桩基础的发展已经有了很久的历史,一些很传统的打桩工艺到目前为止还是在广泛应用着,因为地质的多样性,地区的差异性,各种类型的桩还是能在不同地区得到应用,但桩基本身的发展是不断的,随着建筑的需求不断的改变,桩基础的发展也是与时俱进。目前桩基础的发展主要往以下几个方向发展:
1、桩的尺寸向长、大方向发展。
基于高层、超高层建筑物及大型桥主塔基础等承载的需要,桩径越来越大,桩长越来越长。欧美及日本的钢管桩长度已达100m以上,桩径超过2500mm;上海金茂大厦钢管桩桩端进入地面下80m的砂层,桩径为914.4mm;温州地区静压式钢筋混凝土预制桩长度已达70m以上,桩断面600×600mm2;郑州某工程反循环钻成孔灌注桩直径为1000~1100mm,桩长77.6m;厦门某大厦反循环钻成孔灌注桩深度达103m;南京长江二桥主塔墩基础反循环钻成孔灌注桩直径为3m,深度150m。
2、桩的尺寸向短、小方向发展。
基于老城区改造、老基础托换加固、建筑物纠偏加固、建筑物增层以及补桩等需要,小桩及锚杆静压桩技术日趋成熟,应用广泛。小桩又称微型桩或IM桩,是法国索勒唐舍(SOLETANCHE)公司开发的一种灌注技术。小桩实质上是直径压力注浆桩;桩径为70~250mm(国内多用250mm),长径比大于30(国内桩长多用8~12m,长径比通常为50左右),采用钻孔(国内多用螺旋钻成孔)、强配筋(配筋率大于1%)和压力注浆(注浆压力为1.0~2.5MPa)工艺施工。锚杆静压桩的断面为200×200mm2~300×300mm2;桩段长度取决于施工净空高度和机具情况,为1.0~3.0m,桩入土深度3~30m。
3、向低噪声、低污染方向发展。
筒式柴油锤冲击式钢筋混凝土预制桩虽然具有桩身质量较可靠、施工速度快及承载力高等优点,但由于其施工时噪声高、振动大和油污飞溅(三者统称为一次公害)等缺点,在城区的住宅群及公共建筑群等场地施工中受到很大限制,为此静压实钢筋混凝土预制桩施工技术在国内得到业主的青睐。
最近二十多年来,静压桩在我国软土地区(温州、武汉及珠江三角洲等地区)得到广泛应用,静压桩基础不仅适用于多层和一般高层建筑,还可用于20~35层高层建筑,压桩机的生产和使用跨进了一个新时代。湖南山河智能机械股份有限公司生产的系列静力压桩机是新型的环保型建筑基础施工设备,具有无污染、无噪声、无振动、压桩速度快、成桩质量高等显著特点,技术水平国际领先。有ZYJ(抱压式)和ZYDJ(顶压式)两大系列,20多个品种,压桩力从800~12000kN,采用静压法施工的桩长已达70m以上。实践表明,用步履式全液压静力压桩机施工开口预应力管桩(PC桩)和预应力高强度管桩(PHC桩)是桩机和桩型的优化组合,也是具有中国特色的施工工法。
国外已显现出用液压打桩锤取代筒式柴油锤的趋势。与筒式柴油锤相比,液压打桩锤具有桩锤短、噪声低、无油烟、省燃料、每一个工作循环中沉桩力持续时间长、打击力大、每一次冲击产生的桩贯入度较大等特点。
4、向攻克桩成孔难点方向发展。
以日本为例,成立由64家基础公司组成的岩层削孔技术协会,研究开发出20余种大直径岩层削孔工法,其中长螺旋钻进成孔法3种,回转钻进成孔法5种,冲击钻进成孔法7种以及全套管回转掘削孔法9种。国内也有不少单位成功地研究开发出岩层钻进成孔法及大三石层(大卵砾石层、大抛石层和大孤石层)钻进成孔法。
