螺旋椎體擠土樁設計方法與工程應用★

南 元 方光秀 徐嘉林 趙世范

(1.吉林煙草工業有限責任公司延吉卷煙廠，吉林 延吉 133002；2.延邊大學工學院，吉林 延吉 133000； 3.延吉市大星基礎工程公司，吉林 延吉 133002)

?

螺旋椎體擠土樁設計方法與工程應用★

南 元1方光秀2*徐嘉林2趙世范3

(1.吉林煙草工業有限責任公司延吉卷煙廠，吉林 延吉 133002；2.延邊大學工學院，吉林 延吉 133000； 3.延吉市大星基礎工程公司，吉林 延吉 133002)

提出了適合遼西地區的設計方法以及樁側極限側阻力標準值增大系數，并結合遼西地區工程實例，在施工現場進行單樁豎向承載力靜載實驗，檢驗樁身的完整性以及承載力、沉降量，以證明此設計方法的可行性以及系數選取的合理性，為該地區的螺旋椎體擠土樁設計提供借鑒。

螺旋椎體擠土樁，靜載實驗，單樁豎向承載力，鋼筋籠

螺旋錐體擠土樁是利用螺旋錐體擠土鉆頭通過大扭矩動力頭鉆機泵壓灌混凝土，后置鋼筋籠而成的一種新的樁型。錐形結構徑向下擠土充分，鉆頭上部帶有二次擠土的保徑鉆桿，使擠壓旋切下來的土體經擠土鉆桿進行二次擠壓，進一步穩定了已成孔的穩定性和孔壁的密實性。與其他樁型相比，螺旋錐體擠土樁的單樁承載力高，排土量少，適用地質條件廣，成本低。山東省早已提出DBJ 14—091—2012螺旋擠土灌注樁技術規程，河南省也已提出DBJ41 T132—2014雙向螺旋擠土灌注樁技術規程，重慶市也已把DBJ 50/T—207—2014旋轉擠壓灌注樁技術規程作為本地區工程建設推薦性標準。本文參考上述地區的地方性技術規程，并結合遼西地區工程實例，針對當地的地質情況，提出適合遼西地區的設計方法，并結合單樁豎向抗壓靜載實驗進行驗證。

1 遼西地區工程地質條件

根據已有的工程實例，并結合遼寧省遼西工程勘察院提供的巖土工程勘察報告，遼西地區在鉆孔控制深度內，雜填土厚1.2 m～3.1 m，雜色、松散堆積；粉質粘土厚5.7 m～8.6 m，褐色、可縮狀態；圓礫厚2.2 m～3.9 m，雜色、中密狀態；全風化巖厚0.6 m～1.0 m，灰黃色、灰綠色，可沖擊鉆進；強風化巖厚3.0 m～4.0 m，灰黃色、灰綠色，沖擊鉆進困難；中風化巖厚4.5 m～6.3 m，灰黃色、灰綠色，中風化，碎屑結構、層狀構造。地下水埋深8.00 m～8.80 m，屬承壓水，賦存于圓礫層中，富水性較好，徑流條件較好，補給來源主要為滲流補給。地下水位隨季節變化較明顯，年水位變幅為1.00 m～2.00 m。其地質分布概況見圖1。

2 螺旋椎體擠土樁的主要設計方法

螺旋椎體擠土樁為中等直徑樁，宜采用350 mm～800 mm的樁徑，正截面配筋率可取0.65%～0.4%(小直徑樁取高值)。

2.1 單樁豎向承載力計算

單樁承載力計算公式為：

Quk=Qsk+Qpk=u∑αsiqsikli+qpkAp

(1)

其中，Qsk為單樁總極限側阻力標準值；Qpk為單樁總極限端阻力標準值；qsik為單樁第i層土的極限側阻力標準值，如無當地經驗時，可按表1取值；qpk為單樁極限端阻力標準值，如無當地經驗時，可按表1取值；u為樁身周長；Ap為樁端面積；li為樁周第i層土的厚度；αsi為第i層土的樁側極限側阻力標準值的增大修正系數，填土、粘性土、粉土、黃土：αsi=1.0～1.2；砂土、礫砂、砂礫土、全風化巖、強風化巖：αsi=1.1～1.3；αsi值宜根據現場單樁靜載試驗結果或當地已有試樁資料進行驗證和調整。

表1 豎向極限承載力計算參數表 kPa

單樁承載力計算公式為：

(2)

其中，Ra為單樁承載力特征值；Quk為單樁豎向極限承載力標準值；K為安全系數，取K=2。

考慮抗震時，軸心豎向力作用下，應滿足：

NEk≤1.25R

(3)

