首屆全球華人岩上工程論壇**集中國ｆ：海
劉漢龍（河海大學岩土工程研究所，南京，２１００９８）
摘要：振動沉模現大直徑澆混凝土薄肇管樁（簡稱ｐｃｃ樁）技術是河海大學岩土工程研究所開發研製具有自主智財權的用於地基處理的專利技術。本文著重介紹了振動沉模現澆混凝土薄壁管樁的技術原理、加同機理、施工裝置、施工工藝、設計與質量檢測及其工程應用。
ｐｃｃ樁是一種適合於軟弱土地區的新型高效優質樁型，可有效的提高地基承載力和減小地基沉降。該樁犁具有承載力高、質量可靠和工程造價低等優點，在交通上程、水利工程、港口工程及工業與民用工程等領域中具有重要的推廣應用價值。
關鍵詞：振動沉模，現澆混凝土，ｐｃｃ樁，復合地基，承載力，變形
ｔｈｉｎ－ｗａｌｌ
ｃａｎｉｎｃｒｅａｓｅ
１．前言
目前，在交通工程、水利工程、港口工程及工業與民用工程等領域軟弱十地基處理中採用的主要方法有樁摹、水泥七攪拌樁、強夯法和真空預壓、超載預壓等加固方法。每種加固技術都有它的適用性和侷限性。水泥土攪拌樁施工質量難以控制，處理後的樁體強度低，加同深度也有限，且檢測量大且費用高；超載預壓方法由於軟弱地基土的強度很低，存在路堤的穩定性問題，不能快速載入，制約工程的進度，因此施工工期很長，影響了工程投資的經濟性。
強夯法主要是針對透水性較強軟土的加固效果明顯，對軟粘土不適宜，對沿海地區的粘土及淤泥質土的加固處理受到了限帶０。
樁基在加固軟土地基中使用由於施工速度快，可大大縮短工期，加固處理深度不受限制，
適宜各種地質條件，可明顯增加路基的穩定性，提高地基的承載力和減小變形，長期以來，無論在建築工程，還是在道路工程中，都得到普遍採用。這其中主要包括實心預製樁和現場灌注混凝土樁，以及預製混凝土管樁等。預製實心樁較現場灌注樁造價要高；現場澆築混凝土樁單方造價較低，但也不能節省混凝土材料，從根本上看，現場澆築混凝土實心樁的造價並未得到根本的降低。
為此，又發展了預製混凝土管樁（ｐｈｃ樁），該樁型的單方混凝土提高承載力較實心混凝七樁有了較大的提高。但預製混凝土管樁的使用需要在工廠預製，預製混凝土管樁從形式上是節省了材料，但考慮到運輸和施工等因素，又必須加入了大量的鋼筋以增加強度抵抗施ｔ可能帶來的破壞性，從而增加了造價，故地基加固成本較高。因此，尋求使用較少的混凝土方量，以實現
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片一ｔ一
下三種阻力之和：刃面的法向力ｎ的豎向分力、刃面的摩擦力ｆ的豎向分力，腔體模板周邊的摩一礦］『ｒ一一—下～■一
等ｄ／阻力ｐ的合力時（見圖１），模板即能沉入地層：１『
１ｈ鋼管模板
當ｒ與ｎ、ｆ、ｐ豎向分力平衡時或達到預定深，ａ
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度時，則模板停止下沉。由於腔體模板在振動力ｐ
１『ｊｒ
作用下使土體受到強迫震動產生區域性剪脹破壞一！！ｒ
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或液化破壞，土體內摩擦力急劇降低，阻力減小，／ｈ』
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ｊ』：提高了腔體模板的沉入速度。同時擠壓、振密作ｔ、虯≯「一，ｊ
用使得環形腔體模板中土芯和周邊一定範圍內的土體得到密實。該成樁機理為：
（１）模板作用。在振動力的作用下環形腔
圖１振動沉模時受力示意圖ｆ１ｐ
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ｊ達到了造價低、承載力高、＿｜ｕ｝
ｎ＿！二川＝＝㈠㈡
樁機就位
量動沉臂澆注混凝土
鼉動擐臂
