新型螺桿灌注樁施工工法

1、1前言前言 螺桿灌注樁是一種新型的變截面異形樁，是在螺桿灌注樁是一種新型的變截面異形樁，是在日本的高強(qiáng)度鋼纖維混凝土預(yù)制螺紋樁的基礎(chǔ)上日本的高強(qiáng)度鋼纖維混凝土預(yù)制螺紋樁的基礎(chǔ)上創(chuàng)新而成的。它的全稱為半螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混創(chuàng)新而成的。它的全稱為半螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓混凝土灌注樁，其形狀是上部為圓柱型，下部為螺凝土灌注樁，其形狀是上部為圓柱型，下部為螺絲型的組合式新型樁（如圖絲型的組合式新型樁（如圖1-1）。具有承載力高）。具有承載力高沉降小、工期短、施工方便、造價(jià)低、無污染、沉降小、工期短、施工方便、造價(jià)低、無污染、無噪音等特點(diǎn)。螺桿樁已被建設(shè)部列為無噪音等特點(diǎn)。螺桿樁已被建設(shè)部列為“建設(shè)部建設(shè)部20

2、05 年科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目計(jì)劃年科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目計(jì)劃”和和“2005 年全國建年全國建設(shè)行業(yè)科技成果推廣項(xiàng)目設(shè)行業(yè)科技成果推廣項(xiàng)目”（項(xiàng)目編號：（項(xiàng)目編號：2005005；證書編號：；證書編號：2005006）,并于并于2006 年獲年獲得國家專利（專利號得國家專利（專利號ZL03128265.2）2工法特點(diǎn)工法特點(diǎn) 螺桿灌注樁與傳統(tǒng)的混凝土灌注樁、長螺旋灌注樁螺桿灌注樁與傳統(tǒng)的混凝土灌注樁、長螺旋灌注樁相比在施工過程中不取土，對樁間土有明顯的擠密效果。相比在施工過程中不取土，對樁間土有明顯的擠密效果。通過對天然地基的擠密，降低了地基土的壓縮性，從而提通過對天然地基的擠密，降低了地基土的壓縮性，從而提高

3、了天然地基的承載力，減小了地基的沉降。對沉降變形高了天然地基的承載力，減小了地基的沉降。對沉降變形要求很高的建筑物，螺紋樁有很高的實(shí)用價(jià)值。要求很高的建筑物，螺紋樁有很高的實(shí)用價(jià)值。 由于螺桿灌注樁的下部形成了螺紋段，使樁的受力性由于螺桿灌注樁的下部形成了螺紋段，使樁的受力性能發(fā)生了變化，從而提高了樁的側(cè)摩阻力。在相同條件下，能發(fā)生了變化，從而提高了樁的側(cè)摩阻力。在相同條件下，螺桿樁與普通直桿灌注樁相比單樁的極限承載力有顯著提螺桿樁與普通直桿灌注樁相比單樁的極限承載力有顯著提高。高。 螺桿灌注樁單樁承載力較高，同等條件下與普通直螺桿灌注樁單樁承載力較高，同等條件下與普通直孔灌注樁相比可縮短樁長

4、，減少樁徑和減少樁數(shù)。作為大孔灌注樁相比可縮短樁長，減少樁徑和減少樁數(shù)。作為大型建筑物的基礎(chǔ)時(shí)，即可作為樁下單樁方案以減少承臺工型建筑物的基礎(chǔ)時(shí)，即可作為樁下單樁方案以減少承臺工作量，又可沿箱基墻下或筏基板下布樁以減少底板厚度及作量，又可沿箱基墻下或筏基板下布樁以減少底板厚度及配筋量。減少了工程造價(jià)，又方便施工。配筋量。減少了工程造價(jià)，又方便施工。 由于現(xiàn)有的螺桿樁鉆機(jī)成套設(shè)備具有機(jī)械扭矩潛能由于現(xiàn)有的螺桿樁鉆機(jī)成套設(shè)備具有機(jī)械扭矩潛能大，穿透力強(qiáng)的特點(diǎn)，因此螺桿灌注樁對于不同土質(zhì)有很大，穿透力強(qiáng)的特點(diǎn)，因此螺桿灌注樁對于不同土質(zhì)有很強(qiáng)的適應(yīng)性。并且不受地下水位的影響。強(qiáng)的適應(yīng)性。并且不受地下

