桩基础新技术介绍训讲义

桩基础新技术介绍北京市建筑工程研究院沈保汉教授级高工3/14/2023北京市建筑工程研究院目录1.DX多节挤扩灌注桩2.钻孔压灌超流态混凝土桩3.螺纹桩的来源与发展3/14/2023北京市建筑工程研究院DX挤扩装置和DX桩发明人

贺德新高级工程师中国专利1998年5月，2001年12月美国专利2001年4月日本专利公告2004年8月

1.1引言1DX多节挤扩灌注桩3/14/2023北京市建筑工程研究院1DX多节挤扩灌注桩3/14/2023北京市建筑工程研究院DX桩应用技术推广证书1DX多节挤扩灌注桩3/14/2023北京市建筑工程研究院建设部调整更新建筑业10项新技术

建筑业10项新技术（修订稿）1.地基基础和地下空间工程技术1.1桩基新技术

1.1.2挤扩灌注桩技术

1DX多节挤扩灌注桩3/14/2023北京市建筑工程研究院3/14/2023北京市建筑工程研究院桩身承力岔承力盘桩根1.2DX

桩

的

结

构变截面桩足尺观摩工艺DX桩1DX多节挤扩灌注桩3/14/2023北京市建筑工程研究院

1.3DX桩施工程序动态演示1DX多节挤扩灌注桩3/14/2023北京市建筑工程研究院1.4.1钻孔机械

按不同成直孔工艺采用潜水钻机、正循环钻机、冲击钻机、钻斗钻机（旋挖钻机）、螺旋钻机、全套管贝诺特钻机等。1.4.2DX挤扩装置

DX挤扩系统由挤扩装置、联接器、接长杆、液压控制系统及液压步履系统组成。

DX挤扩装置由双液压油缸双活塞杆、三岔挤扩臂、液压操控台等组成。DX挤扩装置示意图1.4DX桩施工机械与设备1DX多节挤扩灌注桩3/14/2023北京市建筑工程研究院DX挤扩装置库库场拍摄1DX多节挤扩灌灌注桩3/6/2023北京市建筑筑工程研究究院天津市建委委领导及专专家亲临现现场考察1DX多节挤扩灌灌注桩3/6/2023北京市建筑筑工程研究究院施工现场观观摩设备起起吊拍摄1DX多节挤扩灌灌注桩3/6/2023北京市建筑工程程研究院干作业挤扩腔拍拍摄DX钻扩清一体化机机1DX多节挤扩灌注桩桩3/6/2023北京市建筑工程程研究院设备型号DX-400DX-500DX-600DX-800适应挤扩的直孔直径（mm）450-600500-700600-800800-1200弓压臂收回最小尺寸（mm）380450580780弓压臂挤扩最大尺寸（mm）1080120015502000承力盘设计直径（mm）1000110014001800弓压臂宽度（mm）130-160180-200200-240250-280挤扩最大尺寸时两臂夹角（°）70707070液压系统额定工作压力（MPa）25252525油缸公称输出压力（kN）1256125622003200油泵流量（L/min）25256363电机功率（kW）18.518.537371.5DX挤扩装置主要技技术参数1DX多节挤扩灌注桩桩3/6/2023北京市建筑工程程研究院1.6DX挤扩装置特性双缸双向水平挤挤压：对土体扰扰动小，沉渣少少装置性能可靠：：挤扩臂回位顺顺利挤扩臂外表面呈呈弧形：挤扩后后腔壁成“小屋屋脊”形，起土土拱作用而不塌塌陷等角度的三对挤挤扩臂：受力稳稳定，挤扩腔与与桩身轴心对中1DX多节挤扩灌注桩桩3/6/2023北京市建筑工程程研究院1.7DX桩的优点单桩竖向抗压承载载力高，抗拔能能力强；节约成本，降低低造价；挤扩效率高，缩缩短工期；沉降变形小，且且均匀；成桩差异性小；；成孔成桩工艺适适用范围较广；；低噪声，低振动动，符合环保。。1DX多节挤扩灌注桩桩3/6/2023北京市建筑工程程研究院1.8DX桩承载机理-1多层端阻及多段段侧阻的共同作作用视土层分布特性性，可将多个承承力盘设置在不不同深度的承载载力较高的土层层中，多级挤扩扩形成承力盘多多层承载，以获获得较高的盘端端阻力。1DX多节挤扩灌注桩桩3/6/2023北京市建筑工程程研究院1.8DX桩承载机理-2承力盘腔的施工工过程可控（压压力）每个承力盘腔的的首次挤扩压力力值可反映出该该地层的软硬程程度，从而可有有效地控制盘（（岔）持力层位位置，保证单桩桩承载力能充分分满足设计要求求，这种调控性性能是DX桩成孔工艺的突突出特点。1DX多节挤扩灌注桩桩3/6/2023北京市建筑工程程研究院挤扩工序过程的的质量检查挤扩灌注桩专用用盘径检测器检检验方法是目前前一种适宜的机机械测孔法，其其结构简单，操操作合理、可靠靠。1DX多节挤扩灌注桩桩3/6/2023北京市建筑工程程研究院1.9DX桩2岔3盘