戚柱圖３施工流程示
振動沉模現澆混凝土管樁技術採取振動沉體模板沉入土中後澆注混凝土；當振動模板提拔時，同時混凝土從環形腔體模板下端注入環形槽孔內，空腹模板起到了護壁作用，因此不會出現
縮壁和塌壁現象。從而成為造槽、擴壁、澆注一
次性直接成管樁的新工藝，保證了混凝土在槽孔內良好的充盈性和穩定性。
（２）振搗作用。環形腔體模板在振動提拔時，對模板內及注入槽孔內的混凝土有連續振搗作用，使樁體充分振動密實。同時又使混凝土向兩側擠壓，管樁壁厚增加。
（３）擠密作用。振動沉模大直徑現澆混凝土薄壁管樁在施工過程中由於振動、擠壓和排土等原因，可對樁間士起到一定的密實作用。擠壓、振密範圍與環形腔體模板的厚度及原位土體的性質有關。
３．ｐｃｃ樁施工裝置與施工工藝
施工機具的主要技術效能要求：（１）沉樁深度達到２５ｍ以上；（２）樁徑為管樁壁厚混凝土可多次
３７６造價低、承載力高，並且地基的穩定性增加明顯的新樁型成為岩土工程界的迫切需要解決的問題。正是考慮到實心樁及預製管樁的不足，考慮到實心樁及預製管樁的不足，河海大學開發了高效經濟的現場澆築混凝土薄壁管樁（簡稱ｐｃｃ樁）軟土地基加固專利技術（專利號和和施工工藝（專利號：ｃｎ地基的穩定性增加和地基沉降降低等明顯目的。
２．ｐｃｃ樁技術原理
模自動排土現場灌注混凝土而成管樁…，，在腔體內現成澆注混凝土，之後振動拔管，在環形域中土體與外部的土體之間便形成混凝土管樁。在形成復合地基時，為了保證樁與**同承擔荷載，並調整樁與樁間土之間豎向荷載及水平荷載得分擔比例以及減少基礎底面的應力集中問題，在樁頂設定褥墊層，從而形成現澆薄壁管樁復合地基。振動沉模大直徑現澆管樁動力裝置是振動錘，振動錘的兩根軸上各裝有偏心塊，由偏心塊產生偏心力。
當兩軸相向同速運轉，橫向偏心力抵消，豎向偏心力相加，使振動體系產生垂直往復高頻率振動。振動體系具有很高的質量和速度，產生強大的衝擊動量，將環形空腔模板迅速沉入地層。腔體模板的沉入速度與振錘的功率大小、振動體系的質量和土層的密度、粘性、粒徑有關。
振動體系的豎向往復振動，將腔體模板沉入地層。當激振力ｒ大於以
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（２）施丁ｊ質鼉控制。ｐｃｃ樁：施ｌｉ上藝簡歹血．
／㈣弋卜
！箭樁裝置圖
糞『／』，
幣．，過程清晰，便ｒ質量監督餞』理。幾丁操作性強，混凝土現場質量易控制；粉噴樁：水泥灰量輸送由高雎氣流控制，實際施硼ｌ時，｝：
層變化大，造成送灰壓力不均勻，因而噴灰鞋分布／ｆｉ均勻，極易…現攪拌不均勻，區域性ｉ佔ｌ結斧。施．『：隱蔽。
降強，現場質量｝｛ｔ：ｆ督管理困難。
（３）樁基檢測採朋小應變或人工開挖進行檢測，測試費用低，一１般ｒ－『ｔ程總造價的１～２％。ｌｉｉ於採用尤損測試，檢測周期短，檢測範圍廣；粉噴樁：通常採用鑽探取芯，靜載等方法，檢測費用高，．ｉ
ｉｌ鯴…，些ｌｋ
『般佔上程總造價的
＼、、④
３－５％。檢測ｊ爿期ｋ，範圍小（一般【１ｉ總樁數２％左彳ｉ），彳ｉ能傘面反映整個ｔ程質鞋。
（４）加固效果。ｐｃｃ樁：採用半排ｔ－、ｉ，擠ｌ沉管方式，大大提高路基承載力。
如樁端至持力層，承載／ｊｊ赴粉噴樁的１０倍，且系群樁基礎，沉降量很小；粉噴樁：樁身強度低，起承載效果、抗剪強度均遠遠不如現澆管樁。由於處理深度淺，下臥層ｉ）ｃ降量人。
（５）絳濟比較，以汀蘇地區綜合單價為物件。ｐｃｃ樁：假設樁長州為１２ｍ，樁ｊ＝仝１０００ｍｍ，
擘厚１２０ｍｍ，樁距３．３ｍ，現澆管樁每延公尺綜合甲．
立面圖側面圖
矧２振動打ｃ模現澆薄肇
加料；（５）提公升力達到３０ｔ，壓樁力加上高頻振
動荷載達到１００ｔ。
根據以ｊ：要求設計了振動套管成模人直徑現澆管樁機具，如圖２所示。沒備基本組成包括：