5、水位的影響。 螺桿樁施工工藝簡單不存在清底、取土、護(hù)壁、塌螺桿樁施工工藝簡單不存在清底、取土、護(hù)壁、塌孔、斷樁等問題，樁身質(zhì)量可靠。具有無振動(dòng)、低噪音、孔、斷樁等問題，樁身質(zhì)量可靠。具有無振動(dòng)、低噪音、無環(huán)境污染等綠色樁型特色。無環(huán)境污染等綠色樁型特色。 通過螺桿灌注樁處理的復(fù)合地基可以有效降低地震通過螺桿灌注樁處理的復(fù)合地基可以有效降低地震力對結(jié)構(gòu)的影響，同時(shí)，即使在建筑物過大水平位移情況力對結(jié)構(gòu)的影響，同時(shí)，即使在建筑物過大水平位移情況下，仍可以有效的傳遞垂直荷載，并由于加固后消除了可下，仍可以有效的傳遞垂直荷載，并由于加固后消除了可液化土層，從而可以廣泛地應(yīng)用于地震區(qū)。液化土層，從而可以

6、廣泛地應(yīng)用于地震區(qū)。 螺桿樁機(jī)設(shè)備性能先進(jìn)，自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度螺桿樁機(jī)設(shè)備性能先進(jìn)，自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，施工進(jìn)度快，可以連續(xù)泵送混凝土成樁。低，施工進(jìn)度快，可以連續(xù)泵送混凝土成樁。3適用范圍適用范圍 螺紋灌注樁適用于雜填土、粘土、粉土、黃螺紋灌注樁適用于雜填土、粘土、粉土、黃土、各類砂層，粒徑小于土、各類砂層，粒徑小于30cm（含石量（含石量50%）的礫石層等各種土層，淤泥質(zhì)土中慎用。不受地的礫石層等各種土層，淤泥質(zhì)土中慎用。不受地下水的限制。下水的限制。 螺紋灌注適用于包括復(fù)合地基的剛性樁、鋼螺紋灌注適用于包括復(fù)合地基的剛性樁、鋼筋混凝土基礎(chǔ)的鋼筋混凝土樁和復(fù)合樁基的基樁，筋混凝土

7、基礎(chǔ)的鋼筋混凝土樁和復(fù)合樁基的基樁，樁徑樁徑300mm600mm，樁徑視長細(xì)比調(diào)整。，樁徑視長細(xì)比調(diào)整。4工藝原理工藝原理 螺桿灌注樁將常識中螺桿灌注樁將常識中“螺絲釘比釘子牢固螺絲釘比釘子牢固”的簡單道的簡單道理運(yùn)用在樁與樁施工中，使其更牢固的特點(diǎn)得以實(shí)現(xiàn)。理運(yùn)用在樁與樁施工中，使其更牢固的特點(diǎn)得以實(shí)現(xiàn)。 螺桿灌注樁的結(jié)構(gòu)螺桿灌注樁的結(jié)構(gòu):螺桿樁是一種變截面的異形灌注螺桿樁是一種變截面的異形灌注樁，有上、下兩部分組成。樁的上部為圓柱形，與普通的樁，有上、下兩部分組成。樁的上部為圓柱形，與普通的灌注樁相同，下部為帶螺紋狀的樁體。上下兩段的長度是灌注樁相同，下部為帶螺紋狀的樁體。上下兩段的長度是