承载机机理示例Qu=ΣQsu+ΣQbu+ΣQBu+QpuΣQsu=ΣQsui,（i=1～8）ΣQbu=Qb1u+Qb2uΣQBu=QB1u+QB2u+QB3uΣQsu——总极限侧摩阻力力ΣQBu——总盘端极限阻力力ΣQbu——总岔端极限阻力力Qpu——桩端极限阻力1DX多节挤扩灌注桩桩3/6/2023北京市建筑工程程研究院承力岔的作用作为承受竖向承承载力的补充；；增加桩的整体刚刚度；在桩身上部的较较硬土层中设置置承力岔以增加加对水平荷载的抗抗力；当某些地层设承承力盘可能引起起塌孔时，如改改设承力岔，因挤挤扩次数大为减减少而能保证承承力岔腔体稳定而而不坍塌。1DX多节挤扩灌注桩桩3/6/2023北京市市建筑筑工程程研究究院承力盘盘（岔岔）应应设置置在可可塑～硬硬塑粘粘性土土、或稍密～～密实实状态态（N＜40）的粉土土和砂砂土中中；可设置置在密密实状状态（（N≥40）的粉土土和砂砂土、、或中中密～～密实实状态卵砾砾石层层的上上层面面上；；底承力力盘可可设置置在强强风化化岩或或残积积土层层的上上层面面上；；对于粘粘性土土、粉粉土和和砂土土交互互土层层更为为适合合。1.10DX桩承力力盘（（岔））适用用土层层1DX多节挤挤扩灌灌注桩桩3/6/2023北京市市建筑筑工程程研究究院钻成孔孔，进进行第一次次清孔；；将DX挤扩装装置放放入孔孔中；；按设计计位置置挤扩扩岔盘盘型腔腔；检测盘盘腔尺尺寸；；进行第第二次次清孔；；将钢筋筋笼放放入孔孔中；；放入导导管；；进行第三次次清孔；；浇注混混凝土土，拔拔出导导管；；拔出护护筒，，成桩桩。1.11泥浆护护壁成成孔工工艺DX桩施工工程序序DX桩施工工程序序示意意图1DX多节挤挤扩灌灌注桩桩3/6/2023北京市市建筑筑工程程研究究院正施循循工工环环质钻钻量量成成管孔孔理理DX流桩桩程图图1DX多节挤挤扩灌灌注桩桩3/6/2023北京市市建筑筑工程程研究究院DX桩的应应用DX桩已在在全国国10余省市市10多个地地区得到推推广应应用DX桩技术术被国国家建建设部部列为为2004年科技技成果果推广广项目目中阔公公司已已成功功完成成了50多个桩基工工程项项目，，山东东中阔阔完成成20多个。1DX多节挤挤扩灌灌注桩桩3/6/2023北京市市建筑筑工程程研究究院试桩地点试桩号

桩身直径(mm)

盘公称直径(mm)

盘数

桩长(mm)桩侧土层

盘土层

Qu(kN)