其中，NEk為地震作用效益和荷載作用效應標準組合下，基樁的平均豎向力。

2.2 樁沉降量計算

在計算單樁沉降量時，將沉降計算點水平面影響范圍內各基樁對應力計算點產生的附加應力疊加，采用單向壓縮分層總和法計算土層的沉降，并計入樁身壓縮Se，最終沉降量計算可采用實體深基礎分層總和法按JGJ94—2008建筑樁基技術規范執行。

3 工程實例

3.1 工程概況

遼寧省朝陽市喀左縣喀左·水木清華8號樓(地下1層、地上18層、建筑面積為10 800m2，框架結構)、9號樓(地下1層、地上6層、建筑面積為3 984m2，框架結構)、SW4號(地下1層、地上2層、建筑面積為690m2，框架結構)。基樁形式為螺旋椎體擠土樁，樁端進入強風化巖層。

依據現場進行的勘察，得到的各土層力學指標如表2所示。

表2 各土層力學指標

根據現場的地質勘察，以及式(1)～式(3)，經過計算，本文中的螺旋椎體擠土樁徑為500 mm，樁長為12 m，樁體采用C35混凝土，豎向采用8根直徑18的四級鋼筋，螺旋箍筋采用直徑8 mm的三級鋼，為保證樁體鋼筋骨架的穩定，每隔1 m設置加勁肋。

3.2 靜載實驗

3.2.1 實驗方案

本靜載實驗按照JGJ 106—2014建筑基樁檢測技術規范進行，對3根樁徑為500 mm，樁長為12 m的試驗樁進行靜力加載實驗。實驗采用快速維持荷載法逐級加載，第一級可按2倍加載，每級荷載達到相對穩定后加下一級荷載。在樁頂兩邊裝設4個位移傳感器，按規定時間測定沉降量，采用5 000 kN油壓千斤頂、RS-JYC靜載自動采集分析系統。實驗裝置如圖2所示。

3.2.2 實驗結果

根據加載實驗，對實驗結果匯總，如表3所示。圖3～圖5分別為1號～3號試驗樁單樁豎向抗壓實驗曲線圖。

試驗中1號～3號試樁在實驗加載到3 600 kN時，總沉降量分別為9.81 mm，10.54 mm，10.03 mm，沉降量不大，而且Q—s曲

線平緩，無明顯陡坡段。結果表明，在單樁豎向抗壓承載力靜載實驗中，3根試驗樁均滿足設計要求。

表3 靜載實驗數據匯總表

4 結語

1)本文圍繞螺旋椎體擠土樁，參考山東省和河南省以及重慶市等地方標準和技術規程，提出了適合遼西地區的螺旋椎體擠土樁設計方法以及適合遼西地區的樁側極限側阻力標準值增大系數，并結合工程實例進行檢驗，結果表明，根據此設計方法設計的螺旋椎體擠土樁樁身完整，豎向承載力以及沉降滿足要求。

2)通過靜載實驗可以看出，與長螺旋鉆孔灌注樁等其他樁型相比，螺旋椎體擠土樁在相同條件下單樁承載力高，并且排土量少，有利于節約成本與保護環境，具有推廣價值。

[1] DBJ 14—091—2012,螺旋擠土灌注樁技術規程[S].

[2] DBJ41 T132—2014,雙向螺旋擠土灌注樁技術規程[S].

[3] DBJ 50—156—2012,旋挖成孔灌注樁工程技術規程[S].

[4] JGJ 106—2014,建筑基樁檢測技術規范[S].

[5] 鄧金燕.高層建筑螺桿灌注樁工程施工工藝探究[J].科學與財富,2015(26):354-355.

[6] 陳超鋆,譚燕姬,邵 兵,等.螺桿樁技術——一種消除擠土負效應的擠土樁及其施工工法[J].地基處理,2009(4):23-27.

[7] DB21/T 1450—2015,建筑基樁及復合地基檢測技術規程[S].

Design method and engineering application of rotary extrusion cast-in-place pile★

Nan Yuan1Fang Guangxiu2*Xu Jialin2Zhao Shifan3

(1.YanjiCigaretteFactory,JilinTobaccoIndustrialCo.,Ltd,Yanji133002,China;2.InstituteofTechnologyofYanbianUniversity,Yanji133000,China;3.TheYanbianDaxingCityBasicEngineeringCompany，Yanji133002,China)

In this paper, the design method suitable for the western Liaoning Province and the increasing coefficient of the standard value of the lateral resistance of the pile side are presented. The integrity of the pile body and the bearing capacity and settlement are tested to prove the feasibility of the design method and the rationality of the coefficient selection.

rotary extrusion pile, static load test, vertical bearing capacity of single pile, steel reinforcement cage

1009-6825(2017)17-0059-02

2017-03-16★：延邊大學國家自然科學基金前期培育專項項目(413010088)

南 元(1962- )，男，工程師； 徐嘉林(1991- )，男，在讀碩士； 趙世范(1967- )，男，工程師

方光秀(1967- )，男，博士，教授

TU473.1

A