浅谈工程机械化与地基基础施工

【摘要】最近几年随着我国工程建设领域规模的不断扩大，特别是一些重大工程的相继开工建设与竣工，基础施工领域也出现了许多新的施工方法，与之相配套的新的施工设备也得到了前所未有的发展与创新。如深基坑工程与施工设备、筒桩技术与施工设备、大直径钢管桩钢护筒工程与施工设备、全套管施工方法与施工设备、砂桩技术与施工设备、软土地质的旋挖钻机施工技术设备等等。

【关键词】建筑工程机械；基础施工；挖掘机；旋挖钻机

【正文】

工程机械化与地下连续墙施工法

1、1液压导板式抓斗与地下连续墙施工

地下连续墙工法于五十年代起源于意大利，由于具有良好的防渗及承载能力，在发达国家被广泛用于大深度基坑的支护。我国近二十年来地下连续墙技术也得到迅猛发展，上海、广州、北京、深圳、天津、福州、杭州等地已在高层建筑和地铁车站等数百项工程中应用地下连续墙支护技术。并且地下连续墙为挡土墙兼作地下室外墙。

地下连续墙主要分为板墙式和柱列式两种，我国目前大部分工程板墙式的应用较为普遍，板墙式地下连续墙也是世界其他各国使用最多的地下连续墙，一般采用抓斗等施工设备来建造，该类施工具有以下特点：(1)振动、噪音、污染少，对周围环境影响小；(2)适用地层范围较广，可以从软地层到卵、漂石层、从风化岩到坚硬花岗岩等各种复杂地层中施工；(3)墙体质量好，墙体连续均匀，防水性高并可作为承重墙；(4)施工能力范围大，世界上最深170m、最厚3.2m、最薄20cm的连续墙，都是板墙式连续墙。

建造板墙式连续墙的施工工艺和施工设备较多，我国目前以液压导板式抓斗为主。由于液压导板式抓斗具有抓斗升降速度快、闭斗力大、挖槽能力强、施工效率高、施工深度大、成墙厚度大、成墙精度高（自动纠偏装置）等特点，所以使用量最大。

1、2多轴钻孔机与地下连续墙施工

SMW工法是利用专门的多轴钻孔机（多为三轴）就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液导入土体，经充分搅拌混合以后，再将H型钢或其他型材插入搅拌桩体内，形成地下连续墙结构，将其直接作为挡土和止水结构。该工法取代原有的钻孔灌注桩和止水帷幕的围护方法，具有施工速度快、止水效果好、工程造价低、无污染等优点，是一种极有推广前途的施工工艺。SMW工法在上海、杭州、天津、南京等地区已经推广使用。

工程机械化与大直径现浇薄壁筒桩

2、1筒桩技术简介现浇薄壁筒桩技术是最近几年开发的桩基础技术，因为可大量节省混凝土、无泥浆污染、施工速度快捷、挤土效应相对较少、桩身整体质量有保证、工程造价低、设计桩径不受限制等优点，在高速铁路以及公路软地基处理、填海及码头工程、深基坑支护、普通建筑物的基础处理等方面得到了广泛的应用。大直径现浇薄壁筒桩，其外径一般在Φ1000～Φ2000之间，壁厚为150～200，利用内外两层钢管，底部装有预制的环形桩尖，用振动锤将钢管打入地下，然后在两钢管之间插入环形钢筋笼，振拔的同时浇注混凝土，形成一个薄壁筒形桩体。由于预制的混凝土桩尖有一定角度，在沉管过程中，土不是被挤向周围而是挤入内管中，所以桩的挤土效应较小，但是桩具有两个摩擦面，桩的承载力有着显著的提高。2、2施工机械介绍筒桩的施工设备主要是大型振动锤（电动、液压），现有的电动振动锤由于功率小，振激力小，噪声大，一般被用于郊外软土地区施工直径相对较小的筒桩。对于直径较大、地质条件复杂以及城区的施工则难以满足。而利用高频液压振动锤进行筒桩施工，就能发挥振动沉桩的优势，又具备高频液压振动锤所特有的大功率、大振激力、大拔桩力、振动波及范围小等优点。同时高频液压振动锤还具有体积小、重量轻的特点，性能相近的情况下，高频液压振动锤的重量大概为电动锤的50％。由于筒桩施工时需要两个大直径的内外钢管，桩管重量远大于通常的振动沉管，再者拔桩阻力也特别大，所以筒桩施工还需要型桩架。