Qu/V(kN)/m3

唐山王滩

HTW1HTW2

HTW3HTW4HTW5

7007007007007001500150015001500150022111343421.521.521.5粉细砂、粉质粘土、粉砂、粉细砂

粉细砂1120011000480056005400797782548639616邹平长山

SZC1SZC2

SZC3SZC4SZC5

800800650650650//150015001500直孔桩直孔桩22223.6023.5023.5022.2023.20粉质粘土、粉土、粉质粘土、粉土

粉土38503850535055005600325326605653639王滩、、长山山发电电厂DX桩基试试桩汇汇总1DX多节挤挤扩灌灌注桩桩3/6/2023北京市市建筑筑工程程研究究院济南部部分DX桩（短短桩））工程程试桩桩汇总总地点桩号桩径(mm)桩长(m)盘径(mm)岔/盘数岔盘土层Qu(kN)Qu/V(kN/m3)Ra(kN)Sa(mm)济南sjs1-165011.5815001/1岔(粉质粘土)盘(强风化岩)5712127528567.91sjs1-265011.8815001/15550121227754.90sjs1-350013.0810501/13100111115503.50济南sjs6-25009.6010501/1岔(粉质粘土)盘(强风化岩)3650173818252.36sjs6-365011.9015001/18550186342758.70济南sjwl165011.8015001/2岔(粉质粘土)盘(粉土、卵石)6500103732505.10sjwl265010.4015001/28000137740008.43sjwl365010.9015001/27500125437506.901DX多节挤挤扩灌灌注桩桩3/6/2023北京市市建筑筑工程程研究究院（1）大唐唐王滩滩发电电厂DX桩基概概况工程地地点：：河北北省唐唐山市市京唐唐港开开发区区装机构构成：：2×600MW分部桩桩基：：主厂厂房、、锅炉炉、汽汽轮机机、集集控楼楼、烟烟囱、、电除尘尘间桩径：700mm桩长：21.5m、34m盘径：1500mm盘数：：21.5m（1盘）、、34m（2盘）桩数：：1141根极限承承载力力预估估值：：21.5m：4000kN；34m：8000-9000kN1DX多节挤挤扩灌灌注桩桩3/6/2023北京市市建筑筑工程程研究究院地层岩岩性及及状态态层号岩性状态Ⅰ粉土、淤泥高压缩性、软塑Ⅱ粉细砂稍密～中密，低压缩性Ⅲ粉质粘土软～可塑，高压缩性Ⅳ粉细砂、中砂中密～密实，中～低压缩性Ⅴ粉土、粉质粘土中密～密实、可塑～硬塑1DX多节挤挤扩灌灌注桩桩3/6/2023北京市建筑工程研研究院承力盘设置土层Ⅳ层：粉细砂、中砂，中中密～密实，中～低低压缩性，N≥3025m-29m-30m-38m34m1DX多节挤扩灌注桩3/6/2023北京市建筑工程研研究院单桩竖向极限承载载力试验结果试桩号荷载(kN)沉降(mm)实测单桩竖向极限承载力（KN）S11040044.009000S21100054.54S3480051.894700S4560050.48S5540050.801DX多节挤扩灌注桩3/6/2023北京市建筑工程研研究院王滩电厂工程造价价效益比估算内容直孔灌注桩DX挤扩桩单桩竖向承载力特征值（kN）25003900桩数（根）17801141单桩混凝土量（m3）12.1712.87混凝土总方量（m3）2166214685单方造价（元/m3）10651285总造价（万元）23071887单方提供承载力(kN/m3)205303减少桩数（根）639节约造价（万元）420节约率（%）18.21DX多节挤扩灌注桩3/6/2023北京市建筑工程研研究院实例1：河北大唐王滩发电电厂（2×600MW）电厂应用实例1DX多节挤扩灌注桩3/6/2023北京市建筑工程研研究院实例2：山东高唐发电厂（2×25MW）实例3：山东长山发电厂（2×25MW）电厂应用实例1DX多节挤扩灌注桩3/6/2023北京市建筑工程研研究院实例4：国华黄骅发电厂（2×600MW）电厂应用实例1DX多节挤扩灌注桩3/6/2023北京市建筑工程研研究院应用证明1DX多节挤扩灌注桩3/6/2023北京市建筑工程研研究院1.14结论-11DX多节挤扩灌注桩DX挤扩装置和DX桩是对支盘挤扩机机和支盘桩的扬弃弃，前者是在后者者的基础上进行了了多方位的实质性性改进，明显地改改善了挤扩成型的的效果。3/6/2023北京市建建筑工程程研究院院1.14结论-21DX多节挤扩扩灌注桩桩DX桩是在钻钻孔灌注注桩基础础上发展展起来的的一种变变截面的的新桩型型，由于于其多个个承力岔岔和承力力盘的作作用能承承受较大大的荷载载，故能能充分发发挥扩径径体周边边土体的的承载性性能。3/6/2023北京市建建筑工程程研究院院1.14结论-3DX桩与等直直径钻孔孔灌注桩桩相比，，可节约约原材料料有效地地降低工工程造价价，缩短短工期，，具有显显著的技技术经济济效益，，是一种种值得推推广应用用的新桩桩型。1DX多节挤扩扩灌注桩桩3/6/2023北京市建建筑工程程研究院院2钻孔压灌灌超流态态混凝土土桩超流态混混凝土灌灌注桩，是一种种新型的的桩基施施工手段段，于1995年7月29日由中国国专利局局授予发发明专利利权，专专利号：：ZL93120168.3。黑龙江省省于1999年4月1日引进了了该项专专利技术术。2.1工艺介绍绍3/6/2023北京市建建筑工程程研究院院2钻孔压灌灌超流态态混凝土土桩黑龙江省省于2003年7月1日颁布了了地方标标准。