新型螺杆灌注桩施工工法.ppt

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1、1前言前言 螺杆灌注桩是一种新型的变截面异形桩，是在螺杆灌注桩是一种新型的变截面异形桩，是在日本的高强度钢纤维混凝土预制螺纹桩的基础上日本的高强度钢纤维混凝土预制螺纹桩的基础上创新而成的。它的全称为半螺旋钻孔管内泵压混创新而成的。它的全称为半螺旋钻孔管内泵压混凝土灌注桩，其形状是上部为圆柱型，下部为螺凝土灌注桩，其形状是上部为圆柱型，下部为螺丝型的组合式新型桩（如图丝型的组合式新型桩（如图1-1）。具有承载力高）。具有承载力高沉降小、工期短、施工方便、造价低、无污染、沉降小、工期短、施工方便、造价低、无污染、无噪音等特点。螺杆桩已被建设部列为无噪音等特点。螺杆桩已被建设部列为“建设部建设部20

2、05 年科学技术项目计划年科学技术项目计划”和和“2005 年全国建年全国建设行业科技成果推广项目设行业科技成果推广项目”（项目编号：（项目编号：2005005；证书编号：；证书编号：2005006）,并于并于2006 年获年获得国家专利（专利号得国家专利（专利号ZL03128265.2）2工法特点工法特点 螺杆灌注桩与传统的混凝土灌注桩、长螺旋灌注桩螺杆灌注桩与传统的混凝土灌注桩、长螺旋灌注桩相比在施工过程中不取土，对桩间土有明显的挤密效果。相比在施工过程中不取土，对桩间土有明显的挤密效果。通过对天然地基的挤密，降低了地基土的压缩性，从而提通过对天然地基的挤密，降低了地基土的压缩性，从而提高

3、了天然地基的承载力，减小了地基的沉降。对沉降变形高了天然地基的承载力，减小了地基的沉降。对沉降变形要求很高的建筑物，螺纹桩有很高的实用价值。要求很高的建筑物，螺纹桩有很高的实用价值。 由于螺杆灌注桩的下部形成了螺纹段，使桩的受力性由于螺杆灌注桩的下部形成了螺纹段，使桩的受力性能发生了变化，从而提高了桩的侧摩阻力。在相同条件下，能发生了变化，从而提高了桩的侧摩阻力。在相同条件下，螺杆桩与普通直杆灌注桩相比单桩的极限承载力有显著提螺杆桩与普通直杆灌注桩相比单桩的极限承载力有显著提高。高。 螺杆灌注桩单桩承载力较高，同等条件下与普通直螺杆灌注桩单桩承载力较高，同等条件下与普通直孔灌注桩相比可缩短桩长

4、，减少桩径和减少桩数。作为大孔灌注桩相比可缩短桩长，减少桩径和减少桩数。作为大型建筑物的基础时，即可作为桩下单桩方案以减少承台工型建筑物的基础时，即可作为桩下单桩方案以减少承台工作量，又可沿箱基墙下或筏基板下布桩以减少底板厚度及作量，又可沿箱基墙下或筏基板下布桩以减少底板厚度及配筋量。减少了工程造价，又方便施工。配筋量。减少了工程造价，又方便施工。 由于现有的螺杆桩钻机成套设备具有机械扭矩潜能由于现有的螺杆桩钻机成套设备具有机械扭矩潜能大，穿透力强的特点，因此螺杆灌注桩对于不同土质有很大，穿透力强的特点，因此螺杆灌注桩对于不同土质有很强的适应性。并且不受地下水位的影响。强的适应性。并且不受地下

5、水位的影响。 螺杆桩施工工艺简单不存在清底、取土、护壁、塌螺杆桩施工工艺简单不存在清底、取土、护壁、塌孔、断桩等问题，桩身质量可靠。具有无振动、低噪音、孔、断桩等问题，桩身质量可靠。具有无振动、低噪音、无环境污染等绿色桩型特色。无环境污染等绿色桩型特色。 通过螺杆灌注桩处理的复合地基可以有效降低地震通过螺杆灌注桩处理的复合地基可以有效降低地震力对结构的影响，同时，即使在建筑物过大水平位移情况力对结构的影响，同时，即使在建筑物过大水平位移情况下，仍可以有效的传递垂直荷载，并由于加固后消除了可下，仍可以有效的传递垂直荷载，并由于加固后消除了可液化土层，从而可以广泛地应用于地震区。液化土层，从而可以

