高頻液壓振動錘施工筒樁及其優(yōu)勢分析
高頻液壓振動錘具有施工速度快、功能多、適應(yīng)地質(zhì)廣、運輸方便和環(huán)保等特點,已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外鱗板輸送機(jī)工程建設(shè)的眾多領(lǐng)域。
高頻液壓振動錘是20世紀(jì)末迅速發(fā)展起來的一種樁工機(jī)械,廣泛應(yīng)用于現(xiàn)澆薄壁筒樁施工中。它具有施工速度快、功沖擊式破碎機(jī)能多、適應(yīng)地質(zhì)廣、運輸方便和環(huán)保等特點,已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外工程建設(shè)的眾多領(lǐng)域。目前,具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的高頻液壓振動錘已經(jīng)由武漢中鐵工程機(jī)械研究設(shè)計院研制成功,并通過了數(shù)年的國內(nèi)工程施工檢驗。
現(xiàn)澆薄壁筒樁是由謝慶道教授發(fā)明的一種新型成樁工藝,單體筒樁已于2002年申請到中國個人專利,聯(lián)體筒樁也已在美國申請到個人專利并在美國華盛頓地區(qū)一工程中應(yīng)用。薄壁筒樁因其可節(jié)省大量混凝土、礦用破碎機(jī)無泥漿污染、施工速度快捷、擠土效應(yīng)相對較小、樁身質(zhì)量易于保證和工程造價低等優(yōu)點,已被越來越多的業(yè)主、設(shè)計院所和施工單位所認(rèn)可。目前,筒樁已越來越廣泛地應(yīng)用于我國的一些重點工程建設(shè)領(lǐng)域和其他基礎(chǔ)工程建設(shè)中,現(xiàn)已完成筒樁施工2.5萬多根,產(chǎn)生了非常好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
現(xiàn)澆薄壁筒樁及其特點現(xiàn)澆薄壁筒樁是指外徑800~2000mm,壁厚100~250mm,中心充滿地基土,現(xiàn)澆灌注而形成的混凝土筒形樁體。它的施工原理是利用高頻液壓振動錘將雙層鋼護(hù)筒沉入地下,向夾層中灌入混凝土,啟動振動錘拔出雙層鋼護(hù)筒,便形成了一根現(xiàn)澆薄壁筒樁。筒樁主要分為單體筒樁和聯(lián)體筒樁,單體筒樁主要用作承載樁,也可小型顎式破碎機(jī)用于基坑支護(hù);聯(lián)體筒樁主要用于具有止水功能的擋土墻。
破碎篩分機(jī) 現(xiàn)澆混凝土薄壁筒樁獨特的技術(shù)構(gòu)想是基于彌補現(xiàn)有的預(yù)制類樁、沉管類樁和鉆孔灌注樁的缺陷為出發(fā)點,因而與上述樁相比具有如下的優(yōu)勢。
1.與預(yù)制類樁和沉管類樁相比,筒樁可以減少擠土效應(yīng),保證了樁身質(zhì)量預(yù)制類樁和沉管類樁打入土層時,會產(chǎn)生嚴(yán)重的擠土效應(yīng),導(dǎo)致鄰近的已施工樁的樁身受施工樁的擠土效應(yīng)的作用而變CSJ系列粗碎機(jī)形、斷裂、錯位、上浮,使工程質(zhì)量出現(xiàn)嚴(yán)重問題,尤其是預(yù)制類樁的接頭處更易破壞而導(dǎo)致嚴(yán)重的質(zhì)量問題。與預(yù)制類樁和沉管類樁相比,現(xiàn)澆薄壁筒樁在施工過程中,原位土不是被擠向樁的周圍而是被雙層鋼護(hù)筒的內(nèi)筒套入其中,部分原位土可從內(nèi)筒溢出,減少了樁身的擠土效應(yīng),樁身質(zhì)量連續(xù)且有保證。
2.筒樁直徑可以突破限制,樁身整體剛度好由于擠土效應(yīng)嚴(yán)重,預(yù)制類樁和沉管類樁在打入過程中阻力很大,目前這兩種樁在應(yīng)用中的設(shè)計口徑局限于600mm以礦用膠帶輸送機(jī)內(nèi),而現(xiàn)澆薄壁筒樁減少了施工中的擠土效應(yīng),相應(yīng)的使樁身允許直徑擴(kuò)大,充分發(fā)揮了大直徑樁穩(wěn)定和強度較大的優(yōu)勢。同時,薄壁筒樁是連續(xù)澆注而成,樁身的整體剛度較預(yù)制類樁要好,且成樁可以全部在現(xiàn)場完成,施工方便快捷。 3.筒樁既可制成鋼筋混凝土樁,也可制成素混凝土樁,用于軟土地基處理如果將筒樁制成鋼筋混凝土樁,既可承受巨大的壓應(yīng)力,也可承受巨大的剪應(yīng)力;如果將筒樁制成強度較低的素混凝土樁,組成復(fù)合地基的增強體,除能承受較大壓應(yīng)力外,還可有效的控制土的側(cè)向變形,減少工后沉降,非常適用于高速鐵路及公路的軟土地基處理。