3/6/2023北京市建建筑工程程研究院院2钻孔压灌灌超流态态混凝土土桩用长螺旋旋钻机钻钻至涉及及深度；；在提钻钻的同时时，通过过设在钻钻杆内的的芯管或或直接由由钻杆内内腔经钻钻头上的的喷嘴向向孔底灌灌注一定定数量的的水泥浆浆；边提提钻边用用混凝土土泵压人人超流态态混凝土土至设计计略高于于没有塌塌孔危险险的位置置；提出出钻杆向向孔内放放入钢筋筋笼至桩桩顶设计计标高；；最后把把超流态态混凝土土压灌至至桩顶设设计标高高。2.2基本原理理3/6/2023北京市建建筑工程程研究院院2钻孔压灌灌超流态态混凝土土桩2.3DX桩施工程序序动态演演示3/6/2023北京市建建筑工程程研究院院2钻孔压灌灌超流态态混凝土土桩适用于填填土层、、粘性土土层、淤淤泥土层层、粉土土层、砂砂土层及及卵石层层（粒径径小于150mm、卵石含量量30%~40%）等，采采用特殊殊钻头也也可进入入强、中中风化岩岩层。采用过长长螺旋钻钻机成孔孔时，该该桩的直直径为400、500、600、800mm，常用桩径径为600mm，桩长最大大可达32m。2.4适用范围围3/6/2023北京市建建筑工程程研究院院2.5.1优点1）桩身强度度高，适适应性强强，应用用广泛；；不受地地下水位位的限制制；2）不易产生生断桩、、缩径、、塌孔等等质量问问题，桩桩体质量量好；3）在施工过过程中桩桩端土及及虚土经经水泥浆浆渗透、、挤密、、固结；；桩周土土经水泥泥浆填充充、渗透透、挤密密及超流流态混凝凝土的侧侧向挤压压，提高高了桩端端阻力和和庄侧摩摩阻力，，从而大大大提高高单桩承承载力；；4）经多种种外加加剂配配制成成的超超流态态混凝凝土具具有摩摩擦系系数低低、流流动性性好、、抗分分散性性好、、细石石能在在混凝凝土中中悬浮浮而不不下沉沉、钢钢筋笼笼放入入容易易、施施工方方便；；2钻孔压压灌超超流态态混凝凝土桩桩2.5优缺点点3/6/2023北京市市建筑筑工程程研究究院2.5.1优点5）低噪声声、低低振动动，不不扰民民；6）施工中中不需需泥浆浆护壁壁、不不用排排污、、不需需降水水、施施工现现场文文明；；7）螺旋钻钻机成成孔混混凝土土及水水泥浆浆的拌拌和与与泵送送等一一条龙龙施工工，效效率高高、速速度快快，尤尤其适适合于于大型型工程程施工工场地地作业业，如如哈尔尔滨某某工地地桩径径600mm、桩长17m、1台班成成桩17根；北北京某某工地地桩径径400mm、桩长12m，1台班成成桩30根。2钻孔压压灌超超流态态混凝凝土桩桩2.5优缺点点3/6/2023北京市市建筑筑工程程研究究院2.5.2缺点1）成桩直直径与与深度度受目目前国国产的的长螺螺旋钻钻孔机机设备备的限限制，，目前前最大大直径径为800mm，最大深深度为为32m；2）设备种种类多多，要要求作作业人人员技技术水水平较较高、、配合合紧密密，施施工管管理较较难。。2钻孔压压灌超超流态态混凝凝土桩桩2.5优缺点点3/6/2023北京市市建筑筑工程程研究究院2.5.1长螺旋旋钻孔孔机国产螺螺旋钻钻孔机机经改改装和和改造造后均均能满满足钻钻孔压压灌超超流态态混凝凝土桩桩的施施工工工艺要要求。。2.5.2混凝土土泵及及输送送管道道混凝土土泵是是该桩桩施工工的关关键设设备。。一般般选用用泵压压小于于7MPa的中压压式柱柱塞泵泵。混混凝土土泵型型号选选择需需考虑虑最大大理论论排量量、实实际最最大排排量、、最大大混凝凝土压压力、、最大大水平平运送送距离离、最最大竖竖向运运送高高度和和施工工进度度等。。输送管管道的的管径径应根根据混混凝土土排量量、泵泵送压压力和和骨料料最大大粒径径确定定。此此外，，还应应避免免向下下配管管的问问题。。2.5.3注浆泵泵及管管理系系统注浆泵泵是该该桩施施工的的必备备设备备，以以供灌灌注水水泥浆浆用。。2.5.4混凝土土搅拌拌机搅拌超超流态态混凝凝土。。2钻孔压压灌超超流态态混凝凝土桩桩2.5施工机机械与与设备备3/6/2023北京市市建筑筑工程程研究究院2钻孔压压灌超超流态态混凝凝土桩桩2.6施工程程序2.6.1钻孔机机就位位；2.6.2钻至设设计深深度后后空钻钻清底底；2.6.3注水泥泥浆，，注入入量为为桩体体积的的3%~10%；2.6.4边提升升钻杆杆边用用混凝凝土泵泵经钻钻杆内内腔向向孔内内压灌灌超流流态混混凝土土；2.6.5提出钻钻杆，，放入入钢筋筋笼；；2.6.6灌注超超流态态混凝凝土至至桩顶顶设计计标高高。3/6/2023北京市市建筑筑工程程研究究院2钻孔压压灌超超流态态混凝凝土桩桩2.7施工特特点2.7.1钻孔至至设计计深度度后，，略提提起钻钻杆，，而后后向孔孔底压压灌水水泥浆浆，其其作用用为：：1）水泥泥浆在在压力力作用用下可可渗透透到桩桩端砂砂土或或碎卵卵石层层中形形成扩扩大头头，提提高桩桩端阻阻力；；2）与桩桩端虚虚土发发生物物理化化学反反应，，使其其固化化，提提高桩桩端阻阻力；；3）在进进行下下道工工序即即压入入超流流态混混凝土土时，，混凝凝土沉沉入水水泥浆浆下部部，是是水泥泥浆沿沿孔壁壁上生生，沿沿桩周周土上上渗扩扩散，，致使使混凝凝土与与周围围的土土体紧紧密地地固结结成一一体，，提高高桩侧侧摩阻阻力。。3/6/2023北京市市建筑筑工程程研究究院2钻孔压压灌超超流态态混凝凝土桩桩2.7.2超流态态混凝凝土组组成超流态态混凝凝土的的主要要材料料如表表1所示，，坍落落度为为220~250mm，初凝时时间控控制为为8~18h。2.7.3超流态态混凝凝土具具有可可泵性性及可可灌注注性，，能用用混凝凝土泵泵进行行混凝凝土管管道输输送，，钢筋筋笼能能手工工放入入、压压入或或振入入到已已灌注注在桩桩孔的的混凝凝土中中。2.7施工特特点3/6/2023北京市市建筑筑工程程研究究院2钻孔压压灌超超流态态混凝凝土桩桩表1超流态态混凝凝土的的主要要材料料材

