米,旋拧压拔进入土层≥120米,这是动力头的大小、外加压力与拔力的大小,是能力问题?对于桩工生产厂不是问题,是否有兴趣是最重耍的。

   ⅲ.适应土层千变万化的桩机,如要进入岩层就要安装中空潜孔锤,国内还没有中空潜孔锤,留给桩工生产厂的另一个念想。

  ③.超千米建筑就在近3-5年。

  ⅰ.建造超千米建筑鼓舞国人士气、中国人可以扬眉吐气、真正站立起的意义大于建筑的实用意义,3-5年必然会出现超千米建筑。

  ⅱ.研究超千米建筑桩基迫在眉捷,不知桩工生产厂有否兴趣?。

  3).桩机的整机生产---双动力套管跟进潜孔锤嵌岩桩机

  ④.施工的钻头与成桩程序:

  4).光伏太阳能供电车研发与生产(略)

  5).系列未孵化短螺旋桩的应用技术:

  6).基坑工程围护的桩与墙

  岩土工程是经验与实践性的学科,是以介决岩土工程中的问题为目标,是体现创新性、实用性的应用技术,能直接见到建材用量变化与财富效应,与国民経济密切相关的而被学术界忽视,技术创新和自主创新并不是高不可攀,从部分实例介绍可知,技术创新就在我们身边,关键是思想上有创新意识和责任感,深入工程实践,积累工程经验,用活所学的专业知识和基础理论,有无数创新题材须我们去发掘,为创新型社会作出贡献。

贴近工程是基础,反复实践为经验,

经验升华为理论,贡献体现在创新,

人舍我取为大智,人取我舍为大勇,

试问魅力在何方,创新学科在岩土。

责任编辑:刑事辩护的目的在于说服法官