液壓振動錘設(shè)備目前在樁基礎(chǔ)的施工當中已經(jīng)廣泛應(yīng)用,尤其在打拔鋼板樁當中更為常見,實際上液壓振動錘的另外一個廣泛應(yīng)用就是做管樁,尤其適合打各種鋼管樁,液壓振動錘設(shè)備配合旋挖鉆機完成全護筒施工以及咬合樁施工,在國外發(fā)達國家以及中東一些國家的鉆孔灌注樁是不允許泥漿護壁的,因此大部分旋挖鉆機打孔時需要下全護筒。隨著中國對于環(huán)保以及成樁質(zhì)量的控制,全護筒工法正越來越多的得到推廣,當然液壓振動錘設(shè)備也被更多地和旋挖鉆機一起應(yīng)用在樁基礎(chǔ)施工當中。
一、鉆孔灌注樁:
在樁基礎(chǔ)當中的樁一般分為鉆孔灌注樁和預(yù)制樁兩種,目前在中國鉆孔灌注樁所占的比重約為70%-80%,其中一部分由旋挖鉆機完成,一部分由正反循環(huán)鉆機施工,旋挖鉆機成孔在中國一般采用泥漿護壁的方法,但在發(fā)達國家這種工法是被禁止的,發(fā)達國家或者中東一般采用全護筒(又稱貝諾特,BENOTO)工法施工。
旋挖鉆機施工一般需要下護筒,根據(jù)地質(zhì)情況的不同,下護筒的長度也不同,其中如果遇到特助地層時,需下全護筒來做護壁。
二、護壁方法:
旋挖機施工時一般采用泥漿護壁,但在打孔的前幾米一般需要下設(shè)鋼護筒來保證孔的導(dǎo)向和垂直度。施工時護筒的主要作用是:一般旋挖機在打孔時,需要埋設(shè)護筒,埋設(shè)護筒可以準確定位、鉆孔導(dǎo)向、保護孔口、以及防止地面石塊掉入孔內(nèi),隔離孔內(nèi)孔外表層水,保持泥漿水位(壓力),防止坍孔;樁頂標高控制依據(jù)之一;防止鉆孔過程中的沉渣回流;保持孔內(nèi)水位高出施工水位以穩(wěn)定孔壁。根據(jù)護筒的長度和地質(zhì)情況,打拔護筒有一下方法:
?。ㄒ唬?、旋挖機動力頭自壓法
(二)、護筒驅(qū)動器法
一般超過10m的鋼護筒,對垂直度又有嚴格要求時,一般采用需要旋挖鉆機連接護筒驅(qū)動器輔助下護筒,一般國產(chǎn)旋挖鉆機很少配備護筒驅(qū)動器,護筒驅(qū)動器一般國外的寶峨、土力、卡薩閣藍地等品牌旋挖機根據(jù)需要可以選配護筒驅(qū)動器;國內(nèi)的目前山河智能、金泰等廠家的旋挖機也可以配備護筒啟動器。但如果地質(zhì)過硬,或者護筒的直徑超過2米,一般護筒驅(qū)動器就很難發(fā)揮其作用了,另外由于護筒驅(qū)動器自身能承載的扭矩和加壓力有限,(孔直徑每增加10cm,需要旋挖機增加100噸米的扭矩)所以護筒驅(qū)動器在地質(zhì)過硬的地層很難發(fā)揮作用,同時也很難拔出護筒。
設(shè)備圖片:
?。ㄈ┩跈C錘下護筒:
(四)、振動錘、搓管機方法:
當旋挖機遇到淤泥質(zhì)、含砂層、地下水含量高、喀斯特地貌時則可能會采用全護筒的方法來施工,鉆孔灌注樁當中下全護筒的方法就成為全護筒工法,又成為貝諾特工法。
貝諾特(Benoto)灌注樁施工法也稱為全套管施工法。此種工法是利用搖動裝置的搖動(或回轉(zhuǎn)裝置的回轉(zhuǎn))使鋼套管與土層間的摩阻力大大減少,邊搖動(或邊回轉(zhuǎn))邊壓入,同時利用沖抓斗挖掘取土,直至套管下到樁端持力層為止。挖掘完畢后立即進行挖掘深度的測定,并確認樁端持力層,然后清除虛土。成孔后將鋼筋籠放入,接著將導(dǎo)管豎立在鉆孔中心,最后灌注混凝土成樁。貝諾特法實質(zhì)上是沖抓斗跟管鉆進法。做這種工法的設(shè)備叫做全套管鉆機。
工法介紹:
貝特諾灌注樁由于環(huán)保效果好(噪聲低、振動小、無泥漿污染與排放)、施工現(xiàn)場文明,在海內(nèi)外廣泛采用,我國香港地區(qū)此類樁型的市場份額約占45%,昆明、溫州及北京地區(qū)十余個工地已成功地采用此類樁型。1999年上半年,北京某工地因雜填土層(含舊磚窯場地、塊石及混凝土塊等)過厚,深度8~23m,其他樁型無法施工,結(jié)果采用國產(chǎn)品牌搖動式全套鉆機施工,歷時四個月,順利地完成976根樁,樁徑為0.8、1.0和1.2m,樁長為20~24m穿越雜填土進入老土一定深度。從2001年起,在深圳、南京、杭州及天津等地13個地鐵車站中采國產(chǎn)品牌牌全套管鉆機施工咬合樁成功地取代地下連續(xù)墻,為業(yè)主節(jié)省大量造價。
工法優(yōu)點
全套管施工法與采用泥漿護壁的鉆、沖擊成孔及其他干作業(yè)法的大直徑灌注樁的施工法相比,成孔成樁工藝方面有以下優(yōu)點:
A、環(huán)保效果好:噪聲低,振動??;不使用泥漿,無泥漿污染,施工現(xiàn)場整潔文明,很適合于在市區(qū)內(nèi)施工。
