中国国际新型桩与深基础技术培训总结报告2014

（第三届）

参与专家学者：沈保汉教授、 王梦恕院士、江欢成院士、王卫东教授、李建中教授（）。

报告通过主题演讲、学术交流、展览及工程案例实地参观等模式深度剖析了国内外桩基础领域前沿科技和各种桩基工程难题的解决方案、桩与深基础工程技术最新发展、工程安全及工程管理、工程信息化方面的科技成果等多方面内容。具体如下： 1、新型桩技术研发

国内外现有桩型近300余种，常见桩型依据分类标准不同可分为：端承桩、摩擦桩（按承载力分）；挤土桩、非挤土桩、部分挤土桩（按挤土模式）；钻孔灌注桩、预制桩（按桩身形成模式）等。

有些桩型因为环保要求、施工效率、桩基承载力及施工成本等原因而渐渐失去市场，如：冲击钻正循环成桩（施工效率低下、泥浆污染严重、震动大，但是施工机械成本低，每台大约20万左右）、锤击式混凝土预制桩（噪声大、桩头质量和垂直度不易保证）等；

也有些桩型因为施工效率高、环境污染少及承载力高等原因市场份额正逐年增大，如：植入桩（承载力高、环境污染少）、全回转全套管桩（无泥浆护壁污染、地层及桩径适应范围广、较泥浆护壁承载力高20%以上，但施工成本较高）、中扩底扩及各种异型桩（承载力高、各异型桩可根据各工程具体要求进行单独设计）；

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本次报告出现的新桩型有我国高校、企业自主研发，也有自韩日台引进的新桩型，这些桩型都经过了实际工程的检验，是今后国内外桩基设计及施工的发展方向。

1.1埋入式管桩

1.1.1具体内容（详见“高承载力埋入式管桩”PPT）

为了消除一次公害（振动、噪声和油污飞溅）和挤土效应或少量挤土效应，日本从20世纪60年代初期起开发出以低噪声、低振动和无挤土效应为目标的埋入式桩系列工法，至今共有百余种。所谓埋入式桩工法是将预制桩或钢管桩沉入到钻成的孔中后，采用某些手段增强桩承载力的工法。1987年在日本埋入式桩工法占预制桩施工的56%，至2000年该法比例上升为78%。我国埋入式桩的种类很少，几乎是个空白点，这也正是给桩基施工企业发展和上升提供良好的空间。

图1 扩大头埋入式桩示例

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图2 埋入式桩承载机理示例

1.1.2结合其他资料对埋入式管桩的总结

埋入式桩简单的说就是首先将预制桩运输至施工场地，然后使用施工机械在施工场地预钻引孔（注意：与预制桩施工有所区别，引孔孔径稍大于预制桩直径），将预制桩放入孔内，最后通过注浆或预扩底等各种手段提升桩基承载力的一种桩基施工手段，由于施工及桩基形态与传统桩基区别较大，也可以称埋入式桩为一种新桩型。

埋入式桩施工在日本已经实施了近40年，刚刚通过传入我国，由于承载力高、施工环保、抗震性能良好、施工成本与常规桩基施工基本持平等原因近两年在国内开始普及实施。据和其他桩机生产厂家研究院人员交流，各大型桩基机械加工及桩基施工企业正对埋入式桩进行立项研究，此类桩型会成为国内深基础施工的发展趋势。

埋入式桩桩型引进、研发符合我国国情及地质条件的埋入式桩，是一个亟待解决的课题。

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1.2 TRD工法

1.2.1具体内容（详见“TRD工法”PDF）

TRD工法是最近国内比较前沿的一种地下连续墙施工工法，在这里就不再一一赘述。

1.2.2结合其他资料对TRD工法的总结

TRD工法产生于日本，现已发展近20年。TRD工法采用链式切刀切割搅拌土体形成水泥土墙，从施工形式上相比三轴搅拌做出了性的改进，即将地连墙的施工由上而下取土灌注（搅拌）改为横向取土搅拌，施工能力大幅度增强、地质适应性更广（甚至可以切割坚硬岩体）、施工质量更可靠。TRD施工工法是机械加工能力的增强和施工要求更加严格环境下的必然产物，随着我国国力的增强，TRD工法施工机械成本过高（几千万一台）的劣势会越来越不明显，可以预计，几十年后必然取代三轴成为主力施工手段。

TRD工法说到底是一个机械问题，我国施工技术研发大大落后于国外很多国家，不仅仅是在创造力上的落后，更大一部分是机械生产加工能力的落后，即处于想得出来做不出来的状态。TRD更是其中的典型，将地连墙的施工由上而下取土灌注（搅拌）改为横向取土搅拌，相信很多工程师和研发人员都有这种想法，但实施条件国内或企业不具备，所以多种工法才会在日本被研发出来。