料

名

称主

要

作

用普通硅酸水泥或硅酸水泥（标号325~625）混凝土的基本材料粒径为0.5~2.0cm的石子粗骨料，细石能提高混凝土强度，改善可灌性和减少下沉离析可能性中、粗砂（砂率0.45~0.50）细骨料萘系减水剂（SNF—6、NNO、UNF—4等）获得抗分散性，能在水中自落施工、自行流平、自动振密UWB—1型缓凝型絮凝剂除同萘系减水剂作用外，还能增大混凝土粘度，使石子在混凝土中悬浮而不下沉聚丙烯酰胺提高混凝土凝聚力、降低流体摩擦系数木质硫酸钙为减水剂，增加坍落度，提高和易性，缓凝粉煤灰提高可泵性，防止沁水、离析、堵塞、缓凝水（水灰比0.45~0.55）使水泥水化、胶凝，拌合物有流动性，硬化后获得强度注：木木质硫硫酸钙钙在泵泵送前前10min左右加加入混混凝土土拌合合料中中，视视实际际情况况也可可不加加。3/6/2023北京市市建筑筑工程程研究究院2钻孔压压灌超超流态态混凝凝土桩桩2.8专利的的发展展延续续截止到到1999年，该该专利利技术术已在在全国国40多个工工程中中采用用钻孔孔压灌灌超流流态混混凝土土桩。。主要采采用该该方法法的地地区：：北京、、山西西、河河南、、河北北山东、、辽宁宁、吉吉林、、黑龙龙江等等黑龙江江省1999年引进进此专专利技技术后后，先后施施工了了近160余项工工程。。3/6/2023北京市建筑工工程研究院2钻孔压灌超流流态混凝土桩桩2.8专利的发展延延续螺旋钻杆中心心泵注砼、喷喷射注浆扩底底方法3/6/2023北京市建筑工程研研究院2.8专利的发展延续2钻孔压灌超流态混混凝土桩超流态混凝土桩后续专利项目专利号螺旋钻杆中心泵注砼成桩、喷射注浆扩底方法,01106104.9螺旋钻机钻孔喷射注浆扩底方法01138939.7螺旋钻杆中心泵注砼及注浆扩底装置01211476.6注浆搅拌扩底钻杆中心泵注砼成桩方法及其装置03214051.7螺旋钻杆中心泵注砼成桩后插管注浆装置01241171.X手动夹紧式钢筋笼振动器02280785.3翻转式泵注砼灌注桩活门钻头02280786.1灌注桩混凝土挤扩孔装置及施工方法

