螺桿灌注樁在軟弱地基處理中的應(yīng)用

阮夢姣++薛璟

摘 要：目前我國的鐵路和高速公路正朝著高時速和重荷載方向發(fā)展，建設(shè)中軟弱地基問題十分突出。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，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，其單樁承載力的計算方法是在普通鉆孔灌注樁和長螺紋樁單樁承載力計算的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，本文主要從這兩個方面分析了螺桿灌注樁的優(yōu)勢，并通過試樁試驗的實例來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；靜載試驗

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.095

1 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，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，樁周的受力通過螺紋段的葉片從摩擦力變?yōu)榧羟辛Γ蓸犊讉?cè)壁土體的抗剪強(qiáng)度來體現(xiàn)，一旦螺紋段到達(dá)極限狀態(tài)，就會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

2.1 施工工藝

（1）樁機(jī)就位，且樁位偏差不應(yīng)大于0.4倍樁徑。

（2）對中調(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)計深度。下鉆時，樁機(jī)的自控系統(tǒng)會控制桿件的旋轉(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)計標(biāo)高以后，樁機(jī)將反向旋轉(zhuǎn)著來提升鉆桿，同時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)計深度時，在柱狀空間內(nèi)泵壓灌注混凝土。

（5）停泵。混凝土的超灌量應(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。對比三者承載性能：

a）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

某新建鐵路客運專線站前工程，設(shè)計時速250km/h，基礎(chǔ)設(shè)施預(yù)留進(jìn)一步提速條件。鐵路等級為客運專線，正線數(shù)目為雙線，工后沉降控制標(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。且未見明顯地質(zhì)構(gòu)造。試數(shù)量3根，間距按設(shè)計間距1.7m正方形布樁，試驗樁長10到12.5m，直桿段的長度不小于總長1/3。 現(xiàn)場試樁檢測試驗主要包括靜載試驗和低應(yīng)變檢測。螺桿樁設(shè)計為上部直桿段直徑0.5m，下部螺紋段樁芯直徑0.38m。

檢測結(jié)果如圖2，以1、2號樁為例，實測曲線波形反射很規(guī)則，波列清晰，樁底的反射波明顯，易讀取反射波列到達(dá)時間，樁身混凝土平均波速較高，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，對試樁取芯檢測，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，樁底無沉渣現(xiàn)象，對砼抽檢抗壓強(qiáng)度在19—25之間，屬于完整樁。鉆芯檢測與反射波檢測結(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檢測。用慢速維持荷載法，樁的每級荷載增量為最大試驗荷載的1/10。3號樁為例，設(shè)計單樁承載力為1860KN，試驗最大荷載是3720KN，按照9級加壓檢測，初級荷載20%（747KN），然后按每級加載10%（372KN）。由圖3可知，Q-S曲線，平緩，無顯著陡降，S-lgt曲線平緩規(guī)則。本次荷載試驗最大沉降量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)計承載力的要求。

4 結(jié)語

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比相對較高的一種樁型。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)計及其應(yīng)用[J].地基處理，2006（02）：43-47.

[2]趙娣.螺桿樁在高層建筑物中的應(yīng)用[J].鐵道建筑技術(shù)，2009（06）：121-123.

[3]史小燕.螺桿灌注樁及其在房屋建筑中的應(yīng)用[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計，2012（12）：92-94.

作者簡介：阮夢姣（1991-），浙江人，女，研究方向：地質(zhì)工程。