双液压技术在“可动传力桩”中的应用

1、双液压技术在 “可动传力 桩”中的应用 摘要：本文介绍了当今及未来在基桩工程领域富有广泛 应用前景的双液压技术（液压载荷箱、液压注浆）及可动传 力桩专利成果，重点介绍在大型桩桩底部附近予埋液压0G箱 的可动传力桩（KDZ技术一一能多次重复循环对 0G箱上下 的桩段直接施加双液压 压实桩底 “虚土 ”、桩周注浆。 它有效地提高并改善了基桩的承载及性能的予知性验证；对 交通 基础设施领域中的大型桩 （大承载力、 大直径、 长度大、 重要程度高、嵌岩基桩等）有关的勘察、设计、施工、检验、 管理及科技创新带来可喜的变化，将能避免缘于基桩工程可 能存在的不足及欠缺之处带来的安全隐患和过度浪费。 关键词：

2、可动传力；桩灌；注桩；双液压；技术注浆 1、前言 随着新世纪科技的 发展 ，交通土建工程的勘测、设计、 施工和管理都有了日新月异的变化，出现了许多新的领域和 成果。为了提高我国交通土建工程领域的水平，加强该领域 科技工作者的交流与合作。本文专题介绍一种新型的 “ 可动 传力桩（KDZ及0G箱”专利成果。 可动传力桩（KDZ及OG箱专利成果是现代工业液 压传动技术、液压自动控制技术与传统基桩相结合的产物， 该技术的应用、研究与分析，将为基桩工程相关的勘测、设 计、施工与检验提供了新的思路、新的工艺、新的技术。 以下重点介绍： （1）常规桩型的应用现状及问题； （2）基于液压及控制技术下的 “可动

3、传力桩 ” 专利成 果； （3）通过液压OG箱直接对其上下桩段施加压力使桩进 行有控制的运动，从而实现压实桩端、提高并测定桩的承载 潜能； （4） 通过液压泵将水泥浆直接经打开的OG箱对桩周岩 土挤密置换改良，从而提高桩周承载潜能。 2、常规桩型的应用现状及问题的提出 依据桩基的挤土分类：常规桩可分为非挤压就地浇灌式 和挤压贯入式基桩，在此分别被简称为桩型I和桩型n。桩 型n是对土实施挤压处理后形成的桩，在同等桩材、同等桩 周界面、无桩外地基土明显沉降的情况下，桩型n的承载力 及效率要远高于桩型 I。 从承载性能上来看：桩型 n的桩周阻力（桩侧与桩端阻 力）能更好的同步发挥、共同协调工作，能充

4、分调动桩周地 基岩土（含桩侧及桩底地基岩土）的承载能力；桩型I 的桩 周土扰动（应力松弛、泡水软化作用） 、桩侧泥浆皮与桩端沉 碴（大直径桩的沉碴很难清除）的阻隔降低了桩周地基岩土 能所提供的承载能力，桩周阻力很少能有机会同步发挥、共 同协调工作，大直径桩的同步发挥问题尤为明显。 从施工控制及验证的角度来看：桩型 I 的承载还会有较 大的个体差异；其承载性能受桩周地基岩土的扰动及桩周的 阻隔等状况、程度的不同而不同，诸如桩孔泥浆皮厚度、岩 土扰动破碎程度、桩底沉渣厚度等的不同都将影响着桩的事 后承载力。 正因为如此，桩的液压注浆技术有了较快、较大的发展， 它填补了桩型I所存在的不足，一定程度上

5、改善了常规桩侧 的状况及承载， 能有效提高桩侧及桩底的承载力、减少沉降。 另外，大型基桩的整体承载力确定和施工细部改善与控 制的验证也运用了液压技术，诸如桩基反压法、自平衡法、 载荷箱法、压力盒法、囊压法等测试技术，有效地填补了常 规静载测试法费工费时的问题，为大量工程提供了客观的检 测数据，解决了工程实践中的难题，避免基桩承载力出现大 的失误，其积极意义是重大而深远的，但它不能从根本上改 善工程桩的桩周状况及承载性能。 如何制定并保证大型桩 科学 经济 有效工作的工艺技 术方法？尤其是承载性能要求高、工艺不可靠、施工难度大 的深大基桩、深入岩基桩等？如何从施工工艺技术及手段上 保证和加强，能

6、更好地直接有效地加固桩底、又能对桩侧注 浆、又能测试验证采取加固改善工艺前后的承载及性能呢？ 3、可动传力桩的工作机理 在使用之前的常规工程桩型I基 本是静止不动的，从常规试验桩的测试分析得知：当桩端沉 降运动量大于桩底沉渣及扰动岩土综合厚度时，桩端岩土的 承载性能就能得到较为充分的发挥；当基桩的设计承载力较 为保守时，桩端沉降运动量较小，桩端岩土的承载性能就不 可能得到发挥。试验桩的目的仅仅是对工程桩承载力及其位 移量等承载性能的一种个体予知和检验，不能改变工程桩中 桩侧及桩端岩土状况，从而改善发挥桩周阻力。双液压技术 在桩中的重复循环应用 可动传力桩 通过在桩体内的 og箱的液压传动技术，

