中国螺杆桩技术

《中国螺杆桩技术》专题报告国家级一级工法建设部科学技术项目计划全国建设行业科技成果推广项目卓典高科(海南)公司中国螺杆桩.中国螺杆桩技术的新进展目录施工录像螺杆桩技术介绍最新工程案例国外类似技术的研究状况全螺纹灌注桩（螺纹桩）短螺旋挤土灌注桩（SDS）螺杆桩技术介绍螺杆桩螺杆桩成桩工法螺杆桩机什么是螺杆桩技术螺杆桩机螺杆桩螺杆桩成桩工法螺杆桩技术采用专用螺杆桩机，通过特殊成桩工法，形成独特螺杆桩的技术，就是螺杆桩技术螺杆桩螺杆桩螺杆桩是一种“上部为圆柱型，下部为螺丝型”的组合式新型桩。螺杆桩符合桩身附加应力分布规律以侧阻力为主的桩，桩身附加应力沿深度方向有明显衰减，而螺杆桩恰好是“上大下小”的桩身构造螺杆桩成桩工法工法演示工法剖析螺杆桩成桩工法螺杆桩的成型模式灌注成桩挤密效应：钻具对桩周土体合理挤密胶结效应：在卵石层中，桩身在混凝土的作用下与卵石形成胶结状共同受力体钻具护壁钻具护壁：由钻具护壁，无需泥浆，没有泥皮和沉渣钻具护壁并合理挤压形成的桩孔螺纹型桩孔直杆段桩身浅螺纹采用特定方法可使直杆段桩身形成等间距浅螺纹提高了桩周土体的承载力发挥度，桩土间形成咬合构造，大幅提升桩承载力螺纹段桩身螺纹采用特殊成桩工法，结合提钻连续泵送技术，在不扰动螺纹形桩孔的情况下，形成像螺丝钉一样的螺纹型桩段胶结效应在卵石层中，桩土结合形成胶结状共同体，像岩石一样牢不可破，提供极高承载力施工现场无泥浆、无弃土、无噪音震动国家级一级工法工程总数超过200项，成功案例遍布全国50多个城市和安哥拉等国家施工案例广西北海北部湾1号粘聚力大于70kpa的硬粘土进入280kpa砾砂层约12m桩筏基础桩径500mm，桩长22m，单桩承载力极限值4300kN施工案例安哥拉DUNDO生态城桩端持力层为粉砂独立承台桩径500mm，桩长18m，单桩承载力极限值3800kN施工案例长沙湘樟小区穿透5m强风化岩独立承台桩径500mm，桩长约10m，单桩承载力极限值3500kN施工案例海口名门广场桩端持力层为粉砂复合地基桩径400mm，桩长18m，复合地基承载力极限值1000kpa施工案例四川渠县东城半岛二期桩端持力层为300kpa卵石层独立承台桩径500mm，桩长25m，单桩承载力极限值3600kN螺杆桩机螺杆桩机简介螺杆桩机优势说明中空式双动力直流驱动减速器最新型螺杆桩机图为我公司最新研制成功的中空双动力螺杆桩机LGZ-I-50正在280kpa砂层中试成孔可根据土层调整螺纹钻杆比例土层松弛效应不明显，螺纹钻杆长度可缩短，反之应增加LGZ-I-50研发优势集结了岩土工程、机械、自控、仿真计算等行业的精英整合了武船重工集团等军工制造企业巨资引进国外先进的机械设计软件与技术（如英国S.M.T软件等）精密加工LGZ-I-50关键指标输出扭矩：330kN·m抵抗扭矩：300kN·m（可过载至700kN·m）整机总重：约90t适用土层：粘土、粉土、砂土、卵石、全~中风化岩新型减速器新型减速器新型中空式双动力直流驱动减速器，是我公司最新研发的螺杆桩技术专用减速器新型减速器巨资引进英国S.M.T设计软件和德国J.K浮动技术，具有以下特点可对齿轮和齿轮箱进行整体计算躁点接触面积98%疲劳强度高修型效果好国内在进行类似设计时，基本采用国内某研究所的计算软件只能计算主要构件躁点接触面积约60%疲劳强度低修型效果差有限元仿真计算减速器强度与变形无尘车间中精加工新型减速器的优势输出扭矩大：300kN·m抵抗扭矩大：300kN·m，可过载至700kN·m适应恶劣工作环境重量轻使用寿命长：设计要求正常使用10年不维修硬齿面齿轮强度大结构形式有利于承受冲击荷载的工况对钻杆没有散热集中现象螺杆桩技术优势总结螺杆桩技术优势总结承载力高、沉降小桩段长度比例可根据需要调整适用范围广泛成桩工法环保性能好螺杆桩机成桩能力强大……下面介绍两个最新的螺杆桩应用案例螺杆桩技术应用新成果宁波单桩750吨静载试验重庆43层超高层复合地基宁波单桩750吨静载试验宁波地区桩工技术现状宁波目前正在积极开发坡地，采用常规方法（泥浆护壁灌注桩，桩端进入中风化岩）施工，除施工效率低（打一根桩甚至需要数天）以外，还有以下问题泥浆污染严重桩端存在沉渣或虚土桩的沉降及差异沉降较大承载力低经济效益低环保性能差螺杆桩在宁波地区的最新应用工程所在地宁波-奉化-溪口建筑高度16层8幢、14层4幢及其他附属建筑甲方与设计院综合考虑后认为，螺杆桩没有泥浆、无沉渣、微取土，只要能在满足承载力要求的同时，控制好差异沉降即可设计信息及要求设计桩型：螺杆桩设计桩径：600mm设计桩长：进入中风化灰岩0.5m承载力要求：