B、成孔和成樁質(zhì)量高:取土?xí)r因套管插入整個孔內(nèi),孔壁不會坍落;易于控制樁斷面尺寸與形狀;含水比例小,較容易處理孔底虛土,清底效果好;充盈系數(shù)小,節(jié)約混凝土。
C、可在各種雜填土(含有磚渣、石渣及混凝土塊等)中施工,適合于舊城改造的基礎(chǔ)工程。
D、由于鋼套管護壁的作用,可避免鉆、沖擊成孔灌注樁可能發(fā)生的縮頸、斷樁及混凝土離析等質(zhì)量問題。
施工設(shè)備
做全護筒的樁,一般可以采用搓管機、振動錘配合旋挖鉆機來完成,下面就著重介紹下搓管機和振動錘設(shè)備。
1、搓管機又稱為全套管鉆機或者貝諾特鉆機
此種設(shè)備是由法國貝諾特公司于20世紀50年代初開發(fā)和研制而成。隨后日、德、英、意等國引進和研制,截止到1997年12月,日本已生產(chǎn)搖動式全套管鉆機770臺,全回轉(zhuǎn)式全套管鉆機433臺。據(jù)日本基礎(chǔ)建設(shè)協(xié)會1993年對31家施工單位的10.1萬根灌注樁的調(diào)查,全套管工法占26%。目前在香港,各基礎(chǔ)施工公司已擁有全套管鉆機不少于300臺,成樁數(shù)的市場份額約占45%。我國于二十世紀七十年代開始引進,九十年代中期昆明一家樁工公司首先在我國開始研制MZ系列搖動式全套管鉆機,簡稱磨樁機。后來中國地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所、北京三一等公司開始研制搓管機。但由于此種設(shè)備價格較貴,在中國內(nèi)陸還沒有很好的應(yīng)用。
前景:
我國于20世紀70年代開始引進搖動式全套管鉆機,但此種設(shè)備價格昂貴,施工單位較少采用,但對于我國西南喀斯特地貌特殊地質(zhì),以及南方廣大沿海城市的樁基礎(chǔ)施工當中確實需要此種工法完成高質(zhì)量鉆孔樁;另外隨著樁基礎(chǔ)設(shè)備和工法的進一步發(fā)展,我國對于施工的安全、環(huán)保、質(zhì)量要求越來越高,全護筒工法會有很好的發(fā)展勢頭。
2、振動錘下護筒的地層適應(yīng)性和特點
地層適應(yīng)性:
對于易縮徑的淤泥質(zhì)粘土、易垮孔的松散雜填土地層、和沙層以及嚴重透水地層必須使用長護筒或全護筒護壁,一般采用振動錘下護筒。
振動錘下護筒施工步驟:用汽車吊或履帶吊吊掛電動或液壓振動錘夾持護筒,通過高頻振動使護筒周邊沙土液化,在護筒重力作用下使護筒插入土層。
振動錘設(shè)備:振動錘設(shè)備已經(jīng)在中國普及開來,在香港和臺灣,因液壓振動錘具有重量輕、噪音低、激振力大、振動小無需用電等特點在當?shù)氐玫搅藦V泛應(yīng)用;在內(nèi)陸由于設(shè)計單位沒有強行的施工標準以及施工企業(yè)考慮成本等因素,使得液壓振動錘沒有得到很好推廣,相反電錘應(yīng)用較多;對于較短護筒可以用挖機錘直接打拔(護筒一般不能超過10米),對于超過10米以上或者地質(zhì)硬的地層則需要履帶吊懸吊振動錘施工。
該方法的優(yōu)點
A、設(shè)備本身:另外液壓振動錘設(shè)備應(yīng)用起來較為靈活,除了可以用履帶吊機或者汽車吊機懸吊施工外,還可以安裝在旋挖鉆機、三支點打樁機等設(shè)備的滑軌上施工,保證施工時的垂直度。
B、是下放和起拔護筒速度快,在成孔時可用干式成孔法或天然水降低造漿成本。但在埋設(shè)開始時需注意調(diào)整護筒的垂直度
C、施工成本低:液壓振動錘設(shè)備重量較輕,可以匹配較小履帶吊機即可,如果匹配履帶吊機施工,則無需對旋挖機改裝,無需借助旋挖機液壓動力(搓管機需要安裝在旋挖機上,另外需要借助旋挖機的液壓動力)
D、施工速度非??欤刭|(zhì)適應(yīng)性極強。
E、拔樁能力強
一般通過旋挖機護筒驅(qū)動器或者搓管機下的護筒,拔樁都成為較大難題,一般來說對于6米長度的護筒,即使旋挖鉆機主卷揚和吊車合力都無法完成。但液壓振動錘設(shè)備是打拔一體化的設(shè)備,一般只要能夠打下就能拔出,原理仍然是靠振動使土壤液化來較少樁身對護筒的摩擦力;另外荷蘭ICE的液壓振動錘設(shè)備有原廠經(jīng)過反復(fù)拉力和耐耗實驗檢驗過的橡膠塊,保證設(shè)備本身的最大靜拔樁力;對于打入地下時間很長,地質(zhì)特殊的地層荷蘭ICE還可以提供兩錘并聯(lián)使用的方案,使拔樁力增加兩倍。(來源:荷蘭ICE液壓振動錘公司)
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