双向螺旋挤土灌注桩在中原地区应用实例

【摘 要】本文介绍了双向螺旋挤土灌注桩这种新工艺在中原地区的应用，通过技术经济分析及工程实例的比较，这种工艺在中原地区很实用，能产生显著的经济效益及社会效益。

【关键词】双向螺旋挤土灌注桩；施工；分析

双向螺旋挤土灌注桩 soil displacement screw pile（简称SDS桩）亦称为双向螺旋挤扩桩，是一种通过带有双向螺旋挤扩钻头的钻机钻挤成孔并压灌混凝土而形成的中等直径、圆柱形的挤土灌注桩。

双向螺旋挤土灌注桩技术是国家住房和城乡建设部的重点推广项目，近年来，双向螺旋挤土灌注桩技术已在全国十多个省市自治区推广应用，并成功运用于高层和超高层建筑，解决了桩基和复合地基施工中遇到的技术难题，节约了工程建设成本，促进了环境保护。

1 双向螺旋挤土灌注桩的适用范围

双向螺旋挤土灌注桩适用于标准贯入试验（SPT）击数N

2双向螺旋挤土灌注桩与现有灌注桩施工技术的优势对比

2.1 目前施工混凝土灌注桩的常规工艺包括：正、反循环法、旋挖成孔法、冲击成孔法，这几种方法均会产生护壁泥浆或者渣土，不利于环境保护。与传统灌注桩工艺不同，SDS桩机通过双向螺旋将土挤压到孔壁周围，属于干作业，具有不产生泥浆，不用消耗水资源，不产生污染环境的泥浆，桩周不会产生泥皮，效率很高等显著特点。与沉管灌注法比较有地层适应性强、桩身质量有保障等特点。

2.2 在复合地基应用上与CFG桩的对比

CFG桩因造价低廉、施工速度快、桩身质量有保障等特点在中原地区地基处理项目中应用广泛，CFG属于部分挤土桩，施工过程中不可避免会产生一定数量的弃土，增加了土方外运成本；与CFG桩相比较SDS桩属于完全挤土桩，具有CFG桩造价低廉、施工速度快、桩身质量有保障的优点，它还有其更加明显的优势，SDS桩在施工过程中不会产生弃土，施工场地整洁，挤土过程中有效减小了桩周土体的孔隙比，能有效降低黄土的湿陷性，新近填土的固结沉降，砂土的液化指数，通过挤密作用提高了桩的侧摩阻力，在相同承载力要求下比CFG桩距加大，减小群桩效应，总体造价比CFG降低10%左右，具有十分显著的经济效益及社会效益。

3双向螺旋挤土灌注桩承载力估算：

根据双向螺旋挤土灌注桩成桩工艺、地层类别、物理指标、截面尺寸和桩的入土深度与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值，应按以下公式估算：

桩的竖向承载力计算参数参照现行行标JGJ94的相关规定。

4双向螺旋挤土灌注桩施工工艺流程

（1）钻机就位；（2）下钻成孔；（3）提钻、压灌混凝土；（4）插入钢筋笼；（5）成桩移位。

当地表土承载力小于110kPa，坡度大于2°，应对场地进行整平压实；当设备在基坑中施工时，要求最小净基坑长宽均大于17.0m，且基坑角与其最近的桩之间的净距不小于5m，坑边距桩边不小于2m。