单桩容许承载力4800kN混凝土标号：C45岩土力学参数采用LGZ-I-50施工最新型螺杆桩机可满足进入穿透卵石、强风化岩，进入中风化岩的设计要求工程效果现场清洁无污染钻杆护壁，因此无泥浆污染仅少量返土，因此无需转运和堆放弃土可顺利入中风化岩0.5m以上根据电流变化，并与地质资料比对得知单桩承载力超出设计要求50%以上设计容许值4800kN，实测值7500kN，最大沉降1cm，因配重不足而停止加载重庆43层超高层复合地基重庆43层超高层螺杆桩复合地基共4栋超高层建筑，其中3栋33层、1栋43层中国建筑科学研究院认为螺杆桩技术在其他地区已表现出良好性能，在重庆地区有良好前景同时，需要满足以下技术要求设计要求设计桩径500~600mm时，设备功能应满足进入卵石层不小于3米（穿透550kpa中密卵石层，桩端进入800kpa密实卵石层）采用较为安全的桩筏基础或复合地基方案设计单桩承载力特征值1400kN复合地基承载力特征值700kpa桩距为3倍桩径时没有挤土负效应各土层岩土设计参数表地下水位基本位于该粉土层柱状图及桩设计信息8#楼ZY72孔

桩长约14.4m9#楼ZY54孔

桩长约15.8m施工措施与试验1、采用螺杆桩专用设备钻进和提钻过程中钻具全程护壁桩侧土无松弛效应，更不会塌孔不使用泥浆，从根本上消除泥皮和沉渣可进入卵石层3米，成孔时间小于1小时•动力头电流通过自控系统反馈回驾驶室，将电流变化结合地质资料判断进入持力层的深度2、使用特殊方法产生浅螺纹直杆段2、桩身进入卵石层形成的胶结效应3、桩身与卵石层形成的胶结效应4、静载试验两根φ600螺杆桩破坏性静载试验，结果如下：第一次静载试验最大加载值5000kN第二次静载试验最大加载值6000kN均未加载至破坏（锚桩沉降过大）φ600单桩破坏性静载试验