5、向扩孔桩方向发展。
北京地区普通直径钻孔扩底灌注桩(桩身直径0.3~0.4m,扩底直径0.8~1.2m)的静载试验结果表明,与相同桩身直径的直孔桩相比,前者极限荷载为后者的1.7~7.0倍,前者的单位桩体积的极限荷载为后者的1.4~3.0倍。大直径钻(挖)孔扩底桩具有承载力高、成孔后出土量少、承台面积小等显著优点,在国内外得到广泛运用。我国的钻孔扩底桩种类有20种以上,日本的大直径钻扩桩工法将近30种。
6、向异型桩方向发展。
为了提高单桩承载力(桩侧摩阻力和桩端阻力)国内外大量发展异型桩。广义地说,异型桩包括横向截面异化桩和纵向截面异化桩。
横向截面从圆截面和方形截面异化后的桩型有三角形桩、六角形桩、八角形桩、外方内圆空心桩、外方内异形空心桩、十字形桩、X形桩、T形桩及壁板桩等。
纵向截面从棱柱桩和圆柱桩异化后的桩型有楔形桩(圆锥形桩和角锥形桩)、梯形桩、菱形桩、根形桩、扩底柱、多节桩(多节灌注桩和多节预制桩)、桩身扩大桩、波纹柱形桩、波纹锥形桩、带张开叶片的桩、螺旋桩、从一面削尖的成对预制斜桩及DX挤扩灌注桩等。
7、向组合式工艺桩方向发展。
由于承载力的要求,环境保护的要求及工程地质与水文地质条件的限制等,采用单一工艺的桩型往往满足不了工程要求,实践中经常出现组合式工艺桩。
例如,钻孔扩底灌注桩有成直孔和扩孔两个工艺;桩端压力注浆桩有成孔成桩与成桩后向桩端地层注浆两个工艺;预钻孔打入式预制桩有钻孔、注浆、插桩及轻打(或压入)等工艺。
8、向多种桩身材料方向发展。
以灌注桩为例,桩身材料种类亦出现多样化趋势,普通混凝土、超流态混凝土、无砂混凝土、纤维混凝土、自流平混凝土及微膨胀混凝土等。打入式桩亦有组合材料桩,如钢管外壳加混凝土内壁的合成桩等。
所谓钻孔压灌超流态混凝土桩是用改装后的长螺旋钻机至设计深度;在提钻的同时,通过钻杆内腔经钻头上的喷嘴向孔底灌注一定数量的水泥浆;边提升钻杆边用混凝土泵压入超流态混凝土至略高于没有塌孔危险的位置;提出钻杆向孔内放入钢筋笼至桩顶设计标高;最后把超流态混凝土压灌至桩顶设计标高而成桩。
9、向高强度桩方向发展。
随着对打入式预制桩要求越来越高,诸如高承载力、穿透硬夹层、承受较高的打击应力及快速交货等要求,普通钢筋混凝土桩(简称R.C桩,混凝土强度等级为C25~C40)已满足不了上述要求,故预应力钢筋混凝土桩(简称P.C桩,混凝土强度等级为C40~C80)和预应力高强度混凝土桩(简称P.H.C桩,混凝土强度等级不低于C80)使用越来越多。
最近十几年来,我国管桩行业经历研制开发期、推广应用期、调整发展期和快速发展期等四个时期。以珠江三角洲和长江三角洲为基地,由南向北,由东向西,沿海沿江沿湖,向内陆地区健康而快速地发展,在产品品种和产量上均达到世界前列。具体地体现在:布局面广;产品品种与规格齐全;生产技术成熟;国产化装备和原材料完全满足生产需要;配套应用技术日趋完善;应用领域不断扩大;依靠技术进步求效益、求发展;质量意识不断强化,质量保证体系日趋完善;企业向多元化规模化发展。
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