螺桿灌注樁在軟弱地基處理中的應(yīng)用

1、    螺桿灌注樁在軟弱地基處理中的應(yīng)用    阮夢(mèng)姣+薛璟摘 要：目前我國(guó)的鐵路和高速公路正朝著高時(shí)速和重荷載方向發(fā)展，建設(shè)中軟弱地基問(wèn)題十分突出。新型螺桿樁由于其環(huán)保節(jié)、地基承載性能良好、沉降量小等優(yōu)勢(shì)，逐漸替代了傳統(tǒng)的預(yù)制管樁和灌注樁。螺桿樁施工工藝特殊，其單樁承載力的計(jì)算方法是在普通鉆孔灌注樁和長(zhǎng)螺紋樁單樁承載力計(jì)算的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，本文主要從這兩個(gè)方面分析了螺桿灌注樁的優(yōu)勢(shì)，并通過(guò)試樁試驗(yàn)的實(shí)例來(lái)證明了螺桿樁在控制沉降方面的顯著成效。關(guān)鍵詞：螺桿灌注樁；單樁承載力；低應(yīng)變檢測(cè)；靜載試驗(yàn)doi：10.16640/ki.37-1222/t.201

2、7.09.0951 引言螺桿樁，也被稱為半螺旋擠孔管內(nèi)泵壓混凝土灌注樁，是螺紋灌注樁的變型體，為部分?jǐn)D土樁。近年來(lái)，在鐵路、公路以及高層建筑中應(yīng)用廣泛。螺桿樁的上半部分和一般的灌注樁相同，圓柱形，主要靠樁體側(cè)阻力產(chǎn)生作用。下半部分與螺紋灌注樁一樣，是帶螺紋狀的樁體，樁周的受力通過(guò)螺紋段的葉片從摩擦力變?yōu)榧羟辛?，由樁孔?cè)壁土體的抗剪強(qiáng)度來(lái)體現(xiàn)，一旦螺紋段到達(dá)極限狀態(tài)，就會(huì)順著螺紋段的外圍產(chǎn)生圓柱狀的剪切滑移面1。螺桿樁在地下水位上下均可進(jìn)行施工，分為素混凝土和鋼筋混凝土螺桿樁，一般可應(yīng)用于抗拔樁基、建筑物抗壓樁基、基坑支護(hù)樁，及橋梁樁等工程領(lǐng)域2 3。2 螺桿樁的優(yōu)勢(shì)2.1 施工工藝（1）樁機(jī)就

3、位，且樁位偏差不應(yīng)大于0.4倍樁徑。（2）對(duì)中調(diào)平，調(diào)平并穩(wěn)固樁基使垂直度偏差小于1%。（3）鉆孔至設(shè)計(jì)深度。下鉆時(shí)，樁機(jī)的自控系統(tǒng)會(huì)控制桿件的旋轉(zhuǎn)和下降速度使兩者匹配。速度由慢變快，直至直線段設(shè)計(jì)深度，形成螺紋樁樁段。（4）泵送混凝土。泵送混凝土。當(dāng)鉆頭鉆到了設(shè)計(jì)標(biāo)高以后，樁機(jī)將反向旋轉(zhuǎn)著來(lái)提升鉆桿，同時(shí)泵送混凝土快速填滿螺紋狀空間，提升到螺紋部分頂部的設(shè)計(jì)深度時(shí)，在柱狀空間內(nèi)泵壓灌注混凝土。（5）停泵?；炷恋某嗔繎?yīng)該控制在在二十到四十厘米。（6）提出鉆頭。待至鉆孔中心泵壓的混凝土柱狀體成型后，慢慢提出鉆頭。2.2 單樁承載力圖1為沉管灌注樁，螺紋灌注樁，螺桿灌注樁。對(duì)比三者承載性能：a