①底盤（含捲揚機等）；②龍門支架；③振動頭；④鋼質內外套管，≯腔結構；⑤活瓣樁靴結構；⑥成模造漿器等；⑦混凝土分流器。
振動沉模現澆混凝十薄壁鋝樁的施ｔ流程為：施ｔ：進場一現場裝眄ｌ一樁機就位一振動沉管一澆注混凝上一振動拔管一移機。施工流程示意圖見ｉ到３。
價約為１８０元，單位面積加同甲．價為１９８冗／ｍ２；粉噴樁：假設某樁長１２ｍ，樁徑５００ｍｍ，樁距１．４ｍ，粉噴樁每延公尺綜合單價為３５尢，犖．位面ｊｉ｝｛加固單價為２１４元／ｍ２。
基十以上比較分析：粉噴樁『ｊｐｃｃ樁軟叢加吲兩種處理方法，造價方面相差不大，但ｐｃｃ樁具有施上質量易控制，無需預壓、承載力高、總沉降量小，橋頭跳乍改善程度好等粉噴樁無法比擬的優點，因此選ｐｃｃ樁加同軟基更經濟、更合理。從口前對兩種不同處理力『法效果從經濟性、安全性、效果性進行對比來看，ｐｃｃ樁技術是代替粉噴樁技術的＋個很好的方案。
４．ｐｃｃ樁基技術優點
振動沉模大直徑現澆混凝上薄ｔ蹙管樁復合地基技術在高等級公路、市政道路等ｔ程軟基加ｉ佔｜中的使用，將有助於解決許多ｔ程實踐問題，節約成本，縮短工期，提高ｔ程質量，提供史好的前景。這哩僅與ｔ程中廣為使用的粉噴樁復合地基進行比較，闡述其優點。
（１）施工適用性。ｐｃｃ樁：屬於剛性樁，樁身強度較高，可達蝨ｊｃ２０～ｃ２５，樁徑ｉ』，達１．５ｍ，採用邊振動邊加壓的沉管方式，處理深度大十２５ｍ：
粉噴樁：屬丁．柔性樁，樁身強度低。樁徑小，一般０．５ｍｍ右，處理深度小，口前國內現有粉噴樁機最大處理深度１５ｍ左右，且深度大ｊ二
ｌｏｍ以後，
５．ｐｃｃ樁復合地基設計與檢測
由ｊ二振動婦ｃ模人直徑現澆管樁．』ｊ褥墊層、上萸『一ｊ作用形成剛性樁復合地基，振動沉模人直徑現澆管樁復合地基的沒計按剛性樁復合地基進行。復合地基承載力的確定，比較可靠的辦法』弋採用單樁或多樁復合地基原位載荷試驗實測，也可用根據公式進行估算【２ｊ【３ｌ。復合地基沉降量通
卜．部壓力增人，噴灰困難，粉噴樁鬧
結往往較籌。
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中國上海
常分為二部分，即復合地基加固區的壓縮量，加固區下臥層厚度為壓縮量，於是在荷載作用下復
６．ｐｃｃ樁技術的應用
（１）南京市政道路工程ｉ４１
合地基的總沉降為二部分之和【２兒引。
（１）振動沉模大直徑現澆管樁復合地基設計內容
（ａ）根據地質勘測報告，確定樁端持力層和樁長；
南京大廠區經一路軟基加固工程位於南京
市長江北岸，地基土層為８～１８公尺深粉質粘土，設計路堤填土最大高度為６．０公尺。南京市市政設計研究院通過堆載預壓、真空預壓、粉噴樁等方案比較，最後採用了現澆管樁復合地基軟基加固技術方案，設計樁長從６ｍ至ｒｊｌｌ．８ｍ不等，工程總量為３７８０延公尺。設計直徑西１０００ｍｍ，壁厚１２０ｍｍ，
（ｂ）確定樁徑和壁厚，一般設計樁徑為
設計壁厚
（ｃ）根據設計要求的復合地基承載力和變形確定樁間距和布置，一般樁間距為（３～５）ｄ；
（ｄ）樁體混凝土等級，根據形成復合地基承載力的需要，一般採用ｃ１０～ｃ２５；
（ｅ）褥墊層厚度及材料，褥墊層厚度一般取
ｌｏ～４０ｃｍ，材料可選粗砂，碎石，中間設土工隔柵。
（２）質量檢測方法
振動沉模大直徑現澆混凝土薄壁管樁檢測
分三種方式進行，即：
（ａ）現場開挖：檢查樁身外觀質量，該項工作應在樁基完工１４天後進行。尤其值得強調的是，由於該樁是空心樁，因此可以將樁芯土挖出，然後安排技術人員深入樁體內部，並通過鑽孔取
樣秒年檢測樁壁厚度和樁體材料強度。
（ｂ）低應變和高應變檢測：採用反射波法對樁身完整性進行檢測。
（ｃ）靜載荷試驗或復合地基承載力載荷試驗：對單樁承載力或復合地基承載力進行檢測。混凝土等級ｃ２０，坍落度５ｃｍ～８ｃｍ，樁間距橫向３．０ｍ，縱向間距排與排之間３．５ｍ，採用正方形布置。
