新型螺杆灌注桩技术

新型螺杆灌注桩技术【摘 要】新型螺杆灌注桩技术通过对传统长螺旋钻孔灌注桩的施工设备、施工工艺、基本原理等各方面的改进，实现了该桩环保效果好、桩身质量可靠、承载能力高、工程造价低、工期短、应用范围广的特点。 【关键词】螺杆灌注桩、技术要点、施工工艺 近年来，一些地区的高层建筑越来越多，绝大多数天然地基满足不了日益增长的楼层所带来的巨大荷载。地基处理技术是提高地基承载力的有效手段，同时也对桩基础的承载力提出了更高的要求，迫使我们要对桩型、以及施工工艺等内容进行改进。螺杆灌注桩的全称为半螺旋挤孔管内泵压混凝土灌注桩，也可简称为螺杆桩，是一种上部为圆柱形桩体，下部为螺纹型桩体组合而成的变截面异型灌注桩，其上下两桩段的长度可根据地基土质情况进行调节，没有固定的比例，下部螺纹桩体的外径与上部圆柱桩体直径相同。1 螺杆桩技术简介螺杆桩是一种“上部为圆柱型，下部为螺丝型”的组合式新型桩。现浇螺杆桩是在施工过程中采用桩机钻具旋转挤压土体成孔，管内泵压混凝土成桩，是一种具有很高实用价值和潜能的新型桩。将常识中“螺丝钉比钉子牢固”的简单道理运用在桩与桩施工中，使其更牢固的特点得以实现。其施工技术采用常规混凝土灌注和独特的施工工法形成螺杆桩，承载力大于等于预应力管桩。螺杆桩技术具有综合造价低、施工及成桩质量不受地下水影响、应用范围广、适应多种土层等优势.2 螺杆桩桩身特点上部直杆段下部螺纹段 特点一：下部为螺纹段，大大提高了桩的承载力 特点二：上部为直杆段，加大了受力面积，提高了桩身刚度 特点三：桩身上大下小的特点满足附加应力变化规律 特点四：桩体桩土结合粗糙度高 特点五：配筋按结构钢筋 特点六：桩端无虚土 特点七：螺牙的存在使桩身不会丧失粘聚力 3 螺杆灌注桩优点（1）环保效果好，无噪声，无振动，无泥浆排放与污染。（2）与普通钻孔灌注桩相比，无清底、护壁，塌孔等问题，也不易产生断桩和缩颈等问题，桩身质量可靠。 （3）桩身强度高，承载能力较强。（4）施工程序简化，降低工程造价，施工效率高，缩短工期。（5）适用范围广，不仅可以作为桩基础的基桩，也可应用于CFG复合地基和CM长短桩复合地基，螺杆桩适用于淤泥质粘土、粘土、粉质粘土、粉土、砂土层、卵石层及强风化岩等地层，成孔成桩不受地下水的限制。 4螺杆灌注桩施工4.1施工顺序与成桩工艺（1）桩机就位。按照测量放线的位臵将桩机就位，误差小于10mm。（2）对中调平。桩机就位后调平并稳固，确保成孔垂直度。（3）钻孔至设计深度。下钻过程中桩机自控系统严格控制钻杆下降速度和旋转速度，使二者匹配，要求钻杆旋转两周以上，下降一个螺距，钻至螺杆桩直线段设计深度，在土体中形成圆柱状段，此后钻杆旋转一周，下降一个螺距，钻至螺杆桩螺纹段设计深度，在土体中形成螺纹桩段.（4）泵送混凝土。钻头钻至设计标高后，桩机反向旋转提升钻杆，提升过程中自控系统严格控制钻杆提升速度和旋转速度，保持同步和匹配。与此同时将制备好的混凝土采用泵送方式迅速填满由钻杆旋转提升所产生的螺纹状空间，提到螺纹部分的顶段设计深度时，螺杆钻杆直接提升产生柱状空间，并同时向钻杆内继续泵压灌注混凝土。对于螺杆桩复合地基，根据承载力的情况可采用泵压混凝土或者水泥砂浆。（5）停泵。提钻时钻头达到桩顶设计标高时停止泵压混凝土，但应考虑灌注余量。（6）提出钻头。待钻孔中心泵压混凝土形成桩体后，缓慢的提出钻头。（7）沉放钢筋笼。钻杆拔出孔口前。先将孔口浮土清理干净，然后将已吊起的钢筋笼竖直对准孔口，把钢筋笼下端插入混凝土桩体中，采用不完全卸载的方式，使钢筋笼下沉到预定的深度。（8）成桩，准备下一循环作业。4.2施工特点（1）螺杆桩的施工方法与普通长螺旋钻孔灌注桩不同，它采用一次性挤压旋转成孔技术，在成孔的同时通过中空钻杆的钻头泵出混凝土，直接成桩。（2）螺杆桩通过挤压土体成孔，中心压灌混凝土护壁和成桩合三为一，从根本上排除了余土外运，泥浆污染合泥浆处理的问题，做到了绿色施工。（3）螺杆桩在钻杆下降和提升过程中，通过自控系统严格控制下降速度和旋转速度、提升速度与旋转速度，分别使两者匹配，确保上部形成圆柱形桩体，下部形成螺纹状桩体。（4）由于钻机成孔后，用混凝土泵通过中空钻杆从钻头直接泵压混凝土至桩底，所以桩底无虚土。泵压混凝土具有一定的动压力，桩端和桩侧与桩身周围的土体结合紧密，无泥皮影响，这就从根本上改善了基础桩的承载力和变形性状。 （5）钢筋笼植入混凝土的过程中具有一定的振捣密实作用，钢筋笼的钢筋与混凝土的握裹力能够充分保证，排除了泥浆遗留而减弱握裹力的可能。 4.3 施工注意要点4.3.1 成孔（1）螺杆桩机当需要穿过老粘土层、砂层、碎石土以及塑性指数大于25的粘土时，应进行试钻。