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多节三岔挤扩灌注桩(DX桩)技术

发布时间:2009年10月12日 点击数: 字号:
研究起止日期:   成果水平:  
成果第一完成单位:   项目负责人:  
成果主要完成人员名单:   成果验收日期:  2013-02-25
成果体现形式:   研究形式:  
知识产权形式:   应用情况:  
知识产权内容:  
第一完成单位情况:  
转让意向与范围:   推广形式:  
成果简介

1DX桩的主要特征

1.1基本原理

DX桩是在预钻(冲)孔内,放入专用的三岔双缸双向液压挤扩装置,按承载力要求和地层土质条件在桩身适当部位,通过挤扩装置内外活塞杆的相对运动带动三对等长挤扩臂对土体进行水平向挤压。一次挤扩形成3岔形夹角120°上下对称的扩大楔形腔,或经n次(n为同一水平面上的转位挤扩次数)挤扩形成上下对称近似双圆锥盘状的扩大头腔,成腔后提出挤扩装置,放入钢筋笼,灌注混凝土,制成由桩身、扩径体共同承载的混凝土灌注桩。

DX桩的扩径体不仅增大了桩身端承面积,同时对周围土体产生挤密作用,充分发挥桩身、扩径体与土体的共同承载作用,因此,DX桩可较大幅度的提高单桩承载力。

DX桩的扩径体有多种形式,根据承载力的需要和地层的土质情况,可以组合形成多种桩型,譬如多节3岔灌注桩、多节3n岔灌注桩(n为挤扩次数)、多节承力盘桩及多节承力岔与承力盘组合的桩。承力岔可以增加桩的整体刚度、可作为承受竖向承载力的补充、可增加桩对水平荷载的抗力(设置在桩身上部较硬的土层中),在某些地层中,可能由于挤扩的次数较多而容易引起塌孔,若改为设置承力岔,挤扩次数大为减少而更能保证承力腔体较好地成形,不坍塌。

1.2技术特点

DX桩技术可靠、承载力高、质量可控、节能环保、技术成熟,具有较高的科学性和突出的创新性,达到国际领先水平”。

2适用范围

DX可作为高层建筑、桥梁、一般工业与民用建筑及高耸构筑物的桩基;可在粘性土、粉土、砂土层、强风化岩、残积土中挤扩承力盘,也可在卵砾石层的上层面挤扩成盘,更适宜在粘性土、粉土或砂土交互分层的地基中使用。DX桩的桩身直径4001800mm(可根据需要合理选择成孔和挤扩承力盘机具),承力盘直径与桩身直径之比(扩大率)为1.84.5,桩长最大可达31.5m(长螺旋钻成直孔时)及65m(旋挖钻机成直孔时)。

但以下土层不得作为承力盘(岔)的持力土层:(1淤泥及淤泥质土层;(2松散状态的砂土层;3)可液化土层;4湿陷性黄土层;5大气影响深度以内的膨胀土层;6遇水丧失承载力的强风化岩层。

3效益分析

(1)山东某电厂 DX(2)和直孔桩方案的效益比较,单桩竖向承载力提高525KN,总桩数减少241,混凝土总方量减少5472m3,总造价节约近320万元,节约率为32.3%

(2)武汉市某大厦 DX(4)和直孔桩方案的效益比较,单桩竖向承载力提高1741KN,总桩数减少206,混凝土总方量减少1647m3,总造价节约近100万元,节约率为43%

(3)天津某商务楼 DX(3)和直孔桩方案的效益比较,单桩竖向承载力提高1756KN,总桩数减少655,混凝土总方量减少6629m3,总造价节约近370万元,节约率为28.5%

(4)河北某桥墩桩基 DX(4)和直孔桩方案的效益比较,桩混凝土总方量减少39%,承台混凝土方量减少35%,泥浆排放量减少39%,每墩桩基(半幅)总造价节约36%

与普通灌注桩相比,在相同桩径、桩长的条件下,DX桩只要增加一道工序,承载力就可以提高75%150%,总桩数减少35%50%,整体基础工程费用显著降低,比普通灌注桩节约造价15%30%,同时也可节约承台及连梁混凝土用量。DX挤扩灌注桩抗拔力与稳定性也优于普通灌注桩,通过近200例的施工实践可以看出DX挤扩灌注桩比普通的钻孔灌注桩节约桩基础造价在20%以上。采用DX挤扩灌注桩可节约20%50%砼,减少泥浆排放量30%,环境效益十分可观。另外,DX挤扩灌注桩可缩短工期1/3左右。我国每年桩基工程按1000万根约计工程造价200300亿人民币,若1/3采用该技术,每年可节约1530亿元人民币,可产生巨大的经济效益和社会效益。

4技术发展前景

近年来陆续发明了“旋挖挤扩钻机及其工法”(专利号:ZL2006 2 0149080.8),“多节挤扩螺旋沉管桩的装置及其工法”(专利号:200510000029.0)和“梯度挤扩装置”(专利号:200420121950.1)。这些专利设备扬长避短,有效解决了现有桩工机械施工难以解决的问题。

1)旋挖挤扩钻机HDX06-25型具有以下优势:1,它集钻、扩、清孔功能为一体,成盘、成孔质量好且效率高;2,解决了灌注桩孔底沉渣清孔困难的问题;3,有效解决硬土中扩孔的难题,扩大了适用范围;4,克服了以往施工泥浆大量排放造成的环境污染;5,实现了成孔、成盘的实时监测,变隐蔽工程作业为可控作业;6,克服了挤扩成孔造成的局部缩径问题;7,实现了安全施工,并能大量节约人力和建筑材料。这些设备的研发,完全符合当前桩工机械的发展方向,即工厂的构件化、现场的模具化。

2)“多节挤扩螺旋沉管桩的装置及其工法”的特点是:对于桩径小、承载力要求不高,需大面积进行地基处理的工程,该设备利用管壁上安置的螺旋叶片,将一部分土排出地面,这时的桩成为部分挤土、排土桩,有效地解决了挤土效应问题。它还能通过旋扩臂形成多个扩大型腔,从而完成具有多节扩大头的挤扩沉管灌注桩。该桩具有施工效率高、质量好,造价底、环保等突出特点。

3)“梯度挤扩装置”能有效解决大直径多节挤扩桩的扩孔问题,原来无法挤扩的硬土层也可进行挤扩承力盘腔,从而使单桩获得更高的承载能力。