0510009847.73/6/2023北京市建筑工程研研究院2钻孔压灌超流态混混凝土桩2.8专利的发展延续3/6/2023北京市建筑工程研研究院2钻孔压灌超流态混混凝土桩2.9代表工程1998年斯里兰卡锡兰石石油公司紧急修复复工程采用该桩型型共941根，桩径350mm和600mm两种，桩长9.0~27.0m,单机单班成桩15~17根。该工程深受斯斯里兰卡同行赞赏赏，并组织参观。。3/6/2023北京市建筑工程研研究院2钻孔压灌超流态混混凝土桩2.9代表工程哈医大门诊保健大大楼世贸滨江新城一期期一区3/6/2023北京市建筑工程研研究院2钻孔压灌超流态混混凝土桩2.9代表工程世贸滨江新城一期期四区四栋高层万达商业广场3/6/2023北京市建筑工程研研究院3螺纹桩的来源与发发展3.1工艺介绍变截面灌注桩于上上世纪五、六十年年代在国外很多国国家被用于黄土、、亚粘土、粘土和和砂土中。经验表表明：变截面灌注注桩与普通直线型型灌注桩相比，承承载力大为提高，，沉降变形小，经经济成本低，有着着显著的社会效应应。八十年代初国内出出现的扩孔桩及后后来在此基础上出出现的挤扩桩都在在北京、济南、武汉等地地成功的应用，经经济效益显著，在在设计、施工、检检验、验收等方面面都制定了相应的的规程，得到了地地方政府和有关单单位的认可。3/6/2023北京市建筑工程研研究院3螺纹桩的来源与发发展3.1工艺介绍高强度钢纤维混凝凝土全螺旋预制桩桩是日本首先发明明使用的一种桩型型，它具有刚度大大，强度高的特点点，采用大扭距桩桩机旋转切削土体体钻进。日本高强强度钢纤维全螺纹纹预制桩在桩身材材料方面采用的是是高强度材料，避避免了由于其内径径小而引起的桩的的刚度和强度不够够的特点，作为端端承摩擦桩，挤土土效应明显。体现现了日本在采用高高强度预制桩，对对在刚度和强度方方面要求高的灌注注桩进行替换的技技术上的成熟。但但是其造价过高，，在我国推广使用用有一定难度。3/6/2023北京市建筑工程研研究院3螺纹桩的来源与发发展3.1工艺介绍3/6/2023北京市建筑工程研研究院3螺纹桩的来源与发发展3.1工艺介绍螺纹桩于2000年9月20日由中国专利局授授予发明专利权，，专利号：ZL96119602.5。黑龙江省于2005年5月引进该项专利技技术。3/6/2023北京市建筑工程研研究院3螺纹桩的来源与发发展3.1工艺介绍螺纹桩的技术开发发状况：全螺旋灌注桩简称称“螺纹桩”又又称“螺丝桩”““螺杆桩”、螺纹纹桩可适用于一般般粘性土、粉土、、砂性土等均匀或或软硬交互的土层层，以及黄土、膨膨胀土、残积土、、回填土、强风化化岩等其它可形成成桩孔的地基土，，且地下水位上下下均可进行施工。。螺纹桩一般可应应用于建（构）筑筑物抗压桩基、抗抗拔桩基、基坑支支护桩，包括建筑筑物增层改造桩基基、复合地基处理理以及桥梁桩等工工程领域。螺纹纹桩受力机理明确确，竖向承载能力力高，受荷变形小小，抗震性能良好好，使结构设计方方案优化；由于其其独特的技术形式式，能有效缩短工工期，节省原材料料30%-70%至使工程造价大幅幅度降低，改良施施工作业环境，降降低劳动强度，且且工程质量稳定、、结构工作安全度度高。3/6/2023北京市建筑工程研研究院3螺纹桩的来源与发发展3.1工艺介绍全螺纹灌注桩简称螺纹桩，是指指采用带有自控装装置的螺纹桩机，，特制的螺纹钻杆杆，钻至设计深度度，钻杆倒转同步步提升安原轨迹退退出，同时通过钻钻杆中心，向孔内内泵送大流动性混混凝土填充形成的的螺纹空腔，在土土体中形成从下到到上混凝土螺纹桩桩体。半螺纹灌注桩简称螺杆桩，是是指采用带有钻钻具与旋转同步步自控装置的螺螺杆桩钻机和特特制的螺杆钻杆杆钻进，呈螺旋旋状挤压土体，，钻至设计深度度，在土体中形形成螺纹。提钻钻过程中，螺杆杆桩钻机反旋转转原轨迹转出。。同时自控系统统严格控制，由由钻头处泵出高高压细石混凝土土，迅速填充由由于螺杆钻杆旋旋转提升所产生生的螺纹空间。。提到螺纹部分分设计高度时，，钻杆再次正旋旋转或直接提升升产生带圆柱空空间，同时管内内泵压浇灌混凝凝土至桩顶设计计标高，即灌注注成螺杆桩。3/6/2023北京市建筑工程程研究院3螺纹桩的来源与与发展3.1工艺介绍“螺纹桩”同传传统直线型灌注注桩（简称灌注注桩）的关系如如同日常生活中中钉子与螺丝钉钉之间的关系。。3/6/2023北京市建筑工程程研究院3螺纹桩的来源与与发展3.2工艺流程1）螺纹桩钻机采采用中空带螺纹纹的螺纹钻杆下下钻，下钻过程程中钻机自控系系统严格控制螺螺纹钻杆下降速速度和旋转速度度，使二者匹配配，要求螺纹钻钻杆旋转一圈，，钻杆下降一个个螺距，钻至设设计深度，在土土体中形成螺纹纹。2）到达设计深度度后，要求螺纹纹钻杆的转速和和提升速度同下下降一样保持同同步和匹配。与与此同时，通过过中空钻杆高压压向孔内泵送大大流动性混凝土土或砂浆迅速填填充形成的螺纹纹空间。3）螺纹钻杆全部部旋转提升出地地面，泵送混凝凝土全部填充桩桩孔，形成桩体体。若需配筋可可放置钢筋笼。。