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德国宝峨一次桩尖FDP工法施工 狭窄空间高效环保施工

http://www.cm.hc360.com2018年06月11日09:05 来源:慧聪工程机械网T|T

    高效、环保、节能已成为当今国际基础施工行业的技术发展方向。如何避免使用泥浆、尽可能少使用混凝土、在有限的工作时间(每天8-10工作小时,每周工作5天)、有限的工作场地内迅速完成施工任务、最大程度降低噪音和震动,已成为摆在业主、设计和承包商面前的重要课题。

    下面的视频,是一台宝峨BG28H钻机在德国一个仅有96平米面积(8米x12米)的场地内,采用一次桩尖FDP挤土桩(FullDisplacementPile)工法,迅速完成了直径440毫米、10米深的桩基施工,地层以粘土为主,每条桩平均钻进时间15分钟(含插入钢筋笼的时间),混凝土灌注时间2分钟。这一施工方法的成功应用,针对上述课题给出了完美的解决方案。

德国宝峨一次桩尖FDP工法施工

德国宝峨一次桩尖FDP工法施工

    宝峨FDP挤土桩工法是指借助于钻机强大的扭矩和给进力,将挤土钻头钻入地下,把钻头所占据的空间部分内的土体挤密到周边区域(见下图),并在提钻的过程中同时灌注混凝土的方法。钢筋笼的插入方式分为两种:后插入法和一次桩尖法。上述视频中的方式,即为一次桩尖法,即挤土桩钻头带有一次桩尖,当挤土桩钻头钻达设计深度后,钢筋笼从钻杆内部下放,并将一次桩尖砸落,然后将钻杆和钻头提起并灌注混凝土,这种方式可提升钢筋笼下放的垂直度及效率,确保钢筋笼插入到设计深度。    

图为采用钢筋笼后插法施工的挤土桩

图为采用钢筋笼后插法施工的挤土桩

图为采用一次性桩尖施工的挤土钻具,最大直径可达710毫米

图为采用一次性桩尖施工的挤土钻具,最大直径可达710毫米

图为在挤土钻杆内下放钢筋笼

图为在挤土钻杆内下放钢筋笼             

    采用挤土桩工艺进行桩基施工,具有以下优势:

    由于挤土桩挤密周边土体的效应,桩的侧摩擦力得到显著提升,从而增加了单桩的承载力、减少桩的沉降量,增加安全系数。在满足同等的设计荷载条件下,采用挤土桩工艺成桩,可以对桩长、桩径进行优化,从而减少工程造价。

    如图1,宝峨公司在工地现场采用不同成桩方式进行桩基施工,最终所得到的桩的载荷—沉降曲线对比数据。

    挤土桩施工过程中无需泥浆护壁,因此减少了泥浆制备、使用、废弃环节,使得桩基施工更加简单,降低了场地要求,并节约了人力、弃浆的成本。

    挤土桩施工效率高,施工过程比较安全。

    采用挤土桩工艺进行施工,浇注混凝土的充盈系数一般均在1.0-1.03之间,严格控制施工的成本。

    挤土桩施工过程中,对钻头采取的是回转和加压的方式,几乎没有振动,从而不会对周边建筑产生影响。    

图1三种成桩方式载荷——沉降曲线对比

图1三种成桩方式载荷——沉降曲线对比

图1三种成桩方式载荷——沉降曲线对比

图1三种成桩方式载荷——沉降曲线对比

    挤土桩工艺可以适用于比较广泛的的土壤环境,从软的有机质土,到粘土、砂层及卵砾石层,只要是土壤可挤密的,一般SPTN<30或CPT<10MPa的地层均容易实现。此外,通过使用带螺旋钻头的挤土钻头,可嵌入一定深度不可挤密的困难地层。

    挤土桩工艺施工的步骤如下:钻机定位——下钻、挤土——到达设计深度——提升挤土钻头、同时浇注混凝土——插入钢筋笼——移位至下一根桩,如图2。     

图2挤土桩施工顺序步骤

图2挤土桩施工顺序步骤 

    宝峨公司早在多年前就已经对挤土桩进行了深入的研究,并且将宝峨钻机设计为能够满足挤土桩的施工需要,即钻机不仅需要提供足够大的扭矩、加压力和起拔力,同样还要有一个能够抵抗较大反扭矩的结实的钻桅。目前所生产的BG系列旋挖钻机和RTG系列多功能钻机都是可用于挤土桩施工的理想的钻机。这些钻机均配置了先进的智能控制辅助系统,驾驶员可以通过简单的触摸屏输入参数、查询和打印各种施工参数,使得施工做到真正的可控性,提高施工质量和效率。

    特别是宝峨FDP挤土桩施工技术,可以通过其钻进工程中监测出的“阿尔法”值,判断地层的承载力,如通过“阿尔法”值判断桩已达到设计承载力,则可以不必再钻进,反之则需要继续往下钻,直到桩基达到设计承载力。施工完成的挤土桩形成与地层实际情况相符的“长短桩”,而不是统一深度的桩基,即确保了所有的桩都达到设计承载力,又可以很大程度地节约材料。(如图3)    

图3“阿尔法”值的应用

图3“阿尔法”值的应用

    采用以上系列宝峨钻机进行施工,标准挤土桩的最大钻孔直径可达620毫米,使用钻杆和钻桅加长节时最大深度可达30.5米。使用一次性钻尖的挤土桩施工最大直径710毫米,使用钻杆和钻桅加长节时最大深度为30米。由于挤土桩单桩承载力较大、施工效率高、节约成本,因此在许多国家得到了大量的应用。

图为在净空高度仅有7米的空间,宝峨钻机施工完成510毫米直径一次性桩尖挤土桩,桩深18米,桩数量350根,18小时可完成12根桩。

图为在净空高度仅有7米的空间,宝峨钻机施工完成510毫米直径一次性桩尖挤土桩,桩深18米,桩数量350根,18小时可完成12根桩。     

图为宝峨挤土桩工法应用在马来西亚吉隆坡基础桩工程项目上,开挖出来的桩基(左图)及桩底(右图)的情况。

图为宝峨挤土桩工法应用在马来西亚吉隆坡基础桩工程项目上,开挖出来的桩基(左图)及桩底(右图)的情况。 

    2007年起,宝峨的挤土桩技术即已第一次在中国应用(如下图)。随着这种高效而环保的工艺的逐步推广,更多国内施工中的难题将得以解决,许多项目可以采用更为经济和环境友好的解决方案,从而节省大量宝贵的资源。    

施工现场

施工现场

责任编辑:任立

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