6、广泛地应用于地震区。 螺杆桩机设备性能先进，自动化程度高，劳动强度螺杆桩机设备性能先进，自动化程度高，劳动强度低，施工进度快，可以连续泵送混凝土成桩。低，施工进度快，可以连续泵送混凝土成桩。3适用范围适用范围 螺纹灌注桩适用于杂填土、粘土、粉土、黄螺纹灌注桩适用于杂填土、粘土、粉土、黄土、各类砂层，粒径小于土、各类砂层，粒径小于30cm（含石量（含石量50%）的砾石层等各种土层，淤泥质土中慎用。不受地的砾石层等各种土层，淤泥质土中慎用。不受地下水的限制。下水的限制。 螺纹灌注适用于包括复合地基的刚性桩、钢螺纹灌注适用于包括复合地基的刚性桩、钢筋混凝土基础的钢筋混凝土桩和复合桩基的基桩，筋混凝土

7、基础的钢筋混凝土桩和复合桩基的基桩，桩径桩径300mm600mm，桩径视长细比调整。，桩径视长细比调整。4工艺原理工艺原理 螺杆灌注桩将常识中螺杆灌注桩将常识中“螺丝钉比钉子牢固螺丝钉比钉子牢固”的简单道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。理运用在桩与桩施工中，使其更牢固的特点得以实现。 螺杆灌注桩的结构螺杆灌注桩的结构:螺杆桩是一种变截面的异形灌注螺杆桩是一种变截面的异形灌注桩，有上、下两部分组成。桩的上部为圆柱形，与普通的桩，有上、下两部分组成。桩的上部为圆柱形，与普通的灌注桩相同，下部为带螺纹状的桩体。上下两段的长度是灌注桩相同，下部为带螺纹状的桩体。上下两段的长度是

8、根据地基土质情况而进行调节的，没有一个固定的比例。根据地基土质情况而进行调节的，没有一个固定的比例。由于地基土一般都具有上软下硬的特点，因此，通常在承由于地基土一般都具有上软下硬的特点，因此，通常在承载力小于载力小于120kpa 的土层中做成圆柱体桩，在承载力大于的土层中做成圆柱体桩，在承载力大于120kpa 的土层中做成螺纹桩，这种设置充分发挥了地基的土层中做成螺纹桩，这种设置充分发挥了地基的承载能力。在确定螺纹桩体内径大小时，如果螺纹桩体的承载能力。在确定螺纹桩体内径大小时，如果螺纹桩体内径过小，就会出现桩身先于土体达到破坏的现象，经工内径过小，就会出现桩身先于土体达到破坏的现象，经工程实

9、践证明，螺纹桩体内径为程实践证明，螺纹桩体内径为250400mm（如表（如表4.2.11）,螺纹高度为螺纹高度为50mm 为宜。为宜。螺纹的间距螺纹的间距与螺纹周围与螺纹周围土体的抗剪土体的抗剪强度有关，强度有关，一般来说，一般来说，土的抗剪强土的抗剪强度越大，螺度越大，螺距也越大，距也越大，反之越小。反之越小。实验证明，实验证明，螺纹间距为螺纹间距为1.01.5D 最佳。最佳。螺杆灌注桩单桩竖向承载力计算螺杆灌注桩单桩竖向承载力计算 螺杆桩单桩竖向极限承载力计算公式由螺杆桩直杆段螺杆桩单桩竖向极限承载力计算公式由螺杆桩直杆段侧阻力、螺纹段抗剪强度和端阻力三部分组成，因此，计侧阻力、螺纹段抗剪

10、强度和端阻力三部分组成，因此，计算需分段进行。算需分段进行。 （1）直杆段侧阻力）直杆段侧阻力sk1 Q 计算计算 直杆段螺杆桩侧阻力直杆段螺杆桩侧阻力sk1 Q 是由桩土之间的摩阻力实是由桩土之间的摩阻力实现的。所以，计算方法与传统直线型灌注桩相同。即：现的。所以，计算方法与传统直线型灌注桩相同。即： sk1 sik i Q = uq l 式中：式中： sk1 Q 直杆段侧阻力（直杆段侧阻力（kpa）；）； sik q 桩的直杆段极限侧阻力标准值（桩的直杆段极限侧阻力标准值（kpa），），可按表取值；可按表取值； u桩身周长（桩身周长（m）；）； i l 桩的直杆段穿越第桩的直杆段穿越第i