8、根據(jù)地基土質(zhì)情況而進(jìn)行調(diào)節(jié)的，沒有一個(gè)固定的比例。根據(jù)地基土質(zhì)情況而進(jìn)行調(diào)節(jié)的，沒有一個(gè)固定的比例。由于地基土一般都具有上軟下硬的特點(diǎn)，因此，通常在承由于地基土一般都具有上軟下硬的特點(diǎn)，因此，通常在承載力小于載力小于120kpa 的土層中做成圓柱體樁，在承載力大于的土層中做成圓柱體樁，在承載力大于120kpa 的土層中做成螺紋樁，這種設(shè)置充分發(fā)揮了地基的土層中做成螺紋樁，這種設(shè)置充分發(fā)揮了地基的承載能力。在確定螺紋樁體內(nèi)徑大小時(shí)，如果螺紋樁體的承載能力。在確定螺紋樁體內(nèi)徑大小時(shí)，如果螺紋樁體內(nèi)徑過小，就會(huì)出現(xiàn)樁身先于土體達(dá)到破壞的現(xiàn)象，經(jīng)工內(nèi)徑過小，就會(huì)出現(xiàn)樁身先于土體達(dá)到破壞的現(xiàn)象，經(jīng)工程實(shí)

9、踐證明，螺紋樁體內(nèi)徑為程實(shí)踐證明，螺紋樁體內(nèi)徑為250400mm（如表（如表4.2.11）,螺紋高度為螺紋高度為50mm 為宜。為宜。螺紋的間距螺紋的間距與螺紋周圍與螺紋周圍土體的抗剪土體的抗剪強(qiáng)度有關(guān)，強(qiáng)度有關(guān)，一般來說，一般來說，土的抗剪強(qiáng)土的抗剪強(qiáng)度越大，螺度越大，螺距也越大，距也越大，反之越小。反之越小。實(shí)驗(yàn)證明，實(shí)驗(yàn)證明，螺紋間距為螺紋間距為1.01.5D 最佳。最佳。螺桿灌注樁單樁豎向承載力計(jì)算螺桿灌注樁單樁豎向承載力計(jì)算 螺桿樁單樁豎向極限承載力計(jì)算公式由螺桿樁直桿段螺桿樁單樁豎向極限承載力計(jì)算公式由螺桿樁直桿段側(cè)阻力、螺紋段抗剪強(qiáng)度和端阻力三部分組成，因此，計(jì)側(cè)阻力、螺紋段抗剪

10、強(qiáng)度和端阻力三部分組成，因此，計(jì)算需分段進(jìn)行。算需分段進(jìn)行。 （1）直桿段側(cè)阻力）直桿段側(cè)阻力sk1 Q 計(jì)算計(jì)算 直桿段螺桿樁側(cè)阻力直桿段螺桿樁側(cè)阻力sk1 Q 是由樁土之間的摩阻力實(shí)是由樁土之間的摩阻力實(shí)現(xiàn)的。所以，計(jì)算方法與傳統(tǒng)直線型灌注樁相同。即：現(xiàn)的。所以，計(jì)算方法與傳統(tǒng)直線型灌注樁相同。即： sk1 sik i Q = uq l 式中：式中： sk1 Q 直桿段側(cè)阻力（直桿段側(cè)阻力（kpa）；）； sik q 樁的直桿段極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值（樁的直桿段極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kpa），），可按表取值；可按表取值； u樁身周長（樁身周長（m）；）； i l 樁的直桿段穿越第樁的直桿段穿越第i

11、層土的厚度（層土的厚度（m）。）。 （2）螺紋段側(cè)阻力）螺紋段側(cè)阻力sk 2 Q 計(jì)算計(jì)算 螺紋段的側(cè)阻力螺紋段的側(cè)阻力sk 2 Q 是由樁的螺牙與土的機(jī)械咬是由樁的螺牙與土的機(jī)械咬合作用力通過樁孔側(cè)壁土的抗剪強(qiáng)度體現(xiàn)的，與直桿段樁合作用力通過樁孔側(cè)壁土的抗剪強(qiáng)度體現(xiàn)的，與直桿段樁的受力機(jī)理截然不同，建議按下式計(jì)算：的受力機(jī)理截然不同，建議按下式計(jì)算： sk 2 si i Q = ut l 式中：式中： si t 樁的螺紋段第樁的螺紋段第i 層土抗剪強(qiáng)度值（層土抗剪強(qiáng)度值（kpa）。）。 土層抗剪強(qiáng)度土層抗剪強(qiáng)度si t 的確定方法：的確定方法： 根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)指標(biāo)按下式計(jì)算根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)

