中國螺桿樁技術

《中國螺桿樁技術》專題報告國家級一級工法建設部科學技術項目計劃全國建設行業(yè)科技成果推廣項目卓典高科(海南)公司中國螺桿樁.中國螺桿樁技術的新進展目錄施工錄像螺桿樁技術介紹最新工程案例國外類似技術的研究狀況全螺紋灌注樁（螺紋樁）短螺旋擠土灌注樁（SDS）螺桿樁技術介紹螺桿樁螺桿樁成樁工法螺桿樁機什么是螺桿樁技術螺桿樁機螺桿樁螺桿樁成樁工法螺桿樁技術采用專用螺桿樁機，通過特殊成樁工法，形成獨特螺桿樁的技術，就是螺桿樁技術螺桿樁螺桿樁螺桿樁是一種“上部為圓柱型，下部為螺絲型”的組合式新型樁。螺桿樁符合樁身附加應力分布規(guī)律以側阻力為主的樁，樁身附加應力沿深度方向有明顯衰減，而螺桿樁恰好是“上大下小”的樁身構造螺桿樁成樁工法工法演示工法剖析螺桿樁成樁工法螺桿樁的成型模式灌注成樁擠密效應：鉆具對樁周土體合理擠密膠結效應：在卵石層中，樁身在混凝土的作用下與卵石形成膠結狀共同受力體鉆具護壁鉆具護壁：由鉆具護壁，無需泥漿，沒有泥皮和沉渣鉆具護壁并合理擠壓形成的樁孔螺紋型樁孔直桿段樁身淺螺紋采用特定方法可使直桿段樁身形成等間距淺螺紋提高了樁周土體的承載力發(fā)揮度，樁土間形成咬合構造，大幅提升樁承載力螺紋段樁身螺紋采用特殊成樁工法，結合提鉆連續(xù)泵送技術，在不擾動螺紋形樁孔的情況下，形成像螺絲釘一樣的螺紋型樁段膠結效應在卵石層中，樁土結合形成膠結狀共同體，像巖石一樣牢不可破，提供極高承載力施工現(xiàn)場無泥漿、無棄土、無噪音震動國家級一級工法工程總數(shù)超過200項，成功案例遍布全國50多個城市和安哥拉等國家施工案例廣西北海北部灣1號粘聚力大于70kpa的硬粘土進入280kpa礫砂層約12m樁筏基礎樁徑500mm，樁長22m，單樁承載力極限值4300kN施工案例安哥拉DUNDO生態(tài)城樁端持力層為粉砂獨立承臺樁徑500mm，樁長18m，單樁承載力極限值3800kN施工案例長沙湘樟小區(qū)穿透5m強風化巖獨立承臺樁徑500mm，樁長約10m，單樁承載力極限值3500kN施工案例?？诿T廣場樁端持力層為粉砂復合地基樁徑400mm，樁長18m，復合地基承載力極限值1000kpa施工案例四川渠縣東城半島二期樁端持力層為300kpa卵石層獨立承臺樁徑500mm，樁長25m，單樁承載力極限值3600kN螺桿樁機螺桿樁機簡介螺桿樁機優(yōu)勢說明中空式雙動力直流驅動減速器最新型螺桿樁機圖為我公司最新研制成功的中空雙動力螺桿樁機LGZ-I-50正在280kpa砂層中試成孔可根據(jù)土層調整螺紋鉆桿比例土層松弛效應不明顯，螺紋鉆桿長度可縮短，反之應增加LGZ-I-50研發(fā)優(yōu)勢集結了巖土工程、機械、自控、仿真計算等行業(yè)的精英整合了武船重工集團等軍工制造企業(yè)巨資引進國外先進的機械設計軟件與技術（如英國S.M.T軟件等）精密加工LGZ-I-50關鍵指標輸出扭矩：330kN·m抵抗扭矩：300kN·m（可過載至700kN·m）整機總重：約90t適用土層：粘土、粉土、砂土、卵石、全~中風化巖新型減速器新型減速器新型中空式雙動力直流驅動減速器，是我公司最新研發(fā)的螺桿樁技術專用減速器新型減速器巨資引進英國S.M.T設計軟件和德國J.K浮動技術，具有以下特點可對齒輪和齒輪箱進行整體計算躁點接觸面積98%疲勞強度高修型效果好國內(nèi)在進行類似設計時，基本采用國內(nèi)某研究所的計算軟件只能計算主要構件躁點接觸面積約60%疲勞強度低修型效果差有限元仿真計算減速器強度與變形無塵車間中精加工新型減速器的優(yōu)勢輸出扭矩大：300kN·m抵抗扭矩大：300kN·m，可過載至700kN·m適應惡劣工作環(huán)境重量輕使用壽命長：設計要求正常使用10年不維修硬齒面齒輪強度大結構形式有利于承受沖擊荷載的工況對鉆桿沒有散熱集中現(xiàn)象螺桿樁技術優(yōu)勢總結螺桿樁技術優(yōu)勢總結承載力高、沉降小樁段長度比例可根據(jù)需要調整適用范圍廣泛成樁工法環(huán)保性能好螺桿樁機成樁能力強大……下面介紹兩個最新的螺桿樁應用案例螺桿樁技術應用新成果寧波單樁750噸靜載試驗重慶43層超高層復合地基寧波單樁750噸靜載試驗寧波地區(qū)樁工技術現(xiàn)狀寧波目前正在積極開發(fā)坡地，采用常規(guī)方法（泥漿護壁灌注樁，樁端進入中風化巖）施工，除施工效率低（打一根樁甚至需要數(shù)天）以外，還有以下問題泥漿污染嚴重樁端存在沉渣或虛土樁的沉降及差異沉降較大承載力低經(jīng)濟效益低環(huán)保性能差螺桿樁在寧波地區(qū)的最新應用工程所在地寧波-奉化-溪口建筑高度16層8幢、14層4幢及其他附屬建筑甲方與設計院綜合考慮后認為，螺桿樁沒有泥漿、無沉渣、微取土，只要能在滿足承載力要求的同時，控制好差異沉降即可設計信息及要求設計樁型：螺桿樁設計樁徑：600mm設計樁長：進入中風化灰?guī)r0.5m承載力要求：