於２００１年１１月底完成地基處理工程。圖
圖６現場群樁
圖７脫場，ｆ：挖
該樁基工程檢測分三種方式進行，即：１）現場開挖：檢查樁身外觀質量，該項工
４為現場施工的**。
作在樁基完工１４天後進行，檢查數量不得少於３
根。開挖結果表明，樁身混凝土結構完整，無斷
樁和空隙。圖５為開挖單根管樁樁頭。
２）低應變檢測：採用反射波法對樁身完整
性進行檢測，檢測數量為總樁數的２５％。南京大
學科技實業集團公司基礎工程科技應用中心《樁
基低應變動力檢測報告》表明：樁身混凝土強度
等級達到設計ｃ２０要求。實測各樁樁身完整，為
ａ類樁。
３）靜載荷試驗：對單樁承載力進行檢測，檢測數量為三根樁。中鐵大橋局集團第－－ｉ－程有
圖４現場群樁施工**
限公司五分公司《基樁靜荷載試驗報告》表明，
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７．８ｍ管樁豎向極限承載力大於６００ｋｎ，滿足設計要求。
（２）上海北環高速公路工程
上海市北環高速公路是上海市重點工程，位於上海市西郊嘉定，沿線分布不同厚度的軟土地基，最大軟基深度達１８公尺，路堤填土最大高度達５公尺。在橋頭連線處，為了解決工後沉降問題，原設計採用碎石樁方案。由於施工工期短、軟土層深厚等因素，後通過專家論證，由上海市政設計研究院設計，在５標、６標、７標和８標等橋頭路段大量採用河海大學開發的ｐｃｃ樁復合地基。
參考文獻
１）．劉漢龍，費康，馬曉輝等．振動沉模大直徑
現澆薄壁管樁技術及其應用——ｉ開發研製
與加固設計。岩土力學龔曉南．復合地基．浙江大學出版社，１９９２３）．樁基工程手冊編寫委員會．樁基工程手冊．
中國建築工業出版社，１９９５
４）．劉漢龍，郝小員，費康等．振動沉模大直徑
現澆薄壁管樁技術及其應用——ｉｉ工程應用
與現場試驗。岩土力學
作者簡介：
劉漢龍，男，１９「年３月出生，漢族，江蘇高郵人，教授，博士，博士生導師。河海大學岩土工程研究所所長，河海大學岩土工程國家重點學科主任。１９８６年浙江大學土木工程系水工結構專業本科畢業；１９８８年河海大學勘測系工程地質專業研究生畢業；１９８８至１９９１在國家建材局南京水泥工業設計研究院任建築結構專業工程師；１９９４年獲河海人學巖士工程專業博士學位。
１９９４至１９９５在香港科技大學土木與結構工程系訪問學者；１９９６至１９９７在日本國立港灣技術研究所攻讀博士後年分別赴日本、香港、荷蘭和英國等地學術交流和訪問研究。１９９７年７月由講師直接破格晉公升為教授，１９９８年８月被評為博士生導師。
７．結語
振動沉模現澆混凝土管樁技術吸收了預應力管樁和振動沉管樁等技術的優點。該管樁樁身強度高，直徑大，有效加固深度可達３０ｍ以上，施工工藝簡單，可操作性強，便於質量控制、監督，單樁承載力高而造價又相對較低。振動沉模大直徑現澆管樁復合地基新技術具有承載力提高幅度可調範圍大、變形模量高、樁體質量及耐久性有保障等特點，且有效地降低了基礎處理成本，提供了提高地基承載力、控制地基變形的一種極為有效的方式。
振動沉模大直徑現澆管樁是軟土地區的優質高效樁，不但在交通工程中應用，而且在水利工程、港口工程及工業與民用工程等領域中都具有重要的推廣應用價值。
劉隽依——家有小女初長成。３７９
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目錄1 專案的背景和必要性 3 1.1 專案建設的背景 3 1.2 專案建設的必要性 4 1.3 與規劃的相容性 5 1.4 汙染物現狀 6 2 專案建設內容 7 2.1 專案業主及基本情況 7 2.2 專案的主要工程量 7 3 專案工藝技術 10 3.1 廢水處理總體設計 10 3.2 廢水工藝設...