4、）沉管灌注樁單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值：（1）其中， （2）b）螺紋單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值：（3）c）螺桿樁單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值：（4）對(duì)比三種樁型單樁豎向極限承載力：將三種樁的剛度進(jìn)行比較，相同條件，利用分層荷載傳遞法計(jì)算得到的樁的剛度與樁的直徑成正比。因此剛度比較：且側(cè)阻力為主的樁，樁身附加應(yīng)力深度方向上減小明顯，而螺桿樁上大下小，符合了附加應(yīng)力的分布規(guī)律。因此通過(guò)比選，既要滿足單樁承載力強(qiáng)度，又要保證樁自身的剛度使其不至于破壞，最合適的樁型是螺桿灌注樁。3 工程應(yīng)用某新建鐵路客運(yùn)專線站前工程，設(shè)計(jì)時(shí)速250km/h，基礎(chǔ)設(shè)施預(yù)留進(jìn)一步提速條件。鐵路等級(jí)為客運(yùn)專線，正線數(shù)目為雙線，工后沉降

5、控制標(biāo)準(zhǔn)高。路基工程須嚴(yán)格控制地基和路堤的地基加固與填筑施工。本標(biāo)段所在地區(qū)主要為人工填土層，第四系全新統(tǒng)沖洪積層及第四系殘坡積層。標(biāo)段土質(zhì)從上往下依次為淤泥質(zhì)黏土，粉質(zhì)粘土，泥質(zhì)砂巖，下伏基巖巖性主要為褐紅色的強(qiáng)風(fēng)化巖和弱風(fēng)化巖層。且未見(jiàn)明顯地質(zhì)構(gòu)造。試數(shù)量3根，間距按設(shè)計(jì)間距1.7m正方形布樁，試驗(yàn)樁長(zhǎng)10到12.5m，直桿段的長(zhǎng)度不小于總長(zhǎng)1/3。 現(xiàn)場(chǎng)試樁檢測(cè)試驗(yàn)主要包括靜載試驗(yàn)和低應(yīng)變檢測(cè)。螺桿樁設(shè)計(jì)為上部直桿段直徑0.5m，下部螺紋段樁芯直徑0.38m。檢測(cè)結(jié)果如圖2，以1、2號(hào)樁為例，實(shí)測(cè)曲線波形反射很規(guī)則，波列清晰，樁底的反射波明顯，易讀取反射波列到達(dá)時(shí)間，樁身混凝土平均波速較

6、高，輕微縮徑現(xiàn)象可以判斷是由直桿段和螺紋段截面變化所致。施工28天后，對(duì)試樁取芯檢測(cè)，樁身砼芯柱狀且完整，膠結(jié)好，表面光滑，斷口吻合，骨料分布均勻，樁底無(wú)沉渣現(xiàn)象，對(duì)砼抽檢抗壓強(qiáng)度在1925之間，屬于完整樁。鉆芯檢測(cè)與反射波檢測(cè)結(jié)果一致。螺桿樁試樁施工28天后，進(jìn)行單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)檢測(cè)。用慢速維持荷載法，樁的每級(jí)荷載增量為最大試驗(yàn)荷載的1/10。3號(hào)樁為例，設(shè)計(jì)單樁承載力為1860kn，試驗(yàn)最大荷載是3720kn，按照9級(jí)加壓檢測(cè)，初級(jí)荷載20%（747kn），然后按每級(jí)加載10%（372kn）。由圖3可知，q-s曲線，平緩，無(wú)顯著陡降，s-lgt曲線平緩規(guī)則。本次荷載試驗(yàn)最大沉降量14.58 mm，最大回彈量2.93 mm，回彈率20.1% 試樁在最大試驗(yàn)荷載條件下未出現(xiàn)異常情況及明顯沉降，樁基滿足了設(shè)計(jì)承載力的要求。4 結(jié)語(yǔ)螺桿灌注樁相比于普通沉管灌注樁和螺紋灌注樁，在施工工藝方面略有差異。與沉管灌注樁相比，單樁承載力明顯增大，混凝土用量顯著減少，極大地提高了經(jīng)濟(jì)效益。與螺紋灌注樁相比，加大了受壓面積，提高了樁身剛度。螺桿灌注樁是新型樁中性價(jià)比相對(duì)較高的一種樁型。但是目前有關(guān)螺桿樁的研究還不全面，比如在螺桿樁的沉降量計(jì)算和參數(shù)敏感性分析等方面，還需進(jìn)一步的研究探討。參考文獻(xiàn)：1彭桂皎，虞鋒，石慶華等.螺桿樁新技術(shù)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用j.地基處理，2006（02）