相信随着我国国力的不断增强，引进国外优秀桩基技术和研发适应国内国情和地质情况的新型桩型在中国会越来越有生命力。

1.3 双管振沉灌注桩新技术

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双管振沉灌注桩及埋入式桩是为解决泥浆环境污染问题应时出现的一种新型桩基施工工法，在国内新型桩基施工工法中比较具有代表性。

1. 3.1具体内容（详见“双管振沉灌注桩”PPT）

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图3 施工步骤

1. 3.2 结合其他资料对双管工法的总结

双管振沉灌注桩技术解决了如何在有效护壁情况下的护壁取土一体化问题，解决问题思路比较新颖，虽然只是一个较小的发明，但是根据其做的工程案例来看，市场前景也较为广泛，使用这项技术的关键问题在于将工程地质条件搞清楚，虽然主题演讲中提到应用地质条件和孔径大小广泛，但个人认为，此类工法仅可在粘性土（最多至粉土地层）中适用，孔径不可大于1.5m。

虽然双管振沉灌注桩施工技术有一定的施工局限性，但是其最大意义在于提供了一种桩基工法研究的新思路，值得借鉴。

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1.4旋转挤压灌注桩技术

1. 4.1具体内容（见“旋转挤压灌注桩技术”PPT）

旋转挤压灌注桩技术作为国家级一级工法、北京市工法、建设部科学技术项目计划及全国建设行业科技成果推广项目，可以小直径桩代替大直径桩，短桩代替长桩，同等条件下是传统灌注桩的承载力的1.5~2倍。

图4 旋转挤压灌注桩施工及钻头

1.4.2 结合其他资料对旋转挤压桩工法的总结

旋转挤压桩工法，简单的说就是把长螺旋钻机的钻头中心杆加粗，其他机械设施都不做任何改变。

个人认为，如“旋转挤压灌注桩技术”PPT所示的内容中有夸大的成分，但是也有很多值得借鉴的地方。

旋转挤压桩将长螺旋钻机的钻头中心杆加粗后，就将长螺旋施工的非挤土桩变为了部分挤土桩，增加桩基承载力，在钻具上仅仅作出一点儿的改变，改进成本很小（最多几万元）就能发明一种承载力更高或适用性更强的一种桩基工法或桩型，这样的例子在桩基施工中经常见到，

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例如：

1.增大长螺旋动力头功率、将钻齿换为截齿钻、边齿外撇角度增大2.长螺旋就可以改成入岩长螺旋。

3.将旋挖钻机钻头改为带抽水孔的牙轮钻头，即可将旋挖钻机改装成可进行反循环施工硬岩的工法钻机。

4.对冲击钻钻头改进，使用反循环工法反渣，效率提高明显。 1.5自平衡下沉大直径管桩

1. 5.1具体内容（见“自平衡下沉大直径管桩”PPT）

自平衡下沉大直径管桩是我国研发的一种新型桩基础。自平衡下沉大直径管桩运用全新的成桩理念，解决了砼大直径、薄壁、空心桩的成桩难题，真正实现了桩基础的大直径、薄壁空心化。适宜桩径Φ3m～15m，填补了灌注桩与沉井间的空白，桩长可大于100m，壁厚可选用1/20桩径，可在无水地层、含水地层和深水条件下成桩，可广泛应用于桥梁工程，在水利、港工、建筑、海洋工程和各种竖井中也有广阔的应用前景。

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图5自平衡下沉大直径管桩原理示意图

1. 5.2 结合其他资料对自平衡下沉大直径管桩工法的总结

自平衡下沉大直径管桩突破传统大直径管桩施工工艺的，根据沉管下沉过程中各种力的关系创造性的采用了千斤顶顶推分节下管的施工方法，其研发思路值得我们学习借鉴。

1.6 其他新型桩基技术

鉴于篇幅，在此仅举例几个有代表性的新桩型，其他桩型这里就不再一一赘述，桩基桩型的发展日新月异，每一种实用性新桩型的出现都会掀起岩土深基础施工技术的一次技术改革。 2、新型施工技术研发

岩土施工与岩土机械研发息息相关，每种岩土工法的出现必然伴随着新的施工机械的发明。随着我国机械生产能力的不断进步，施工效率更高、效果更好的新型施工技术也越来越多。

2.1全回转钻机施工工法

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2.1.1具体内容（详见“全回转钻机施工工法”PPT）

全回转钻机施工工法在国内普及较早，但是其关键性技术被国外垄断，回转钻机产品都需要进口，施工设备成本较高。

我国自主研发的全回转钻机是企业和高校共同研发的一个具有代表性的项目。是企业通过和吉林大学、浙江大学等知名高校进行长期、深入的技术合作，研发、制造出具有完全自主知识产权的全套管全回转钻机。

