螺旋挤土灌注桩.pdf

1 威海市南郊热电有限公司3#锅炉扩建工程 桩型对比方案 山东威建岩土科技有限公司 2016年 05 月 10 日 2 一、工程概况 威海市南郊热电有限公司3#锅炉扩建工程，拟建场地位于威海 市临港经济技术开发区。 二、地质概况 场地所揭露的地层上部为新生代第四纪冲洪积物及后期人工填 土，下部为下元古代胶东群变质岩。根据其成因、结构及物理力学性 质可分为 7 层，其结构特征自上而下叙述： 1、第四纪晚更新世全新世堆积物 素填土（ Q4ml ）：杂色，松散，湿，松散，主要成分为砂性土 和砾石，含少量的碎石，局部含建筑垃圾，回填时间约五年。 粉质粘土（ Q4al+pl ）:黄褐色 , 可硬, 以粘性土为主，含较多 砂粒，局部含砾石，无摇振反应，切面有光泽, 干强度、韧性高。 粗砂（ Q4al+pl ）：浅黄色，饱和，中密密实，颗粒继配不 良，磨圆度为亚角形， 主要矿物成份为石英、 长石和少量的云母碎片。 2、中生代侵入岩（ 3） 全风化花岗岩： 灰黄色 , 岩石结构、构造已基本破坏， 但尚可 辨认，有残余结构强度，矿物成份大部分已风化变质，部分矿物风化 成高岭土 , 干钻可钻进，岩芯手捏即碎，呈砂土状。 强风化花岗岩：灰黄色, 矿物成分以石英、长石为主，含少量 黑云母，粗粒结构，块状构造，岩石结构大部分破坏，矿物成分显著 变化，风化裂隙发育，岩体破碎，干钻难以钻进，岩芯呈块状，手掰 易碎。 -1 全风化煌斑岩 : 灰绿色, 岩石结构、构造已破坏，但尚可辨 认，有残余结构强度，矿物成份已风化成高岭土等粘土矿物, 干钻可 钻进，岩芯手捏即碎，呈砂土状，遇水软化迅速。 强中风化花岗岩：灰黄色, 矿物成分以石英、长石为主，含 少量黑云母，粗粒结构，块状构造，岩石结构大部分破坏，矿物成分 3 显著变化，风化裂隙发育，岩体破碎，干钻难以钻进，岩芯呈块状， 手掰易碎。 中风化花岗岩：浅灰黄色，原岩结构、构造部分破坏，细粒变 晶结构、片麻状构造可辨认，岩石风化裂隙发育，金刚石钻头不易钻 进，岩芯呈碎块状、短柱状，锤击声清脆。 三、双向螺旋挤扩桩技术简介 双向螺旋挤扩桩技术依据木螺钉钻木挤密机理，采用自主研发的 双向螺纹封闭挤扩钻头， 在桩工钻机扭矩与竖向压力的作用下，成桩 过程中采用机械与压力挤扩工艺， 将桩孔中的土体完全挤压到桩孔周 围的土体当中， 形成圆柱形完全挤土灌注桩， 通过这种手段实现桩周 土体物理挤密效应， 从而导致环桩土体应力水平上升与土体抗剪强度 提高，最后宏观的表现为桩侧摩阻力、极限承载力大大提高和基桩变 形性能能大幅度改善。 用于双向螺旋挤扩桩施工方法的双向螺旋 封闭挤扩钻头， 包括中空的连接杆、 在连接杆的 顶端设有连接法兰盘， 底端设有钻尖， 所述连接 杆的下部从下至上依次同轴的套装有或一体的 制有下螺旋挤扩体、封闭挤扩体和动密封挤扩 体， 所述动密封挤扩体为横截面自下而上逐渐缩 小的圆台体，动密封挤扩体的外侧壁设有左旋的 动密封螺旋挤扩叶片；所述封闭挤扩体为圆柱 体； 所述下螺旋挤扩体为横截面自下而上逐渐增 大的圆台体。下螺旋挤扩体的外侧壁设有右旋的 下螺旋挤扩叶片，所述动密封螺旋挤扩叶片和所 述下螺旋挤扩叶片的外径不大于所述封闭挤扩体的外径。如图所示， 2、3、4 分别为动密封挤扩体、下螺旋挤扩体和封闭挤扩体。 