單樁容許承載力4800kN混凝土標號：C45巖土力學參數(shù)采用LGZ-I-50施工最新型螺桿樁機可滿足進入穿透卵石、強風化巖，進入中風化巖的設計要求工程效果現(xiàn)場清潔無污染鉆桿護壁，因此無泥漿污染僅少量返土，因此無需轉運和堆放棄土可順利入中風化巖0.5m以上根據(jù)電流變化，并與地質資料比對得知單樁承載力超出設計要求50%以上設計容許值4800kN，實測值7500kN，最大沉降1cm，因配重不足而停止加載重慶43層超高層復合地基重慶43層超高層螺桿樁復合地基共4棟超高層建筑，其中3棟33層、1棟43層中國建筑科學研究院認為螺桿樁技術在其他地區(qū)已表現(xiàn)出良好性能，在重慶地區(qū)有良好前景同時，需要滿足以下技術要求設計要求設計樁徑500~600mm時，設備功能應滿足進入卵石層不小于3米（穿透550kpa中密卵石層，樁端進入800kpa密實卵石層）采用較為安全的樁筏基礎或復合地基方案設計單樁承載力特征值1400kN復合地基承載力特征值700kpa樁距為3倍樁徑時沒有擠土負效應各土層巖土設計參數(shù)表地下水位基本位于該粉土層柱狀圖及樁設計信息8#樓ZY72孔

樁長約14.4m9#樓ZY54孔

樁長約15.8m施工措施與試驗1、采用螺桿樁專用設備鉆進和提鉆過程中鉆具全程護壁樁側土無松弛效應，更不會塌孔不使用泥漿，從根本上消除泥皮和沉渣可進入卵石層3米，成孔時間小于1小時?動力頭電流通過自控系統(tǒng)反饋回駕駛室，將電流變化結合地質資料判斷進入持力層的深度2、使用特殊方法產(chǎn)生淺螺紋直桿段2、樁身進入卵石層形成的膠結效應3、樁身與卵石層形成的膠結效應4、靜載試驗兩根φ600螺桿樁破壞性靜載試驗，結果如下：第一次靜載試驗最大加載值5000kN第二次靜載試驗最大加載值6000kN均未加載至破壞（錨樁沉降過大）φ600單樁破壞性靜載試驗