大直径钢管桩、钢护筒工程与施工机械

近年我国有数座大型的跨江跨海大桥在开工建设，比如长江苏通大桥。这些大桥的主要工程就是基础施工，一般桥墩采用大直径大深度钢管桩作为基础，最大的钢管桩直径达到1.6m，长88m。施工机械设备主要是打桩船和大吨位柴油锤、大吨位液压锤。如上海工程机械厂生产D160、D180柴油锤，荷兰IHC公司进口的液压锤。大桥主桥墩由大直径混凝土灌注桩组成的群桩作为基础，如苏通大桥最大桩的桩径2.8m，桩深达120m；杭州湾大桥最大桩的桩径3.0m，桩深122m。在水上施工的大直径灌注桩必须先将大直径钢护筒沉入水中并入土一定深度。如苏通大桥钢护筒直径2.85m，长度69m，重量120t，入土深度35m；杭州湾大桥钢护筒直径3.1m，长度52m，入土深度30m。

苏通大桥和杭州湾大桥打入钢护筒采用是浙江振中工程机械有限公司生产的2台DZJ200可调偏心力矩电动振动锤，和美国ICE公司生产的2台V360液压振动锤；武汉天兴州公路铁路两用大桥沉设钢护筒采用的是美国APE公司的两台400B液压振动锤，待钢护筒沉设完毕，再在护筒上搭建平台进行钻孔施工，所用钻机主要是郑州勘察机械厂、河北新河新钻有限公司、武汉大桥机械厂、南京钟升公司等生产的大直径动力头式和转盘式钻机，采用气举反循环工艺进行钻进。

4软土地区旋挖钻机施工技术与施工机械

旋挖钻机因为其效率高、污染少、功能全，在国内外的钻孔灌注桩施工中得到了广泛的应用，尤其是在欧洲和日本等发达国家已经成为大直径钻孔灌注桩施工的主要机型。

最近几年，旋挖钻机及施工方法在国内逐渐被认识到，以北方地区为代表在大直径钻孔灌注桩施工中已经得到很快的普及。如已经建或在建的几项大工程：青藏铁路、奥运会主要场馆、首都机场新航站楼等基本上都是采用旋挖钻机施工为主。但是我们也应看到我国幅员辽阔，地质状况千变万化，目前单一的旋挖钻机施工钻孔灌注桩受到了一定的限制。

实际上旋挖钻机配上其他设备完全可以在该地区施工。一种方法就是旋挖钻机与套管式钻机联合作业，利用旋挖钻机本身的动力驱动套管。但套管钻机及套管本身的造价较高，目前我国的施工企业同时拥有旋挖钻机和套管钻机两种设备的还很少，将来套管钻机若能完全国产化，还是有很大的发展前途的。另一种方法就是利用我国目前已广泛使用的振动桩锤沉拔钢护筒也能实现旋挖钻机在软土地区的成孔施工。振动桩锤配上钢管夹头利用桩架或起重机沉拔大直径大深度钢管桩或钢管护筒在我国也有十分成熟的施工经验。将振动锤与旋挖钻机结合在软土地区施工已有几个工程的成功实践，如浙江大唐乌沙山电厂(宁波地区)、浙江宁波金华兰溪电厂、福建宁德电厂等，证明完全是可行的，施工效率高而成本低。

6海上振动挤密砂桩技术与施工设备

所谓的振动挤密砂桩是指利用振动锤将套管振动打入至规定土深，向套管内投入砂子，通过套管反复起拔和下压，并施以振动，使砂子被振压密实，然后形成砂桩。由于砂桩的置入，挤密了桩周围的软弱土壤，两者组成复合地基，能够增大地基的抗剪强度，有效地提高地基的承载力，防止滑动破坏。由于砂桩的排水效应，可有效加速地基的排水固结，可使沉降在较短的时间内完成。

振动挤密砂桩是一种软土地基加固技术，我国曾经在宝钢建设工程中大规模使用此技术，当时所用的振动桩锤大部分从日本进口。而海上砂桩技术最初的应用也是在日本，由于日本国土狭小，很多工程都是建在海上，如大阪关西机场等。我国海上砂桩技术的大规模应用应该讲始于2005年，集团三航局在上海洋山深水港建设中采用砂桩技术取得了显著的经济效益和社会效益。海上砂桩施工所用的设备一般是砂桩船和振动桩锤。三航局所用砂桩船大部分是从日本进口的二手船，砂桩船一般为三联或五联船，既一条船上有三到五个立柱，可同时施工三到五根桩，效率非常高。所采用的振动锤为浙江振中工程机械有限公司生产的DZJ型系列可调偏心力矩振动锤，由于该种振动锤具有零启动、零停机、无共振的特点，非常适合海上砂桩的施工，在洋山深水港工程砂桩施工中发挥了重要作用。

【参考文献】

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[2] 张航，李小谦.深基础施工技术.华东公路，2002（2）

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[ 4] 王新玲. 现代建筑施工机械化[ J] . 工业建筑, 2000, ( 9) : 45~49.