11、层土的厚度（层土的厚度（m）。）。 （2）螺纹段侧阻力）螺纹段侧阻力sk 2 Q 计算计算 螺纹段的侧阻力螺纹段的侧阻力sk 2 Q 是由桩的螺牙与土的机械咬是由桩的螺牙与土的机械咬合作用力通过桩孔侧壁土的抗剪强度体现的，与直杆段桩合作用力通过桩孔侧壁土的抗剪强度体现的，与直杆段桩的受力机理截然不同，建议按下式计算：的受力机理截然不同，建议按下式计算： sk 2 si i Q = ut l 式中：式中： si t 桩的螺纹段第桩的螺纹段第i 层土抗剪强度值（层土抗剪强度值（kpa）。）。 土层抗剪强度土层抗剪强度si t 的确定方法：的确定方法： 根据室内土工试验指标按下式计算根据室内土工试验

12、指标按下式计算 砂类土砂类土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 剪切滑动石上的法向应力（剪切滑动石上的法向应力（kpa） i c 第第 i 层土的粘聚力（层土的粘聚力（kpa）；）； i j 第第 i 层土的内摩擦角；层土的内摩擦角； （3）桩端阻力计算）桩端阻力计算 由于螺杆桩在成孔过程中对孔底有挤土作用，加之由于螺杆桩在成孔过程中对孔底有挤土作用，加之管内泵压混凝土有较高的压力，作用机理相似预制桩。计管内泵压混凝土有较高的压力，作用机理相似预制桩。计算式如下：算式如下： Q p k = q p k A P 式中

13、：式中： pk q 极限端阻力标准值（极限端阻力标准值（kpa） P A 桩端面积；桩端面积； （4）螺杆桩单桩竖向极限承载力计算）螺杆桩单桩竖向极限承载力计算 将直杆段侧阻力、螺纹段侧阻力和端阻力公式合并即将直杆段侧阻力、螺纹段侧阻力和端阻力公式合并即得螺杆桩单桩竖向极限承载力计算公式如下：得螺杆桩单桩竖向极限承载力计算公式如下： uk sk 1 sk 2 pk Q = Q + Q + Q 2 ( tan ) sik il i i i i pk p5施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点6材料与设备材料与设备 螺杆桩固化剂宜选用强度等级不低于螺杆桩固化剂宜选用强度等级不低于32.5 级

14、的普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，所选用的水泥级的普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，所选用的水泥应有出厂合格证，不得受潮、过期。应有出厂合格证，不得受潮、过期。 混凝土用砂应选用粗砂或中砂，砂应质地混凝土用砂应选用粗砂或中砂，砂应质地坚硬、干净，若有泥块和杂质，使用前应筛除，坚硬、干净，若有泥块和杂质，使用前应筛除，其含泥量不得超过表其含泥量不得超过表6.1.2-1 规定。规定。 粗骨料可选用卵石或碎石，石子应质地坚硬、耐久、粗骨料可选用卵石或碎石，石子应质地坚硬、耐久、干净，石子的质量应符合国家现行的普通混凝土用砂石干净，石子的质量应符合国家现行的普通混凝土用砂石质量标准及验收方法质量标准及验收方法（JG

15、J52-2006）。混凝土石子粒径宜采用）。混凝土石子粒径宜采用525mm。针片。针片状颗粒不大于状颗粒不大于10%。 混凝土强度等级不应低于混凝土强度等级不应低于C25，施工过程中严格按照，施工过程中严格按照配合比下料，严格控制粉煤灰的惨入量，塌落度控制在配合比下料，严格控制粉煤灰的惨入量，塌落度控制在1820cm。混凝土宜采用早强混凝土，确保一周内混凝。混凝土宜采用早强混凝土，确保一周内混凝土强度达到设计值的土强度达到设计值的100%。 混凝土应符合泵送混凝土的要求，粉煤灰应采用混凝土应符合泵送混凝土的要求，粉煤灰应采用、级工业磨细粉煤灰。其他外加剂（如增强剂、缓凝剂等）级工业磨细粉煤灰。其他外加剂（如增强剂、缓凝剂等）可根据不同的使用要求适量参入。外加剂的用量根据施工可根据不同的使用要求适量参入。外加剂的用量根据施工需要通过实验确定。需要通过实验确定。 采用商品混凝土，混凝土罐车运送时，应根据运距、采用商品混凝土，混凝土罐车运送时，应根据运距、温度等条件预留混凝土塌落度损失量。温度等条件预留混凝土塌落度损失量。 钢筋的级别、直径必须符合设计要求，有出厂证明钢筋的级别、直径必须符合设计要求，有出厂证明书及复试报告，表面应无老锈和油污。书及复试报告，表面应无老锈和油污。效益分析效益分析