7、改善了桩型n的不足，有效的解决上 述几个问题，同时又具备桩型 I的特点：通过在接近工程桩 桩底的附近布设、予埋一个具有 现代 液压 工业 及控制技 术的液压OG箱让原先静止不动的桩底部能进行一定可控制 的运动，当桩底沉降发生量（可达300mm以上）大于桩底沉 渣及扰动岩土综合层厚度时，可实现液压压实桩底沉渣及扰 动岩土，使桩端岩土的承载性能得到较为充分的发挥，从而 提高并且验证了桩底的承载性能。 举例说明： 如某桥梁桩基 2 米直径 的 桩 底岩石风化层， 理论设 计的 极限承载仅为 1000kpa，通过予埋在距桩底 1米处的液压 OG箱测试发现： 经250mm的桩底予压沉降过程，其液压压力/

8、累计沉降从 700kN/40mm-8000kN/150mr 25000kN/250mrq 换算的桩底岩 土实际承载力可到 8000kpa，还可通过OG官压注水泥质复合 浆修复桩身并且对桩周界面挤密置换加固、提高桩侧的承载 性能；注浆完成后，还可通过液压 OG官利用其上下桩段的抗 顶推力和抗压力形成的平衡力进行基桩整体承载性能的确定 或验证。 4、可动传力桩的工艺实现 4.1 可动传力桩的实现 工艺可动传力桩工艺技术在传统施工工艺的基础上，穿插加 入了 0G箱的投放工序、在后工艺中延伸扩展增加了双液压工 序组，也就是说，插入一个随钢筋笼投放液压0G箱及外接管 路并浇筑在桩底附近的予埋工序，另延伸

9、增加一组对半成品 桩底段施加液压、 桩侧注浆二个并可重复或交叉使用的工序； 其中的液压工序能实现对桩底段的予挤压压实、承载性能的 予知及对比验证功能；液压注浆工序能实现对桩周岩土、沉 渣的注浆加固功能；双液压工序及重复作业还可被用于桩土 特性的研究、桩使用期的补救及压力监测等功能，将大大丰 富可动传力桩的用途及桩研究的领域。 4.2 可动传力桩的工 艺程序 4.2.1 予估桩底段岩土性能及加固力、 位移量的设定， 确定0G箱的设计、制造；422常规桩成孔、清空后，根据 事先确定的桩底段划分设定，将0G箱的上下底板与桩段钢筋 笼主筋焊牢、将各种进出管路与 0G 箱上予留的接口连接好并 敷设在钢筋

10、笼中；4.2.3 一同随钢筋笼将 0G箱及管路投放在 桩孔里并浇筑在桩身混凝土中； 4.2.4 待混凝土或者注浆物 硬化达到设计强度的 70%后，由地面上的液压油泵通过桩顶上 的进液管及0G箱对桩段逐级施加液压，同时观测记录各级压 力下的油压、油量、桩顶位移或桩身应变； 4.2.6 由地面上 的液压注浆泵通过桩顶上的进浆管及0G箱对桩周及桩底压注 水泥浆液， 正常灌浆至设计浆量及设计压力， 维持 5-10 分钟， 同时观察记录压力表、注浆量； 4.2.5 再重复循环液压、注 浆工序或交叉作业直至满足要求为止，多次注浆作业须设置 相应根数的带单向阀的进浆管。 5、可动传力桩的用途 可动 传力桩提

11、供了一种新的技术工艺思路和可选择的新桩型，完 善并丰富了桩型I的施工工艺及验证测试方法，为桩基相关 的勘察、设计、施工、检测、管理及科研等部门开创了新的 天地，改善了基桩的可靠性，为提高桩的使用效率及安全管 理开辟了新的方法。它有利于传统工艺下常见的欠缺之处如 无法予处理及验证的管理技术等问题的解决，对大直径桩特 别是重要性等级高、承载力及沉降等有特殊专用要求的桩的 应用有重大改善和应用价值。该技术的适用性更强、专业化 程度更高、技术含量更全，从而保证了生产出质量可靠、效 益更好、让人放心的基桩产品。可动传力桩（KDZ工艺成果 能有效提高、验证可动传力桩的承载性能与可靠性，通过改 变桩底段及桩

12、周土的可变动状态，充分挖掘了地下岩土的潜 力使桩成为小变形、高承载、满足设计要求的高性能桩 可动传力桩（ KDZ） 又可予知、又可加固、又可修复、又 可验证。可动传力桩的成果属新的桩基施工工艺新方法，它 集桩底与桩侧改良与验证为一体的综合成套技术，应用范围 广、推广价值高，可重点在大桩、地质复杂、技术条件差的 工程中使用。参考 文献 ： 1 罗骐先。桩基工程检测手 册。北京；人民 交通 出版社， 2004， 42 藤延京等。地基 基础技术 发展 与应用。 知识产权出版社， 2004， 93 吴江， 王翠英。可动传力桩工艺技术报告资料集。南京：南京蓝天 土建工程技术顾问有限公司， 2006，2 4 王翠英，吴江。 桩基反压法承载力试验报告资料集。南京：南京蓝天土建工 程技术顾问有限公司， 2005， 10 5 吴江等。桩基检测新技 术及其桩基智能化应用研究。哈尔滨： 中国 建筑学会地基 基础分会 论文 集， 2001，8 6 吴江，王翠英