小議建筑中螺桿型長短樁復合地基的設計與施工

螺桿型長短樁復合地基在工程地基處理中得到了成功應用。螺桿樁是采用了變截面的構造形狀，滿足了附加應力的分布規律和應力分擔比及剛度變化的要求，調整了土體與樁之間的作用，樁側土體應力分擔比及應力擴散度提高，樁端荷載減少，使樁身受力與土體受力協調一致。螺桿樁承載力高，質量易保證，施工工效快，日成樁(直徑400-500mm)400-600延米，是一種具有很高實用價值的新型樁。

一、螺桿型長短樁復合地基原理

在荷載作用下，地基中的附加應力隨著深度增加而減少，為了更有效地利用復合地基中樁體的承載潛能，可以取不同長度的樁體以適應附加應力由上而下減小的特征，用于壓縮土層較厚的地基。從復合地基應力場和位移特性分析可知，由于復合地基加固的存在，高應力區向地基深度移動，地基壓縮土層變深。為了減少沉降，對較深的土層進行處理，采用沿深度變強度和變模量的長短樁復合地基可以有效減少沉降，降低加固成本。在長短樁復合地基中，加固區淺層地基中既有長樁、又有短樁，復合地基置換率高。不僅地基地基承載力高，而且加固區復合模量大，可以滿足加固要求。在加固區深層地基中，附加應力相對較小，只有長樁，也可達到承載力要求，有效減小沉降的目的，更符合荷載作用下地基中應力場和位移場特性。

二、螺桿型長短樁復臺地基的設計

地質資料顯示本場地為軟弱地基，上部存在人工填土及淤泥質土等較厚軟弱層，其承載力較低(人工填土估算45Kpa，淤泥質土為70Kpa)。用短樁(柔性樁)對樁間土上部軟弱層進行改善，增大樁間土的承載能力，減小剛性樁的應力集中。再與長樁(剛性樁既螺桿樁)共同作用形成長短樁復合地基來提高地基的承載能力。短樁除了參與提高地基承載力外，還能增大地基土豎向剛度，減小復合地基加固區變形。同時，剛性長樁對柔性短樁而言，還可起到護樁及參與抑制復合地基周圍土體隆起的作用。

1、承載力計算

(1)短樁復合地基的承載力估算:

fsp，k1=mlRal/Apl+β(1-m1)fskl (1)

式中:fsp，k1——短樁復合地基承載力標準值(kPa)，參照《建筑地基處理技術規范》(JGJ79-2002)中復合地基承載力的計算;根據式(1)計算可得短樁復合地基的承載力，

(2)長短樁復合地基的承載力特征值估算fSp，k2=m2Ra2/Ap2+β(1-m2)fsk22 (2)

因此，根據式c2)計算可得長短樁復合地基承載力特征值:

(3)長短樁復合地基修正后的地基承載力特征值估算，根據式(3)計算可得長短樁復合地基修正后的地基承載力特征值:

fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)

處理后的復合地基承載力滿足設計承載力(設計為200kPa)要求。

(4)以上公式采用了發揮度或提高系數等概念，理解和掌握難度大。為了便于理解和掌握，我們在計算中采用了再處理概念，即首先采用規范計算短樁復合地基承載力，將計算的承載力特征值作為長樁復合地基的基本參數之一，將短樁復合地基相應土層的壓縮模量按照規范調整成復合壓縮模量，然后對長樁復合地基進行計算，計算出修正后復合地基承載力特征值，既為長短樁復合地基承載力，并求出最終沉降量。以上計算參數運用，符合規范，概念明確，簡單易懂，容易掌握。成果可靠。

三、螺桿型長短樁的施工工藝

1、螺桿樁施工工藝:

螺桿樁是采用螺桿鉆機旋轉擠壓成孔，起鉆同時用管內泵壓灌注細石混凝土至孔底的一種成樁工藝。該樁型具有成樁速度快，樁身強度高，且無噪音等優點，其具體施工工藝如下:

測量放線一鉆機就位調平一鉆進成孔一至設計標高停鉆一泵送混凝土、提鉆一至設計標高停泵—提鉆至孔口——成樁。

鉆進過程中隨時觀察儀表電流不得超過額定電流值。在鉆至設計深度后，對于螺桿樁下段螺紋部分而言:反轉動力頭隨之提鉆是同時進行的，而且每旋轉出的高度等于提升裝置提升的高度。

注:1-動力頭，2-混凝土輸送泵，3-高壓管，4-自然地面。5-鉆桿，6-成樁后螺紋段，7-成樁后直線段，8-上部軟土層，9-下部硬土層，10-螺桿樁壘斷面。

2、樁位布置

1)經螺桿型長短樁復合地基處理后，其強度和承載力均有明顯提高，參數及計算方案符合設計要求和工程處理目的。

2)選擇剛性的長樁時，選用了螺桿樁。該樁型主要技術特征表現為“上部為直線型，下部為螺絲型”，因此更加符合在荷載作用下應力場由上而下減小的分布規律。上部直線型在軟弱土層中樁體剛度好，下部螺絲型樁體處理在較好土層中，受力特征變為剪切作用，可提高承載力。螺絲部分可節省混凝土材料。

3)長樁置換率設置為0.028，比常規的0.06-0.1大大減少。用長樁與短樁交叉布置，使加固地基形成有整體效果的長短樁復合地基。

4)現螺桿型長短樁復合地基工程費用僅為原方案的62%，取得了較好的經濟效益。

5)螺桿樁新技術一誕生，我們就非常重視螺桿樁機的研制和開發，走一條巖土技術與樁工機械相結合的光明大道，目前深圳已成功研制出高效、強勁的環保型螺桿樁新樁機，必將推進該項新技術得以更快發展。