12、指標(biāo)按下式計(jì)算 砂類土砂類土tan si i i t =s j 粘性土粘性土tan si i i i t = c +s j 式中：式中：i s 剪切滑動(dòng)石上的法向應(yīng)力（剪切滑動(dòng)石上的法向應(yīng)力（kpa） i c 第第 i 層土的粘聚力（層土的粘聚力（kpa）；）； i j 第第 i 層土的內(nèi)摩擦角；層土的內(nèi)摩擦角； （3）樁端阻力計(jì)算）樁端阻力計(jì)算 由于螺桿樁在成孔過程中對孔底有擠土作用，加之由于螺桿樁在成孔過程中對孔底有擠土作用，加之管內(nèi)泵壓混凝土有較高的壓力，作用機(jī)理相似預(yù)制樁。計(jì)管內(nèi)泵壓混凝土有較高的壓力，作用機(jī)理相似預(yù)制樁。計(jì)算式如下：算式如下： Q p k = q p k A P 式中

13、：式中： pk q 極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kpa） P A 樁端面積；樁端面積； （4）螺桿樁單樁豎向極限承載力計(jì)算）螺桿樁單樁豎向極限承載力計(jì)算 將直桿段側(cè)阻力、螺紋段側(cè)阻力和端阻力公式合并即將直桿段側(cè)阻力、螺紋段側(cè)阻力和端阻力公式合并即得螺桿樁單樁豎向極限承載力計(jì)算公式如下：得螺桿樁單樁豎向極限承載力計(jì)算公式如下： uk sk 1 sk 2 pk Q = Q + Q + Q 2 ( tan ) sik il i i i i pk p5施工工藝流程及操作要點(diǎn)施工工藝流程及操作要點(diǎn)6材料與設(shè)備材料與設(shè)備 螺桿樁固化劑宜選用強(qiáng)度等級不低于螺桿樁固化劑宜選用強(qiáng)度等級不低于32.5 級

14、的普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥，所選用的水泥級的普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥，所選用的水泥應(yīng)有出廠合格證，不得受潮、過期。應(yīng)有出廠合格證，不得受潮、過期。 混凝土用砂應(yīng)選用粗砂或中砂，砂應(yīng)質(zhì)地混凝土用砂應(yīng)選用粗砂或中砂，砂應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)硬、干凈，若有泥塊和雜質(zhì)，使用前應(yīng)篩除，堅(jiān)硬、干凈，若有泥塊和雜質(zhì)，使用前應(yīng)篩除，其含泥量不得超過表其含泥量不得超過表6.1.2-1 規(guī)定。規(guī)定。 粗骨料可選用卵石或碎石，石子應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)硬、耐久、粗骨料可選用卵石或碎石，石子應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)硬、耐久、干凈，石子的質(zhì)量應(yīng)符合國家現(xiàn)行的普通混凝土用砂石干凈，石子的質(zhì)量應(yīng)符合國家現(xiàn)行的普通混凝土用砂石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收方法質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收方法（JG

15、J52-2006）。混凝土石子粒徑宜采用）。混凝土石子粒徑宜采用525mm。針片。針片狀顆粒不大于狀顆粒不大于10%。 混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C25，施工過程中嚴(yán)格按照，施工過程中嚴(yán)格按照配合比下料，嚴(yán)格控制粉煤灰的慘入量，塌落度控制在配合比下料，嚴(yán)格控制粉煤灰的慘入量，塌落度控制在1820cm。混凝土宜采用早強(qiáng)混凝土，確保一周內(nèi)混凝?；炷烈瞬捎迷鐝?qiáng)混凝土，確保一周內(nèi)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的100%。 混凝土應(yīng)符合泵送混凝土的要求，粉煤灰應(yīng)采用混凝土應(yīng)符合泵送混凝土的要求，粉煤灰應(yīng)采用、級工業(yè)磨細(xì)粉煤灰。其他外加劑（如增強(qiáng)劑、緩凝劑等）級工業(yè)磨細(xì)粉煤灰。其他外加劑（如增強(qiáng)劑、緩凝劑等