高速鐵路螺桿樁軟基處理施工應用分析

趙子文

中鐵九局 遼寧沈陽 110041

1 螺桿樁的結構及概念

1.1 螺桿樁的結構

螺桿樁是一種新型樁，有上、下兩部分組成，上部為圓柱型，與普通的樁相同，下部為螺絲型。螺紋的間距與螺紋周圍土體的抗剪強度有關，一般來說，土的抗剪強度越大，螺距也越大，反之越小。

1.2 螺桿樁的概念

螺桿樁將常識中“螺絲釘比釘子牢固”的簡單道理運用在樁與樁施工中，使其更牢固的特點得以實現。螺桿樁改變了樁與土體之間相互作用的模式，樁與土界面構成了機械型咬合，成樁后部分土體形成螺紋，而樁側土體形成螺母，樁體螺紋與樁側土螺母緊密咬合，使其更牢固的特點得以實現[1]。

螺桿樁在成樁施工時樁機鉆桿采用了下降或上升速度與鉆桿旋轉速度同步技術，解決了螺桿樁上部為圓柱型，下部為螺紋型的施工工藝。同步技術：將下鉆速度與旋轉速度進行同步匹配的一種技術，鉆頭每提升或下落一個螺距，鉆桿剛好旋轉一圈并擠壓土體，從而形成螺紋形的孔或樁；非同步技術：下鉆速度與旋轉速度不同步匹配，即鉆頭每提升或下落一個螺距，鉆桿旋轉多圈并擠壓土體，從而形成圓柱形的孔或樁。螺桿樁成樁的過程分為下鉆、提鉆兩個過程。下鉆時，螺桿樁機采用正向非同步技術擠壓土體形成螺桿樁圓柱段，隨后鉆桿采用正向同步技術下鉆，使土體形成螺紋段。提鉆時，螺桿樁機采用反向旋轉同步技術提升鉆桿至螺紋段設計標高的位置，形成螺桿樁的螺紋段，在提鉆的同時泵壓混凝土。鉆桿提升到螺紋段頂部設計標高時，鉆桿再次正向旋轉或直接提升產生帶圓柱空間，同時管內泵壓澆灌混凝土至樁頂設計標高。

2 螺桿樁特點

2.1 螺桿樁構造特點

由于螺桿樁的下部為螺紋段，使樁的受力性能發生了變化，螺牙的存在使樁身不會喪失粘聚力，從而提高了樁的側摩阻力。在相同條件下，螺桿樁與普通直桿樁相比單樁的承載力有顯著提高。通過對地基的擠密，降低了地基土的壓縮性，從而提高了地基的承載力，減小了地基的沉降[2]。

2.2 螺桿樁工藝特點

螺桿樁施工工藝簡單，與傳統樁相比，在施工過程中不取土，而是對周圍土體進行排擠，使地基土的側向應力增加，樁體樁土結合粗糙度高，樁周土產生徑向固結，使其密度增加，樁側摩阻力增大；其獨特的技術形式能有效縮短工期，方便施工，且工程質量穩定可靠；不存在清底、取土、護壁、塌孔、斷樁等問題，樁身質量可靠，具有無振動、低噪音、無環境污染等綠色樁型特色。

2.3 螺桿樁效益特點

螺桿樁機利用伸縮螺紋鉆桿鉆進，混凝土通過空心螺紋鉆桿由鉆頭泵出，迅速填充螺紋空間，在樁身周邊形成螺紋，機械自動化程度高，勞動強度低，施工進度快，性能可靠，成孔規則。螺桿樁單位體積材料所發揮的承載力較高，沉降小，無泥土外運等優點。由于螺紋鉆桿螺牙間的泥土取代了部分混凝土，同樁徑螺桿樁混凝土用量只有傳統直線型樁的60%-70%，節約混凝土量30%-40%，降低了成本，工程總造價大幅度降低。

3 施工要點

施工前進行管線調查后，開始清表，同時合理布置施工機械、輸送管路和電力線路位置。根據布樁圖進行樁位放樣，用竹簽釘緊，一樁一簽，按照測量放線的位置將樁機就位，樁位偏差不大于5cm。樁的施工順序應從中間向四周進行，采取間隔跳打的施工方式，以防樁孔間竄漿。樁機就位后對其進行調平和穩固，確保成孔垂直度偏差不大于樁長的1%。

在鉆進過程中，應嚴格控制鉆孔速度，確保成樁時螺紋段和圓柱段合格。在成孔過程中，如發現鉆桿搖晃或難鉆時，應放慢鉆進速度，否則容易導致鉆孔偏斜、位移，甚至使鉆桿、鉆具損壞。螺桿樁成孔到達設計標高后，停止鉆進，開始泵送混凝土，當鉆桿芯管充滿混凝土后，螺桿樁機反向旋轉提升鉆桿，提鉆過程中自控系統應嚴格控制鉆桿提升速度和旋轉速度，順著已形成的土體螺紋軌跡鉆桿反向旋轉，鉆桿其旋轉的轉數和提升速度應保持同步和匹配，勻速控制提管速度。當鉆桿提升至螺紋段頂面的設計高度時，鉆桿及泵送砼再次正向旋轉或直接提升，形成帶圓柱空間，直至樁頂設計標高。

樁體混凝土強度達到設計強度的70%后方可進行樁間土開挖及清運，樁間土采用人工配合小型挖掘機開挖，清除保護土層時不得擾動地基土，保護層土清理完畢后，在設計樁頂處標記處切割線，采用專用樁頭切割機通過三刀環切將基礎樁頂多余樁頭切割至設計標高，施工時必須確保樁身切口平整，無明顯錯臺。

承載力檢驗宜在成樁28d后進行檢驗，采用單樁和復合地基荷載試驗，檢驗數量一般為總數量的2‰（復合地基承載力及單樁承載力各1‰），螺桿樁單樁承載力及加固后復合地基承載力需滿足設計要求。采用低應變檢查樁身完整性，檢查數量為施工總樁數的10%。

4 效益分析

同條件下與普通的直桿，如：CFG樁相比。其獨特的技術形式能有效縮短工期，減少了工程造價又方便施工，且工程質量穩定可靠。

沉降變形大為減小，承載力明顯提高。該施工方法在鉆孔過程中噪音低、振動小，成孔和澆筑混凝土的過程一次完成，排除了大量的泥漿處理和運輸的工作，從根本上避免了由此對施工現場和周邊環境的污染，是一種環境保護型的綠色施工方法。

解決了直桿CFG樁樁位偏移大、淺部斷裂、縮徑、擴徑、樁頭松散施工中的技術難題。單樁豎向抗壓靜載荷試驗檢測和基樁完整性檢測滿足設計要求，工程應用效果較好。

5 結語

綜上所述，螺桿樁具有的優勢還是比較明顯，尤其是對于不同地質條件中運用；在同條件下，可以有效的提高地基承載力，縮短工期，降低成本，減少環境污染，可以很好的推廣應用。