螺旋鉆孔灌注樁施工設計概述

許聯 陳學根

摘? 要：螺旋鉆孔灌注樁以其噪聲低、適用性廣、影響范圍小等優越性能而在建筑工程中廣泛使用，成為需要快速施工、修復現有超應力結構基礎的工程中的第一選擇。介紹了外國的螺旋鉆孔灌注樁的概述，介紹了Atlas、APGD、Fundex等三種國外的螺旋鉆孔灌注樁，分別給出了這三種樁的特點、作用原理和安裝方法。另外還提供了螺旋鉆孔灌注樁的設計方法，可供參考者選用。

關鍵詞：螺旋鉆孔灌注樁;概述;設計方法

中圖分類號：TU753.3? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）33-0089-02

Abstract： Spiral bored piles are widely used in construction projects because of their low noise， wide applicability and small impact range. They are the first choice in engineering that requires rapid construction and repair of existing superstressed structures. This paper traces the overview of foreign spiral bored piles， introduces three foreign spiral bored piles of Atlas， APGD and Fundex， and gives the characteristics， working principle and installation method of these three piles. In addition， the design method of the spiral bored pile is also provided， which can be selected for reference.Keywords： spiral bored pile; overview; design method

1 概述

深基礎廣泛用于巖土工程實踐，不同的打樁方法衍生出了各種樁類型。每種類型的樁性質都不同，具體取決于安裝或構造方法。螺旋鉆孔樁是用螺旋鉆具在土體中鉆出一部分土體，然后用鋼筋混凝土進行澆筑形成的樁。

螺旋鉆孔灌注樁已經越來越多地用作結構的基礎構件，特別是在需要加速施工或涉及修復現有超應力結構基礎的項目中。

不同的學者或研究單位根據不同的施工工藝提出了不同類型的螺旋鉆孔灌注樁，現本文簡要介紹以下四種國外的螺旋鉆孔灌注樁，并對這幾種類型的樁進行比較。另外文中還介紹了螺旋鉆孔灌注樁的設計方法。

2 螺旋鉆孔灌注樁

螺旋鉆樁技術的進步部分是由于鉆孔灌注樁的發展。通常，鉆孔灌注樁的直徑范圍為0.3m至1.0m，長度可達30m至35m。

為了安裝鉆孔灌注樁，將一個堵塞的空心閥，連續螺旋鉆以一定的速度鉆入地下。在鉆孔期間，塞子防止土體進入螺旋鉆的空心桿中。在鉆孔過程中螺旋鉆的穿透速度非常重要，因為它對樁的性能有影響。在螺旋鉆穿透期間，通過螺旋鉆的旋轉去除一些土體，并且使與螺旋鉆相鄰的土體“膨脹”。理想情況下，螺旋鉆的穿透速度應使得土體移除且引起的側向應力釋放最小。

2.1 Atlas樁

Atlas樁是一種鉆孔、雙位移、現澆混凝土樁。在鉆孔和提取螺旋鉆過程中土體發生橫向位移（這是它被稱為雙位移樁的原因）。鉆機有兩個可以獨立工作的液壓油缸，可以進行連續鉆孔作業。在硬質土體的情況下，兩個液壓油缸可以同時工作。鉆機可以雙轉速運行，這樣有助于控制不同土體類型的鉆具鉆入速度（如圖1所示）。

2.2 APGD樁

由Berkel&Company Contractors公司申請專利的APGD樁技術是對原始打樁系統的改進。APGD樁安裝過程（如圖2所示）中地表土體的影響極小，這對于污染場地尤其重要。樁一旦達到所需的深度，高壓灌漿在壓力下通過鉆桿泵送，鉆孔工具順時針旋轉撤回，隨后將鋼筋籠插入灌漿柱中以完成樁的安裝過程（如圖2所示）。

2.3 Fundex樁

Fundex樁的錐形樁靴的直徑范圍為0.45m至0.67m，套管的直徑范圍為0.38m至0.52m。根據所使用的打樁設備，Fundex樁的長度可達25m至35m。在致密或堅硬的層中，鉆孔可以與灌漿注入或通過錐形樁靴的水噴射相結合。在達到所需深度后，釋放犧牲錐形樁靴，形成擴大樁基，然后將鋼筋籠插入套管中并放置混凝土（如圖3所示）。

在以上三種樁中，Atlas樁是需要用液壓油缸方式的，其他兩種采用順時針螺旋鉆并施加垂直力鉆孔。APGD樁對土體的擾動較小，由于是鉆完孔之后直接回收鉆孔工具，因此不需要像其他兩種樁一樣犧牲樁端。APGD樁與Fundex樁在鉆孔結束時殼體抽出時都產生了幾乎光滑的鉆孔，但是APGD樁產生的軸上下等徑，而Fundex樁產生的軸則是上粗下細。

3 設計方法

螺旋鉆孔灌注樁是根據現場試驗結果設計的，這些樁的可用設計方法遵循與任何其他樁相同的設計理念。樁基礎和樁身阻力與樁頂阻力qc（CPT）、標準貫入試驗（SPT）沖數N或極限壓力計試驗（PMT）有關。最終樁容Ru可表示，其中Rb和RS是最終基礎，軸容量計算為：Rb=rbAb，RS=rSAS;

其中rb和rS是單位基數和軸阻力， 是代表性的樁基和軸區。

德國標準中描述的鉆孔灌注樁的設計方法使用CPT樁靴阻力qc來計算單位基礎和軸阻力（如表1所示）。在粘土的情況下，不排水剪切強度Su可以來自qc（如表1所示），或者來自無側限壓縮試驗。根據Rizkallah的說法，德國標準沒有考慮鉆孔樁和鉆孔灌注樁（或使用連續螺旋鉆安裝的樁）之間的差異。

4 結論

螺旋鉆孔灌注樁在巖土工程施工中占有重要地位，在實踐中被廣泛使用，這些樁的優點是它們的結構快速，經濟且環保。它們的容量大于具有可比長度和直徑的鉆孔軸，并且在許多情況下接近驅動樁的容量。介紹了不同類型螺旋鉆樁的安裝方法和質量控制技術，并提出了基于現場試驗結果的可行設計方法。

參考文獻：

[1]DE COCK， F. and IMBO， R.， 1994. Atlas screw pile： a vibration-free， full displacement， cast-in-place pile. Transportation Research Record， n 1447， Oct， 1994， pp 49-62.

[2]BRETTMANN， T. and NeSMITH， W.， 2005. Advances in auger pressure grouted piles： design， construction and testing. Advances in Designing and Testing Deep Foundations. Geotechnical Special Publication No. 129， ASCE， pp. 262-274.

[3]何金明，喻紅霞.鉆孔灌注樁施工技術在房屋建筑工程中的應用[J].施工技術，2016，45（S1）：226-227.

[4]黃獻文，周愛兆，劉順青，等.雙排樁-連拱式組合結構受力機理分析[J].江蘇科技大學學報（自然科學版），2019，33（01）：106-112.

[5]張健.鉆孔灌注樁施工技術在公路橋梁中的應用[J].黑龍江交通科技，2019，42（04）：151-152.

[6]劉海彪.鉆孔灌注樁施工工藝流程及質量控制措施研究[J].工程技術研究，2019，4（07）：255-256.