螺桿灌注樁在軟弱地基處理中的應用

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展，建設中軟弱地基問題十分突出。新型螺桿樁由于其環保節、地基承載性能良好、沉降量小等優勢，逐漸替代了傳統的預制管樁和灌注樁。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上發展而來的，本文主要從這兩個方面分析了螺桿灌注樁的優勢，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。

關鍵詞：螺桿灌注樁；單樁承載力；低應變檢測；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泵壓混凝土灌注樁，是螺紋灌注樁的變型體，為部分擠土樁。近年來，在鐵路、公路以及高層建筑中應用廣泛。螺桿樁的上半部分和一般的灌注樁相同，圓柱形，主要靠樁體側阻力產生作用。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為剪切力，由樁孔側壁土體的抗剪強度來體現，一旦螺紋段到達極限狀態，就會順著螺紋段的外圍產生圓柱狀的剪切滑移面[1]。螺桿樁在地下水位上下均可進行施工，分為素混凝土和鋼筋混凝土螺桿樁，一般可應用于抗拔樁基、建筑物抗壓樁基、基坑支護樁，及橋梁樁等工程領域[2] [3]。

2 螺桿樁的優勢

2.1 施工工藝

（1）樁機就位，且樁位偏差不應大于0.4倍樁徑。

（2）對中調平，調平并穩固樁基使垂直度偏差小于1%。

（3）鉆孔至設計深度。下鉆時，樁機的自控系統會控制桿件的旋轉和下降速度使兩者匹配。速度由慢變快，直至直線段設計深度，形成螺紋樁樁段。

（4）泵送混凝土。泵送混凝土。當鉆頭鉆到了設計標高以后，樁機將反向旋轉著來提升鉆桿，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計深度時，在柱狀空間內泵壓灌注混凝土。

（5）停泵。混凝土的超灌量應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準值：

（1）

其中， （2）

b）螺紋單樁豎向極限承載力標準值：

（3）

c）螺桿樁單樁豎向極限承載力標準值：

（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：

且側阻力為主的樁，樁身附加應力深度方向上減小明顯，而螺桿樁上大下小，符合了附加應力的分布規律。因此通過比選，既要滿足單樁承載力強度，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 工程應用

某新建鐵路客運專線站前工程，設計時速250km/h，基礎設施預留進一步提速條件。鐵路等級為客運專線，正線數目為雙線，工后沉降控制標準高。路基工程須嚴格控制地基和路堤的地基加固與填筑施工。

本標段所在地區主要為人工填土層，第四系全新統沖洪積層及第四系殘坡積層。標段土質從上往下依次為淤泥質黏土，粉質粘土，泥質砂巖，下伏基巖巖性主要為褐紅色的強風化巖和弱風化巖層。且未見明顯地質構造。試數量3根，間距按設計間距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。 現場試樁檢測試驗主要包括靜載試驗和低應變檢測。螺桿樁設計為上部直桿段直徑0.5m，下部螺紋段樁芯直徑0.38m。

檢測結果如圖2，以1、2號樁為例，實測曲線波形反射很規則，波列清晰，樁底的反射波明顯，易讀取反射波列到達時間，樁身混凝土平均波速較高，輕微縮徑現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，膠結好，表面光滑，斷口吻合，骨料分布均勻，樁底無沉渣現象，對砼抽檢抗壓強度在19—25之間，屬于完整樁。鉆芯檢測與反射波檢測結果一致。

螺桿樁試樁施工28天后，進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異常情況及明顯沉降，樁基滿足了設計承載力的要求。

4 結語

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，極大地提高了經濟效益。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敏感性分析等方面，還需進一步的研究探討。

參考文獻：

[1]彭桂皎，虞鋒，石慶華等.螺桿樁新技術設計及其應用[J].地基處理，2006（02）：43-47.

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

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

作者簡介：阮夢姣（1991-），浙江人，女，研究方向：地質工程。