5常见质量问题及控制措施：

5.1、堵管

SDS桩成桩期间，砼阻塞于输料管或钻杆芯管等部位，砼不能沿输送管道运输，称为堵管。

发生堵管的原因：

5.1.1、砼泵送量与提钻速度不协调。

处理措施：调节泵车泵送速率或调节提钻速度，使混凝土保持在地面上2m左右；保持透气孔的畅通，能直观的观测砼在钻杆内的高度，严禁盲目的泵送。

5.1.2、管道接口处密封不严漏水、漏浆，从而使砼失水、失浆。

处理措施：施工前检查输送管的密封、接头及破损情况。发现问题及时处理。

5.1.3、钻杆在下行过程中软管活动空间小，导致软管弯折，管道不畅通而堵管。

处理措施：施工前在活动部位的软管接头处涂上黄油；施工中把头人员认真观察，发现有弯折现象及时解决。

5.1.4、钻头阀门设计不合理或类型选择不当。

处理措施：施工前检查钻头阀门与钻杆的密封性；施工时在钻门和钻杆处垫塑料袋保证钻杆的密封性。

5.1.5、砼的和易性、塌落度、骨料大小含量。

根据成桩速度计算砼用量，尽量采用少量多次的方式供应砼，在规定时间内用完；砼塌落度应控制在180-220之间，骨料粒径不宜大于3cm。

5.2 窜孔

在饱和粉土、软塑至流塑状粉质粘土、稍密的粉细砂层中容易出现窜孔现象。

产生的原因：饱和粉土或粉细砂在桩基施工过程中产生液化现象，或流塑状粉质粘土自稳性不够，土体往正在施工的桩孔内流动；钻具在提升过程中，由于提拔吸力，导致孔内出现短暂的真空状态，在大气压的作用下土体往正在施工的桩孔内流动。

处理措施：增大施工桩间距，进行跳打，减少对桩间土的扰动；检查排气孔的情况，保持排气孔的贯通，减少真空抽吸现象；施工过程中关注邻近孔的情况，发现有下沉应停止提钻连续泵送砼至下沉桩顶标高恢复到设计高度。如不能恢复到设计标高则需要回钻补料，补料时应将钻头上土清洗干净钻头没入砼面不小于1.5m。

5.3 桩身上部夹泥或有气泡

可能产生夹泥和气泡的原因：

在桩身上部钻头提升过快，泵送砼没有跟上孔壁周围的土混入砼中；排气孔堵塞，输送管道中的空气排出不畅，混入砼中不能及时排出。

5.4 断桩、缩颈和扩径。

产生断桩、扩径的可能原因：饱和粉土在桩机施工过程中产生液化现象，或流塑状粉质粘土自稳性不够。桩身范围内的土体在钻头的挤压下向桩间土扩散，挤压力撤销后，在孔隙水压力的作用下土体回弹，且回弹量较大。

控制措施：施工时进行跳打，减少对桩间土的扰动作用，增加孔隙水压力消散时间；增加钻进速度，减缓提钻速度，使灌注更加充分；增加钻头直径，抵消回弹量；在挤扩钻头上接同直径的螺杆钻杆，在提升过程中带走因回弹产生的土体。

5.5 偏笼、露筋和钢筋笼下放高度偏差大

产生原因：钻塔垂直度不够、孔斜；钢筋笼引尖过短或不对称，下放过程中在震动力的作用下偏心；下放过程中导管不够垂直，特别是用小卷扬下笼时，放绳速度控制不好；技术人员粗心大意，往往忽略了特殊标高的控制。指挥人员与操作手之间沟通滞后；振动器振动功率过大或过小；导管垂直度不够；保护块数量不够；砼塌落度过小或下笼不及时，导致下笼困难。

控制措施：加强现场施工管理，强调指挥人员责任；增加保护块个数；加强钢筋笼的验收与检查；钢筋笼下放到距离设计标高100cm时，应提醒操作手减慢下笼速度，高于设计标高10cm时应示意操作手停止下放；选择合适的振动器，调节振动器功率。

6成功应用实例：

郑徐高铁郑州东站项目、蓝山四季、海尔（郑州）空调基地、正商瑞钻、河南省交通职业技术学院新校区二期工程等。通过采用钢筋应力计测试，或按本规程的经验参数法及标贯法与实测静载荷试验结果进行承载力的对比，进一步验证了本规程所规定的方法是偏于安全的。拟建的河南交通职业技术学院新校区二期工程，位于河南省郑州市中牟县雁鸣路与祭城路交叉口西南角。包含四栋宿舍楼、商务旅游系教学实训楼、两栋物流管理系教学实训楼、航运海事系教学实训楼、综合实验实训中心、食堂共十栋楼的双向螺旋挤土灌注桩（SDS桩）的施工。

河南交通职业技术学院新校区二期工程设计SDS桩1445根，桩径400-500mm，有效桩长14-15m。

根据设计要求，现场做了10根试桩，在场地均布，下表列出了经验参数法的估算值与静载检测值的对比，1-5号桩桩径400mm，6-10号桩桩径500mm。

试桩检测结果（极限承载力）单位KN：

作者简介：张勇（1982―），陕西汉中人，中南大学 勘察技术与基础工程专业，工程师，从事桩基工程、基坑支护、地基处理和工程勘察等工作。河南省郑州市郑东新区七里河南路35号（河南省有色工程勘察有限公司）450000 18603852370

参考文献：

[1]杨松等.双向螺旋挤土灌注桩技术规程 DBJ41/T132-2014， 2014

[2]肖光庆.双向螺旋挤土桩操作手册，2014