——最大加載量5000kNφ600單樁破壞性靜載試驗

——最大加載量6000kN靜載試驗結果

——最大加載量5000kN最大加載量最大沉降穩(wěn)定速度快5000kN靜載試驗數(shù)據(jù)曲線靜載結果總結與分析承載力高，遠超設計要求，工程應用時有足夠的安全富余量兩次靜載試驗的承載力實測值分別為設計單樁承載力極限值的1.78和2.14倍沉降小兩棟33層已建至24層，沉降8mm43層超高層基礎已通過驗收5、低應變檢測——驗證樁端無沉渣的條件根據(jù)低應變檢測中的阻抗原理，入射波傳遞至阻抗突減界面時，會產(chǎn)生同相反射波引自中科院武漢巖土力學研究所《低應變檢測》5、低應變檢測——驗證樁端無沉渣螺桿樁低應變檢測：樁端無同相反射波說明樁端無沉渣，樁端與持力層直接接觸注意事項螺桿樁技術注意事項1、《建筑樁基技術規(guī)范》JGJ94-2008中第234頁強調：近年來，全國各地研發(fā)的新樁型，有的已取得一定的工程應用經(jīng)驗，編制了推薦性專業(yè)標準或企業(yè)標準，各有其適用條件。由于選用不當，造成事故者也不少見。螺桿樁技術施工不宜在深厚流塑狀淤泥質土中使用，在擠土敏感土層中使用時應采用特殊技術措施。螺桿樁技術注意事項2、《建筑樁基技術規(guī)范》JGJ94-2008的9.4.3條：有下列情況之一的樁基工程，應采用靜荷載試驗對工程樁單樁豎向承載力進行檢測，檢測數(shù)量應根據(jù)樁基設計等級、施工前取得試驗數(shù)據(jù)的可靠性因素，按現(xiàn)行行業(yè)標準《建筑基樁檢測技術規(guī)范》JGJ106確定：4采用新樁型或新工藝。并且《建筑基樁檢測技術規(guī)范》JGJ106-2003中第83頁強調：為在推廣應用新樁型或新工藝過程中不斷積累經(jīng)驗，使其能達到預期的質量和效益目標，增加了本地區(qū)采用新樁型或新工藝時也應進行施工前期靜載試驗的規(guī)定，并可根據(jù)實際情況增加試樁數(shù)量。施工方對每一根樁進行動測自檢，合理提高檢測比例，降低新工藝應用風險。螺桿樁技術注意事項3、《建筑樁基技術規(guī)范》JGJ94-2008中第240頁強調：關于配筋長度，主要考慮軸向荷載的傳遞特征及荷載性質。對于端承樁應通長等截面配筋，摩擦型樁宜分段變截面配筋；當樁較長也可部分長度配筋，但不宜小于2/3樁長。當受水平力時，尚不應小于反彎點下限4.0/α；當有可液化、軟弱土層時，縱向主筋應穿越這些土層進入穩(wěn)定土層一定深度。對于抗拔樁應根據(jù)樁長、裂縫控制等級、樁側土性等因素通長等截面或變截面配筋。配筋應符合工程實際情況螺桿樁技術注意事項4、《建筑樁基技術規(guī)范》JGJ94-2008中第310頁強調：灌注樁后插鋼筋籠工藝近年有較大發(fā)展，插籠深度提高到目前20～30m，較好地解決了地下水位以下壓灌樁的配筋問題。但后插鋼筋籠的導向問題沒有得到很好的解決，施工時應注意根據(jù)具體條件采取綜合措施控制鋼筋籠的垂直度和保護層有效厚度。鋼筋籠應用對準器保證偏心度和垂直度、主筋加焊耳筋保證混凝土保護層厚度，鋼筋節(jié)點一律采用焊接，不得綁扎使用。國外類似技術的研究狀況全螺紋型灌注樁短螺旋擠土灌注樁全螺紋型灌注樁全螺紋型灌注樁全螺紋型灌注樁在國外已有50年的歷史，應用廣泛無論哪種全螺紋灌注樁成樁工藝，始終無法解決承載力低的問題國內(nèi)曾進行靜載試驗以比較全螺紋灌注樁與普通灌注樁的承載力，結果顯示，相同條件下全螺紋灌注樁承載力還不如直桿灌注樁，原因就是樁身強度不足導致樁破壞直到螺桿樁出現(xiàn)，才有了第一種高承載力的螺紋型灌注樁國內(nèi)外螺紋型樁的發(fā)展歷程第一種全螺紋灌注樁ScrewpileScrewpile1963年研發(fā)成功，1966年獲美國專利可以看作是一種套管鉆孔樁，依靠套管外的螺紋葉片形成螺紋型樁孔這是一種“概念型技術”，只有形成螺紋樁的概念而無技術措施，因此在國內(nèi)外均沒有關于這種樁型的應用實例報導但其成樁原理為后續(xù)的多種螺紋型灌注樁提供了依據(jù)美國專利局專利授權號授權日期：1966年10月11日專利名稱發(fā)明人鉆孔螺紋灌注樁(ATLAS系列)技術20世紀90年代前后，鉆孔螺紋灌注樁技術在歐美得到應用，如ATLAS、T-PILE、OLIVIER等ATLAS工法T-PILE工法ATLASOLIVIERATLAS系列技術的特點鉆具含三部分：導管、鼓槌頭、預制樁尖正轉下鉆，反轉提升通過導管放鋼筋籠護壁效果差（導管直徑明顯小于鼓槌頭）沒有技術措施保證螺紋的形成和不受破壞ATLAS樁承載力水平引自比利時Franki地基處理公司《ATLASPILE》http://www.franki.de內(nèi)徑外徑承載力標準值非粘土粘土國內(nèi)螺紋型樁的發(fā)展我國第一種全螺紋灌注樁的成樁工法——《灌注螺紋樁成樁工藝》誕生于1996年灌注螺紋樁成樁工藝鉆具為下部帶活門的螺紋鉆桿正轉下鉆，反轉提升后插鋼筋籠改良了護壁效果沒有技術措施保證螺紋的形成和不受破壞幾種全螺紋灌注樁承載力水平全螺紋灌注樁的承載力瓶頸全螺紋灌注樁歷經(jīng)50年發(fā)展，承載力最高也只能達到1700kN左右國內(nèi)進行的承載力對比試驗，結果承載力還不如國外全螺紋灌注樁承載力對比試驗試驗時間：2006年試驗地點：海南對比樁型：全螺紋灌注樁、長螺旋鉆孔灌注樁、螺桿樁施工樁長：17m~23.5m設計樁徑：400mm（均為外徑）全螺紋灌注樁單樁承載力極限值1#：720kN3#：840kN破壞形式樁頭破碎長螺旋鉆孔灌注樁單樁承載力極限值1100kN破壞形式沉降超過4cm，土體承載力到達極限而發(fā)生土體破壞國外專家對全螺紋灌注樁進行了大量研究，試圖得出一種方法突破全螺紋灌注樁在承載力上的瓶頸，但時至今日仍然沒有突破性進展Screwpiling:stillachallengingdiscussiontopic