4 双向螺旋挤扩桩技术具有综合造价低、施工及成桩质量不受地下 水影响、应用范围广、适应多种土层等优势。 四、承载力计算 1、承载力计算参数 桩有关参数表 标准值 岩性 桩的极限侧阻力标准值 qsik（kPa） 桩的极限端阻力标准值 qpk（kPa） 双向螺旋挤土桩双向螺旋挤土桩 素填土 -10 粉质粘土 62 粗砂 82 全风化花岗岩 120 强风化花岗岩 岩 160 6000 2、600mm 双向螺旋挤土灌注桩承载力计算 取断面 14#孔进行计算，土层厚度为层素填土3.5 米，层粉 质黏土 0.7 米，层全风化花岗岩1.8 米，层强风化花岗岩，桩长 约 6 米。具体承载力计算如下： Quk=Qsk+Qpk=uasiqsikli+qpkAp 式中， Qsk单桩总极限侧阻力标准值； Qpk单桩总极限端阻力标准值； qsik单桩第 i 层土的极限侧阻力标准值； qpk单桩极限端阻力标准值； u桩身周长； Ap桩端面积； li桩周第 i 层土的厚度； asi第 i 层土的桩侧极限侧阻力标准值的增大修正系 数，本工程根据规范要求，填土、粉质黏土取asi=1.07，全风化及强 风化花岗岩 asi=1.17； 计算结果如下： 5 Quk=Qsk+Qpk= u asiqsikli+qpkAp =3.14×0.6×（1.07×62×0.7+1.17 ×120×1.8+1.17 ×160× 3.5 ）+6000×3.14×0.3 2 =3494KN 特征值为 3494/2=1747KN 。 取断面 18#孔进行计算，土层厚度为层素填土8.3 米，层强 风化花岗岩，桩长约7.5 米。具体承载力计算如下： Quk=Qsk+Qpk= u asiqsikli+qpkAp =3.14×0.6×（-1.07 ×10×4.7+1.17 ×160×2.8 ）+6000×3.14 ×0.3 2 =2588KN 特征值为 2588/2=1294KN 。 满足设计要求。 五、双向螺旋挤土桩与旋挖桩两种桩型对比如下： 1 、造价方面 按照现市场价格，旋挖钻孔灌注桩1700 元/m3，600mm 双向螺 旋挤土灌注桩 480 元/ 米。 2、质量方面 旋挖钻孔灌注桩因护壁泥浆的存在，可使桩侧摩阻力大大降低。 孔底沉渣为质量通病， 若沉渣厚度得不到有效控制会给桩端承载力带 来极大的影响。 双向螺旋挤土桩为完全挤土灌注桩，与普通钻孔灌注 桩及泥浆护壁灌注桩相比，无清底、护壁，塌孔等质量问题，也不易 产生断桩和缩颈等问题，桩身质量可靠，强度高，承载能力较强，施 工过程不受地下水的影响。 3、进度方面 6 采用旋挖钻孔灌注桩施工，若24小时施工可成桩 6支，施工速度 慢，相对工期较长。采用双向螺旋挤土桩施工过程简化易操作，一次 成桩，施工进程稳定、效率高，若24小时施工可成桩 16支，可有效地 缩短工期。 4、环保方面 相比旋挖钻孔灌注桩， 双向螺旋挤扩桩施工过程无取土， 无噪声， 无振动，无泥浆排放与污染，环保效果非常显著。 综上，螺旋挤土灌注桩代表了桩基改革的前沿，绿色环保、无噪 音、无置换土方，无泥浆，而且价格低、承载力高；挤扩体双向挤土 效应，真正避免了塌孔等钻孔灌注桩的质量通病。因此我们极力推广 螺旋挤土灌注桩，不仅为建设单位省钱更为建设单位省心。