4）半螺纹形成，，混凝土泵送过过程中，螺纹钻钻杆旋转提升至至指定位置后，，直接向上正旋旋转拔出钻杆，，形成桩下部带带有螺纹、上部部成为直线型的的半螺纹桩。3/6/2023北京市建筑工程程研究院3螺纹桩的来源与与发展3.3承载机理1）螺杆桩与现有的的沉管灌注桩，，钻孔灌注桩相相比，由于在泵泵送混凝土时，，管内压力保持持在7MPa左右，远大于桩桩头地下水压力力和桩侧土压力力，可以有效的的防止混凝土的的离析，对于底底部清淤和护壁壁，防止塌孔，，缩颈，断桩等等现象具有显著著效果。2）螺杆桩由于采用用变截面桩身，，在成孔过程中中对桩周土起到到了挤密加固的的作用，有效的的提高了承载力力；将应力传递递给较深的持力力层，有效的减减小沉降和差异异沉降，抗拔能能力好。3）螺杆桩由于螺牙牙间由土取代了了部分混凝土，，可比普通灌注注桩节省水泥，，降低工程造价价。桩身钢筋可可根据荷载大小小与性质及荷载载沿深度的传递递特征，以及土土层的变化来配配置，配筋率远远低于预制桩。。4）螺杆桩可穿过各各种软硬夹层，，将桩端置于坚坚实土层，扩大大桩底可充分发发挥桩身强度和和持力层的承载载力。根据土层层分布情况和上上部建筑的荷载载分布还可任意意变化桩长和桩桩径；对于承受受侧向荷载的桩桩可设计成有利利于提高水平承承载力的桩型。。3/6/2023北京市建筑工程程研究院3螺纹桩的来源与与发展全螺纹桩外观全螺纹成孔灌注注桩3/6/2023北京市市建筑筑工程程研究究院半螺纹纹成孔孔灌注注桩3螺纹桩桩的来来源与与发展展半螺纹纹桩外外观3/6/2023北京市市建筑筑工程程研究究院3螺纹桩桩的来来源与与发展展3.4施工设设备履带式式:(方圆集集团制制造)规格：：Ø300~500mm，长度28m3/6/2023北京市市建筑筑工程程研究究院3螺纹桩桩的来来源与与发展展3.4施工设设备步履式式:(中铁工工程机机械研研究院院制造造)规格：：Ø300~500mm，长度20m3/6/2023北京市市建筑筑工程程研究究院3螺纹桩桩的来来源与与发展展3.5施工过过程3/6/2023北京市建筑筑工程研究究院3.6.1螺纹桩利用用在通常情情况下土层层上软下硬硬的特点，，上下分层层设置螺牙牙，将普通通摩擦桩改改进为变截截面的多支支点摩擦端端承桩，从从而改变了了桩的受力力机理，使使桩身的沉沉降变形大大为减小。。对于一些些对沉降变变形要求很很高的建筑筑物，螺纹纹桩有很高高的使用价价值。3.6.2螺纹桩对不不同土质有有很强的适适应性。由由于现有的的螺纹桩钻钻机成套设设备具有机机械扭矩潜潜能大，穿穿透力强的的特点，对对于内陆平平原地区和和沿海河口口的海陆交交替层下的的硬塑粘性性土、密实实粉土、粉粉细砂层及及中粗砂层层，包括各各种陆相、、海相沉积积或其陆、、海相沉积积的互层均均适合作为为螺纹桩的的持力层，，并且不受受地下水位位的影响。。3螺纹桩的来来源与发展展3.6工艺特点3/6/2023北京市建筑筑工程研究究院3螺纹桩的来来源与发展展3.6工艺特点3.6.3螺纹桩由于于单桩承载载力较高，，同等条件件下与普通通直孔灌注注桩相比可可缩短桩长长，减少桩桩径和减少少桩数。作作为大型建建筑物的基基础时，既既可作为桩桩下单桩方方案以减少少承台工程程量，又可可沿箱基墙墙下或筏基基板下布桩桩以减少底底板厚度及及配筋量。。减少了工工程造价，，又方便了了施工。3.6.4螺纹桩由于于螺牙间由由土取代了了部分混凝凝土，达到到设计承载载力的同时时，单方混混凝土的承承载力为同同等条件下下普通灌注注桩的2倍以上，材材料节约了了15%~20%。3.6.5螺纹桩在施施工过程中中是采用桩桩机旋转挤挤压土体钻钻进的，与与打入式预预制桩相比比，施工噪噪音低、无无振动、对对已施工的的桩无影响响；与普通通泥浆护壁壁成孔的灌灌注桩相比比，无泥浆浆污染和弃弃土问题；；与静压管管桩相比，，承载力高高于管桩1.2倍以上，造造价低于管管桩10~30%。3/6/2023北京市建筑筑工程研究究院3螺纹桩的来来源与发展展3.7工程实例一、工程概概况海口阳光·经典项目由由10栋8层公寓楼和和6栋2-3层豪华别墅墅群组成。。建筑物总总占地面积积约为128亩，均采用用筏板基础础，公寓基基础埋深为为1米，上部设设计荷载（（修正后的的地基承载载力特征值值）1－8栋为200KPa，9、10栋为160KPa；小别墅基础础埋深为1米上部设计计荷载（修修正后的地地基承载力力特征值））为140Kpa。建筑物的绝绝对沉降不不大于30mm。8号楼基底占占地面积为为1683.54平方米。项项目位于海海口市滨海海大道北侧侧、万绿园园西侧。场场地原属海海漫滩，现现已被人工工填海，场场地地形中中部高，东东北及西南南低洼。3.7.1海南“阳光光。经典””项目AAA智能小区3/6/2023北京市建筑筑工程研究究院二、地基岩岩土性能3螺纹桩的来来源与发展展3.7工程实例3.7.1海南“阳光光。经典””项目AAA智能小区层数名称厚度压缩模量承载力极限摩阻力标准值极限端阻力标准值1人工填土0.9~5.8m

