国内基础工程施工技术与设备的新进展

四．全套管施工工法及设备

全套管钻机又称贝诺特钻机，是由法国贝诺特公司于二十世纪五十年代初开发和研制而成。随后日本、德、英、意等国引进和研制，机种和施工方法均有很大发展，产品不断更新换代。截止1997年12月，日本已生产摇动式全套管机770台，全回转式全套管钻机433台。据日本基础建设协会1993年对31家施工单位的10.1万根灌注桩的调查，全套管工法占26％。目前在香港，各基础施工公司已拥有全套管钻机不少于300台，成桩数的市场份额约占45％。

全套管施工法是利用摇动装置的摇动(或回转装置的回转)使钢套管与土层间的摩阻力大大减少，边摇动(或边回转)边压入，同时利用冲抓斗挖掘取土，直至套管下到桩端持力层为止。挖掘完毕后立即进行挖掘深度的测定，并确认桩端持力层,然后清除虚土。成孔后将钢筋笼放入，接着将灌注导管竖立在钻孔中心，最后灌注混凝土而成桩。

全套管施工法与采用泥浆护壁的钻、冲击成孔及其他干作业法的大直径灌注桩的施工法相比，成孔成桩工艺方面有以下优点：

环保效果好：噪声低，振动小；不使用泥浆，无泥浆污染，施工现场整洁文明，很适合于在市区内施工。

成孔和成桩质量高：取土时因套管插入整个孔内，孔壁不会坍落；易于控制桩断面尺寸与形状；含水比例小，较容易处理孔底虚土，清底效果好：充盈系数小，节约混凝土。

可在各种杂填土(含有砖渣、石渣及混凝土块等)中施工，适合于旧城改造的基础工程。

由于钢套管护壁的作用，可避免钻、冲击成孔灌注桩可能发生的缩颈、断桩及混凝土离析等质量问题。

我国于20世纪70年代开始引进摇动式全套管钻机，90年代中期昆明捷程桩工公司首先在我国开始研制MZ系列摇动式全套管钻机，简称磨桩机，随之在昆明、温州、北京、深圳等地的多个基础工程中应用，取得显著的经济效益。全回转式全套管钻机到目前为止国内还是空白。2004年上海隧道公司引进了两台日本车辆生产的全回转式全套管钻机用于地铁4号线发生坍塌事故的工程修复，取得了良好的效果。全套管工法虽然施工成本相对较高，但由于其具有其他工法无法替代的优点，特别是我国很多城市都面临着二次开发，对原有基础的处理为全套管工法在我国的推广应用提供了广阔的前景。

五．软土地区旋挖钻机施工技术

旋挖钻机因其效率高、污染少、功能全，目前在国内外的钻孔灌注桩施工中得到了广泛应用，尤其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力机型。

近年，旋挖钻机及施工工法在国内逐渐被认识，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应用。如已建或在建的几项大工程：青藏铁路、2008年奥运会主要场馆、首都机场新航站楼等基本上都是以旋挖钻机施工为主。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局限。如我国的南方特别是东南沿海发达地区由于地层较软，桩一般比较大比较深，旋挖钻机成孔困难，所以目前仍以正反循环工程钻机为主。

实际上旋挖钻机配上一些其他设备完全可以在该地区施工。一种方法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，我国目前的施工企业同时拥有旋挖钻机和套管钻机两种设备的很少，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。振动桩锤在我国发展已十分成熟，从几千瓦到几百千瓦我国都能自行设计制造。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。

六．海上振动挤密砂桩技术与施工设备

所谓振动挤密砂桩是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，通过套管的反复起拔和下压，并施以振动，使砂子被振压密实，从而形成砂桩。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，增大地基的抗剪强度，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，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，中港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。