（2）螺杆桩机就位后，应进行预检，钻头与桩位偏差不得大于20mm，刚接触地面时，下钻速度应缓慢。（3）钻进过程中，如遇到卡钻、钻机摇晃、偏斜或者发出异常声响时，应立即停钻，查明原因，采取相应措施后方可继续作业。 4.3.2 混凝土泵送（1）混凝土泵应根据桩径选择，安放位臵应与钻机的施工顺序相配合，泵管布臵应尽量减少弯道，泵与钻机的距离不宜超过60m。（2）首盘混凝土灌注前，应先用清水清洗管道，再泵送一定量的水泥砂浆润滑管道。（3）混凝土的泵送应连续进行，当钻机移位时，混凝土泵料斗内的混凝土应连续进行搅拌，泵送混凝土时，料斗内混凝土的高度不得低于400mm，以防吸进空气造成堵管。（4）混凝土输送管应尽可能保持水平，长距离泵送时，泵管下面应垫实。 （5）当气温高于30度时，宜在输送泵管上覆盖隔热材料每隔一段时间洒水湿润，以防管内混凝土失水离析，造成泵管堵塞。 （6）达到设计标高后，灌注首次混凝土时，应停顿10-20s加压，再缓慢提升钻杆。（7）通过自控系统，匀速控制提钻速度，桩径为400mm的桩钻杆提升速度为2.6m/min，桩径500mm的桩钻杆提升速度为1.6m/min。 （8）钻进地下水以下的砂土层时，应采取防止钻杆内进水的措施，压灌混凝土应连续进行。 （9）螺杆桩的充盈系数为1.02-1.20。桩顶混凝土超灌高度不宜小于300-500mm。 （10）成桩后，应及时消除钻杆及软管内残留的混凝土，长时间停臵时，应用清水将钻杆、泵管、混凝土泵等清洗干净。 （11）随时检查管道密封情况，以防漏水造成局部坍落度损失。 4.3.3 沉放钢筋笼为确保钢筋笼顺利沉放，钢筋笼底部可做成圆台或者圆锥式。混凝土灌注结束后，若钢筋笼长度不长，且混凝土坍落度合适时应立即将钢筋笼沉入混凝土桩体中。若钢筋笼长度较长，应设臵下拉式刚性传力杆作为沉放的工具杆用，并采用合适的平板振动器或振动棒将钢筋笼振动沉入混凝土桩体中。混凝土的和易性是钢筋笼植入到位（到设计深度）的充分条件，经验表明，桩孔内混凝土坍落度损失过快，是造成植笼失败和桩身质量缺陷的关键因素之一。 4.3.4 施工顺序桩的施工顺序应根据桩间距和周围建筑物的情况，按流水法分区考虑。对于较密集的满堂布桩可采取成排推进，并从中间向四周进行；若一侧靠近既有建筑物，宜从毗邻建筑物的一侧由近及远进行。同时根据桩的规格，宜先长后短进行施工。当桩距小于1.2m且地下有深厚淤泥层及松散砂层时，因采取跳跃式施工，或采用控制凝固时间间隔施工，以防桩孔间窜浆。5 螺杆灌注桩工程应用实例5.1 四川渠县工程四川渠县东区工程“东城半岛” 项目位于渠县东城新区，总投资10多亿元，总占地面积近100万平方米。东城半岛项目住宅小区主要以花园洋房、小高层、高层为主，楼层从18到32层不等。设计单位为机械工业部第三设计院，原设计为钻孔灌注桩，后经设计单位和房地产开发公司多方实地参观考察，基础形式全部更改为螺杆桩独立承台，桩径500mm，桩长24m，单桩承载力极限值3600KN，在节省工程造价的同时也显著提高了施工效率。5.2 广西北海“北部湾一号”广西北海北部湾一号工程，基础采用长600多米、宽20多米的条形基础，且不设沉降缝，对桩基础的承载力和沉降要求很高。原设计为500mm桩径管桩，在施工中出现非常明显的挤桩现象和土的承载力过高导致管桩难以达到设计深度，无法继续施工。经设计单位与房地产公司实地考察，选用螺杆桩条形基础的方案。5.3 海口名门广场海口名门广场三栋29层超高层连体建筑采用建设部科技计划项目螺杆桩复合地基，复合地基承载力为1000KN/m2，工程质量优良，被海口晚报称为“国内首例高强度螺杆桩复合地基获得成功”。6 结语螺杆桩灌注技术，经济和环境效益较为显著。但该桩型属于挤土灌注桩，施工时要充分考虑挤土效应带来的不利影响，需采取减小挤土效应的措施。此外，成孔成桩工艺较为特殊，受力机理较为复杂，有关的设计计算公式及理论分析等需进一步的积累和完善。参考文献：1 闭历平，方崇，张信贵.新型螺杆灌注桩的施工工艺与质量控制措施J.西部探矿工程， 2006（12）：15-16.2 李波扬，吴敏.一种新型的全螺旋灌注桩-螺纹桩J.建筑结构，2004（8）：55-57.3 沈保汉，黄伟，蔡娜.长螺旋水下灌注成桩技术J.建筑工人，2006（6）：4-7.4 CFG-LGZ-2006JG,螺杆桩设计与施工技术规定S.5 YJGF09-2004,后臵入钢筋笼灌注桩成桩施工工法S.6 方崇，张信贵，彭桂皎.对新型螺杆灌注桩的受力特征与破坏性状的探讨J.岩土工程技 术，2006（6）：316-319.