——最大加载量5000kNφ600单桩破坏性静载试验

——最大加载量6000kN静载试验结果

——最大加载量5000kN最大加载量最大沉降稳定速度快5000kN静载试验数据曲线静载结果总结与分析承载力高，远超设计要求，工程应用时有足够的安全富余量两次静载试验的承载力实测值分别为设计单桩承载力极限值的1.78和2.14倍沉降小两栋33层已建至24层，沉降8mm43层超高层基础已通过验收5、低应变检测——验证桩端无沉渣的条件根据低应变检测中的阻抗原理，入射波传递至阻抗突减界面时，会产生同相反射波引自中科院武汉岩土力学研究所《低应变检测》5、低应变检测——验证桩端无沉渣螺杆桩低应变检测：桩端无同相反射波说明桩端无沉渣，桩端与持力层直接接触注意事项螺杆桩技术注意事项1、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008中第234页强调：近年来，全国各地研发的新桩型，有的已取得一定的工程应用经验，编制了推荐性专业标准或企业标准，各有其适用条件。由于选用不当，造成事故者也不少见。螺杆桩技术施工不宜在深厚流塑状淤泥质土中使用，在挤土敏感土层中使用时应采用特殊技术措施。螺杆桩技术注意事项2、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008的9.4.3条：有下列情况之一的桩基工程，应采用静荷载试验对工程桩单桩竖向承载力进行检测，检测数量应根据桩基设计等级、施工前取得试验数据的可靠性因素，按现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106确定：4采用新桩型或新工艺。并且《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003中第83页强调：为在推广应用新桩型或新工艺过程中不断积累经验，使其能达到预期的质量和效益目标，增加了本地区采用新桩型或新工艺时也应进行施工前期静载试验的规定，并可根据实际情况增加试桩数量。施工方对每一根桩进行动测自检，合理提高检测比例，降低新工艺应用风险。螺杆桩技术注意事项3、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008中第240页强调：关于配筋长度，主要考虑轴向荷载的传递特征及荷载性质。对于端承桩应通长等截面配筋，摩擦型桩宜分段变截面配筋；当桩较长也可部分长度配筋，但不宜小于2/3桩长。当受水平力时，尚不应小于反弯点下限4.0/α；当有可液化、软弱土层时，纵向主筋应穿越这些土层进入稳定土层一定深度。对于抗拔桩应根据桩长、裂缝控制等级、桩侧土性等因素通长等截面或变截面配筋。配筋应符合工程实际情况螺杆桩技术注意事项4、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008中第310页强调：灌注桩后插钢筋笼工艺近年有较大发展，插笼深度提高到目前20～30m，较好地解决了地下水位以下压灌桩的配筋问题。但后插钢筋笼的导向问题没有得到很好的解决，施工时应注意根据具体条件采取综合措施控制钢筋笼的垂直度和保护层有效厚度。钢筋笼应用对准器保证偏心度和垂直度、主筋加焊耳筋保证混凝土保护层厚度，钢筋节点一律采用焊接，不得绑扎使用。国外类似技术的研究状况全螺纹型灌注桩短螺旋挤土灌注桩全螺纹型灌注桩全螺纹型灌注桩全螺纹型灌注桩在国外已有50年的历史，应用广泛无论哪种全螺纹灌注桩成桩工艺，始终无法解决承载力低的问题国内曾进行静载试验以比较全螺纹灌注桩与普通灌注桩的承载力，结果显示，相同条件下全螺纹灌注桩承载力还不如直杆灌注桩，原因就是桩身强度不足导致桩破坏直到螺杆桩出现，才有了第一种高承载力的螺纹型灌注桩国内外螺纹型桩的发展历程第一种全螺纹灌注桩ScrewpileScrewpile1963年研发成功，1966年获美国专利可以看作是一种套管钻孔桩，依靠套管外的螺纹叶片形成螺纹型桩孔这是一种“概念型技术”，只有形成螺纹桩的概念而无技术措施，因此在国内外均没有关于这种桩型的应用实例报导但其成桩原理为后续的多种螺纹型灌注桩提供了依据美国专利局专利授权号授权日期：1966年10月11日专利名称发明人钻孔螺纹灌注桩(ATLAS系列)技术20世纪90年代前后，钻孔螺纹灌注桩技术在欧美得到应用，如ATLAS、T-PILE、OLIVIER等ATLAS工法T-PILE工法ATLASOLIVIERATLAS系列技术的特点钻具含三部分：导管、鼓槌头、预制桩尖正转下钻，反转提升通过导管放钢筋笼护壁效果差（导管直径明显小于鼓槌头）没有技术措施保证螺纹的形成和不受破坏ATLAS桩承载力水平引自比利时Franki地基处理公司《ATLASPILE》http://www.franki.de内径外径承载力标准值非粘土粘土国内螺纹型桩的发展我国第一种全螺纹灌注桩的成桩工法——《灌注螺纹桩成桩工艺》诞生于1996年灌注螺纹桩成桩工艺钻具为下部带活门的螺纹钻杆正转下钻，反转提升后插钢筋笼改良了护壁效果没有技术措施保证螺纹的形成和不受破坏几种全螺纹灌注桩承载力水平全螺纹灌注桩的承载力瓶颈全螺纹灌注桩历经50年发展，承载力最高也只能达到1700kN左右国内进行的承载力对比试验，结果承载力还不如国外全螺纹灌注桩承载力对比试验试验时间：2006年试验地点：海南对比桩型：全螺纹灌注桩、长螺旋钻孔灌注桩、螺杆桩施工桩长：17m~23.5m设计桩径：400mm（均为外径）全螺纹灌注桩单桩承载力极限值1#：720kN3#：840kN破坏形式桩头破碎长螺旋钻孔灌注桩单桩承载力极限值1100kN破坏形式沉降超过4cm，土体承载力到达极限而发生土体破坏国外专家对全螺纹灌注桩进行了大量研究，试图得出一种方法突破全螺纹灌注桩在承载力上的瓶颈，但时至今日仍然没有突破性进展Screwpiling:stillachallengingdiscussiontopic

螺纹桩仍是一个具有挑战性的课题作者为比利时GhentUniversity（根特大学）岩土力学试验室W.FvanImpe,2003解决问题的钥匙是什么？螺杆桩在承载力对比试验中的数据单桩承载力极限值2400kN破坏形式未加载至破坏最大加载量时沉降仅12mm，仍有承载力富余各桩型承载力一览表桩身强度与附加应力的关系螺纹桩螺杆桩解决问题的钥匙全螺纹灌注桩是桩身等强度异型桩，与附加应力分布规律不匹配螺杆桩桩身强度“上大下小”，与附加应力分布规律匹配由此可以看出，要解决全螺纹灌注桩承载力低的问题，关键是改变桩身构造，使之与附加应力分布规律匹配短螺旋挤土灌注桩短螺旋挤土灌注桩简称SDS桩，是20世纪90年代开始，在ATLAS的基础上发展起来的一种技术这种技术将ATLAS的鼓槌头改为阶梯状或纺锤状扩大头比较有代表性的有APGD(AugerPressureGroutedDisplacement)意大利SOILMEC土力DSP(Discrepile)德国BAUERFDP(FullDisplacementPile)APGD德国BAU