4.與灌注樁相比,薄壁筒樁可以大幅降低工程投資筒樁可以用較少的混凝土材ZSL大型冷礦振動篩機(jī)料獲得更有效的結(jié)構(gòu)效應(yīng)。在抗彎強度相同的情況下,單節(jié)薄壁筒樁比單節(jié)混凝土灌注樁節(jié)約混凝土40%~50%,可以大幅降低工程投資。同時,由于筒樁的外表面面積遠(yuǎn)大于灌注樁,因此,筒樁承載力要高出很多。
鉆孔灌注樁是水下澆空氣斜槽輸送機(jī)注大坍落度水下混凝土,混凝土的設(shè)計強度要高于容許強度一個等級以保證水下澆注混凝土的強度,同時所用水泥要求為水下作業(yè)專用的特種水泥,因此,混凝土灌注樁造價十分高昂。而薄壁筒樁在節(jié)約混凝土的同時,不必使用水下混凝土,這也降低了工程投資。
5.樁身混凝土經(jīng)過振動密實,強度更高筒樁利用高頻液壓振動錘施工,成樁時樁身混凝土處于高頻振動狀態(tài)沙石粉碎機(jī),使混凝土分布更均勻密實,提高了樁身混凝土強度,確保了樁身質(zhì)量。
薄壁筒樁與混凝土灌注樁施工工藝和施工機(jī)械的比較目前,在全國的基礎(chǔ)工程建設(shè)中,大量的工程是由旋鐵礦石破碎機(jī)石料破碎機(jī)挖鉆機(jī)、工程鉆機(jī)作業(yè)灌注樁或其他形式的成樁工藝來完成的。旋挖鉆機(jī)作為灌注樁的主要施工機(jī)械之一,已普遍應(yīng)用于國內(nèi)眾多的巖土工程領(lǐng)域,其性能和工藝被許多施工單位和業(yè)主認(rèn)可,在地下工程建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。在這種形勢下,高頻液壓振動錘作為新型的樁工機(jī)械,在基礎(chǔ)工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,極大地改變了傳統(tǒng)樁工機(jī)械的施工工藝。高頻液壓振動錘施工筒樁與旋挖鉆機(jī)施工混凝土灌注相比,前者存在如下優(yōu)勢。
1.成樁效能比較與一臺旋挖鉆機(jī)成孔灌注樁的速度相比,高頻液壓振動錘下沉一根鋼護(hù)筒的速度可以YK系列圓振動篩分機(jī)達(dá)到前者的幾倍甚至幾十倍,高頻液壓振動錘沉樁速度平均為4~7m/min,在地質(zhì)條件非常適合的情況下,甚至可以超過10m/min,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于旋挖鉆機(jī)成孔速度。
2.適應(yīng)地質(zhì)條件比較用于高頻液壓振動錘施工的筒樁,是全程鋼護(hù)筒護(hù)壁,除了不能進(jìn)入巖層以外,可以適應(yīng)任何地質(zhì)環(huán)境;旋挖鉆機(jī)可以穿透巖層施工灌注樁,但當(dāng)穿過沙層時容易發(fā)生旋流篩塌孔,需要做護(hù)壁,這樣,施工效率便會大大降低,施工成本也會相應(yīng)增加。
3PCL直通沖擊式破碎機(jī).環(huán)保性能比較高頻液壓振動錘施工筒樁中振感很小,如果利用配有降噪動力箱的高頻液壓振動錘施工筒樁,施工噪音可以低于75分貝,可完全滿足城區(qū)施工對振動及噪聲的限制,符合城市環(huán)保要求。同時,地面不會有地下土溢出,基本保持原狀,不會出現(xiàn)泥漿污染、噪聲和振感強烈而出現(xiàn)擾民情況。
旋挖鉆機(jī)施工時需從地底下開挖大量電機(jī)振動輸送機(jī)地下土,堆積在地面上,給施工帶來不便,遇有大風(fēng),還會有灰塵隨風(fēng)飛揚,影響周圍行人、車輛,甚至附近生活的居民。而且處置灌注樁施工過程中產(chǎn)生的泥漿是城市樁基施工的一個難題,泥漿處置費也是一筆很大的費用。
4.銷售價格比較在工作能力基本對應(yīng)的情況下,國產(chǎn)高頻液壓振動錘的售價比旋挖鉆機(jī)的售價要低廉,但從國外企業(yè)(如美國ICE公司和APE公司,德國MGF公司、KRUPP公司和寶峨公司,荷蘭PVE公司等)進(jìn)口的高頻液壓振動錘價格非常昂貴,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國內(nèi)的同規(guī)格產(chǎn)品。
5.應(yīng)用前景比較高頻液壓振動錘施工筒樁,分為單體筒樁和聯(lián)體筒樁,單體筒樁可作為公路鐵路軟土地基處理、工業(yè)和民用建筑的基坑支護(hù)、填海工程、海洋工程等,聯(lián)體筒樁可作擋水和防滲墻,如水上、海上、斜坡等;而旋挖鉆機(jī)以其優(yōu)異的性能,已在國內(nèi)的基礎(chǔ)工程建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。高頻液壓振動錘和旋挖鉆機(jī)在地下工程建設(shè)中,都具有很廣泛的應(yīng)用前景,二者可以互為補充。
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