18kPa

2淤泥质粘土4.6~9m2.8MPa70kPa10kPa

3粘土0.4~6.1m3.71MPa170kPa65kPa

4粗砂0.4~7.2m10.58MPa190kPa46kPa

5粉质粘土最大12.2m5.6MPa180kPa50kPa500kPa6中砂最大8.6m12.88MPa190kPa70kPa1700kPa7粉质粘土最大15.7m6.08MPa190kPa76kPa900kPa8细砂最大4.3m7.67MPa200kPa60kPa1200kPa9粉质粘土最大10.3m5.75MPa200kPa76kPa900kPa3/6/2023北京市建筑筑工程研究究院3螺纹桩的来来源与发展展3.7工程实例3.7.1海南“阳光光。经典””项目AAA智能小区三、试桩结结果3/6/2023北京市建筑筑工程研究究院3螺纹桩的来来源与发展展3.7工程实例3/6/2023北京市建建筑工程程研究院院3螺纹桩的的来源与与发展3.7工程实例例1）本工程程在选择择刚性的的长桩时时，选用用了螺纹纹桩。该该桩型主主要技术术特征表表现为“上部为为直线型型，下部部为螺丝丝型”，，因此更更加符合合在荷载载作用下下应力场场由上而而下减小小的分布布规律。。上部直直线型在在软弱土土层中施施工可保保证桩身身质量，，桩体刚刚度好；；下部螺螺丝型桩桩体处理理在较好好土层中中，受力力特征变变为剪切切作用，，可提高高承载力力。螺丝丝部分可可节省砼砼，经济济效果明明显。2）原设计计的管桩桩基础造造价为800万元，改改为水泥泥土搅拌拌桩与螺螺杆桩形形成的长长短桩复复合地基基后工程程费用为为500万元，仅仅为原方方案的62%，取得了了较好的的经济效效益。在在软弱地地基处理理中具有有技术优优势，值值得其他他类似地地基处理理工程借借鉴。四、结论论3/6/2023北京市建建筑工程程研究院院3螺纹桩的的来源与与发展3.7工程实例例3.7.2海口市新新外滩复复兴城一、工程程概况工程地点点位于海海口市滨滨海大道道（海口口市世纪纪大桥西西侧）拟拟建建筑筑物为五五栋3~5层综合楼楼。该建建筑物基基础采用用三种桩桩型进行行施工，，分别是是螺纹桩桩、预应应力管桩桩和沉管管灌注桩桩。其中中螺纹桩桩和预应应力管桩桩的桩长长同为26m。螺纹桩桩径为为450mm，单桩竖向承载载力设计值为为1500KN。预应力管桩桩桩径为400mm，单桩竖向承载载力设计值为为1250KN。3/6/2023北京市建筑筑工程研究究院3螺纹桩的来来源与发展展3.7工程实例二、工程地地质条件1，杂填土：：层厚0.60~4.30m，褐灰，褐黄黄色。qs=20kPa。2，素填土：埋埋深1.80~5.90m