螺旋挤土灌注桩

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

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

①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。

②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。

③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（γ3）

④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。

⑤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。

⑤-1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。

⑥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

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。

⑦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。

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

2、Φ600mm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①层素填土3.5米，②层粉质黏土0.7米，④层全风化花岗岩1.8米，⑤层强风化花岗岩，桩长约6米。具体承载力计算如下：

Q uk=Q sk+Q pk=u∑a si q sik l i+q pk A p

式中，Q sk——单桩总极限侧阻力标准值；

Q pk——单桩总极限端阻力标准值；

q sik——单桩第i层土的极限侧阻力标准值；

q pk——单桩极限端阻力标准值；

u——桩身周长；

Ap——桩端面积；

l i——桩周第i层土的厚度；

a si——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a si=1.07，全风化及强风化花岗岩a si=1.17；

计算结果如下：

Q uk=Q sk+Q pk= u∑a si q sik l i+q pk A p

=3.14×0.6×（1.07×62×0.7+1.17×120×1.8+1.17×160×

3.5）+6000×3.14×0.32

=3494KN

特征值为3494/2=1747KN。

取断面18#孔进行计算，土层厚度为①层素填土8.3米，⑤层强风化花岗岩，桩长约7.5米。具体承载力计算如下：

Q uk=Q sk+Q pk= u∑a si q sik l i+q pk A p

=3.14×0.6×（-1.07×10×4.7+1.17×160×2.8）+6000×3.14×0.32

=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，Φ600mm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