图6 全回转钻机整套设备

2.1.2 结合其他资料对自平衡下沉大直径管桩工法的总结

全回转钻机施工成本较大，但是由于其环保的特性，在国内越来越被施工单位重视，由此可见，国内施工对环保的要求也越来越高。

此类施工工法可以适应几乎从淤泥到硬岩、从卵漂石到岩溶地区的所有地层，地层适应性极广，但其施工成本较高，施工效率较慢。当在特殊地层中其他工法不适用时，此类施工工法拥有广阔的施工空间。

全回转钻机的自主研发制造也是我国施工机械日渐成熟的一个标志，国外产品的市场替代也是国内施工技术的一个大市场，一般国内自

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主研发或仿造国外机械后，价格可以便宜30%甚至50%，具有广阔的国内市场。

2.2 大直径单管单动潜孔锤凿岩成孔技术

需要特别说明的是：在国内外桩基施工过程中，硬岩地层一直是各类施工工法中不可解决的难题，无论是冲击钻、旋挖钻、磨盘钻、人工挖孔等等工法都一直无法解决硬岩钻进问题。

2.2.1具体内容（详见“大直径单管单动潜孔锤凿岩成孔技术”PPT） 该技术以长螺旋多功能桩机做桩架，以长螺旋动力头（或旋挖桩机动力头）做旋转动力，在特制的钻杆下悬挂风动式潜孔锤，潜孔锤冲击破碎岩石的同时，动力头带动钻杆及潜孔锤进行适度的钻压与回转钻进，既能研磨刻碎岩石，又能使潜孔锤击打位置不停的变化，使潜孔锤底部的合金突出点每次都击打在不同位置，风动潜孔锤的空气既能冷却钻头又能将破碎的岩屑吹离孔底并排出孔口，达到快速破碎岩石的作用。

图6大直径单管单动潜孔锤凿岩成孔机械

2.2.2 结合其他资料对大直径单管单动潜孔锤凿岩成孔技术的总结

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笔者曾实地调研硬岩地区旋挖钻机施工工法、冲击钻施工工法、磨盘钻及人工挖孔施工工法等，以上工法钻进硬岩时，无论对设备进行什么改进，都不能提高硬岩钻进效率，在嵌岩桩施工过程中，效率极其低下，举例说明：桩径25m，入岩1m，前24m用时1.5h，最后1m用时3h。这类施工案例在国内比比皆是，严重制约了工程施工工期。

潜孔锤在桩基施工中的使用极大的提升了桩基钻进硬岩的效率，比以上提到的工法效率要高5-10倍，

国内潜孔锤做的最好、起步最早的是山河智能swsd多功能长螺旋钻机，最大桩径1.3m，可高效钻进单轴抗压150MPa以上岩石（小孔径5m/h），这一效率可以说是国内嵌岩桩基施工性的进步。

2.3 其他施工技术

鉴于篇幅，在此仅举例几个有代表性的新型桩基施工技术，其他技术这里就不再一一赘述，每一次深基础施工技术的进步和效率的提升，也代表了整个建筑行业的技术进步，技术进步无止境，攀登还需后来人。相信在我们的共同努力下，会使深基础施工技术不断的进步与发展，设计与发明出施工更快、质量更好、越来越环保的新桩型和施工技术。

3、桩基检测技术

桩基检测技术详见各PPT，在此不再一一赘述。

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4、简要总结

桩与深基础技术近几年的发展日新月异，虽然有些新技术在十年前乃至几十年前已有技术储备，但由于施工成本过高而没有在国内推广使用。随着国家对施工环保要求和桩基抗震要求的越来越高，这些新技术才焕发出新的生命力，当然，除了已有技术储备的新桩型和技术外，时代的发展也促使着更多的新技术被发明和创造出来。

现今国内外已有桩型约300余种，但适应国情和国内地质条件的桩型不多，很多国外引进桩型需要做进一步的改进才能加以使用，这正应该是我们当今建筑行业中岩土行业的工作。

国内部分工法桩机还处于比较原始的人为经验控制，质量和施工进度不能得到保障，自动控制技术在桩工机械中的应用也是亟待解决的问题。

大直径、大深度桩的施工工法国外鲜见，需要我们国内建筑和机械加工行业共同努力，创造出施工更快、质量更好、越来越环保的桩基施工新技术和新桩型。

技术中心情报所

编者 2014-4

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