螺紋樁仍是一個具有挑戰(zhàn)性的課題作者為比利時GhentUniversity（根特大學）巖土力學試驗室W.FvanImpe,2003解決問題的鑰匙是什么？螺桿樁在承載力對比試驗中的數(shù)據(jù)單樁承載力極限值2400kN破壞形式未加載至破壞最大加載量時沉降僅12mm，仍有承載力富余各樁型承載力一覽表樁身強度與附加應力的關系螺紋樁螺桿樁解決問題的鑰匙全螺紋灌注樁是樁身等強度異型樁，與附加應力分布規(guī)律不匹配螺桿樁樁身強度“上大下小”，與附加應力分布規(guī)律匹配由此可以看出，要解決全螺紋灌注樁承載力低的問題，關鍵是改變樁身構造，使之與附加應力分布規(guī)律匹配短螺旋擠土灌注樁短螺旋擠土灌注樁簡稱SDS樁，是20世紀90年代開始，在ATLAS的基礎上發(fā)展起來的一種技術這種技術將ATLAS的鼓槌頭改為階梯狀或紡錘狀擴大頭比較有代表性的有APGD(AugerPressureGroutedDisplacement)意大利SOILMEC土力DSP(Discrepile)德國BAUERFDP(FullDisplacementPile)APGD德國BAU