螺纹式异型桩技术的发展与创新(1)
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浅议异形螺纹的加工方法异形螺纹是一种在螺纹加工中常见的形式,它的存在为工件提供了更多的功能和应用场景。
在工业制造中,异形螺纹的加工方法至关重要,不同的加工方法会直接影响到工件的质量和效率。
本文将浅议一些常见的异形螺纹加工方法,希望能够为读者提供一些参考和指导。
一、异形螺纹加工方法异形螺纹的加工方法一般有以下几种:切削加工、磨削加工、蚀刻加工等。
不同的加工方法适用于不同的工件和要求,需要根据具体情况选择合适的加工方法。
1. 切削加工切削加工是一种比较常见的异形螺纹加工方法,它能够高效地将工件加工成所需的异形螺纹形状。
切削加工一般分为车削、铣削和镗削三种方法,具体选择哪种方法要根据工件的材料、大小和形状来确定。
在切削加工中,需要根据工件的要求选择合适的刀具、切削速度和进给速度,以保证加工效率和加工质量。
在切削加工中还需要注意加工温度的控制,以避免因过热而导致工件表面的质量问题。
2. 磨削加工磨削加工是一种高精度的异形螺纹加工方法,它适用于对工件表面质量要求较高的情况。
通过磨削加工可以获得更加精细的异形螺纹形状,并且可以提高工件的表面光洁度和精度。
在蚀刻加工中,需要选择合适的蚀刻液和蚀刻工艺,以保证加工的准确性和稳定性。
在蚀刻加工中还需要注意蚀刻液的配比和浓度控制,以确保蚀刻过程中工件表面的质量和形状。
二、异形螺纹加工技术1. 加工工艺在异形螺纹加工中,首先需要根据工件的要求和形状选择合适的加工方法和工艺。
在选择加工方法和工艺时,需要考虑工件的材料、尺寸和要求,并且要根据实际情况选择合适的刀具、切削速度和进给速度。
2. 加工设备在异形螺纹加工中,需要选择合适的加工设备和工具,以满足工件的要求和加工的需要。
在切削加工中需要选择车床、铣床和镗床等加工设备,在磨削加工中需要选择磨床和磨具,而在蚀刻加工中需要选择蚀刻机和蚀刻液。
3. 加工控制在异形螺纹加工中,需要对加工过程进行控制和监测,以保证加工的准确性和稳定性。
短螺旋在桩基工程中的应用及改进近年来,大口径旋挖钻机进工法在桩基础施工中得到广泛的推广。
在大口径旋挖钻施工中,硬地层钻进是施工中遇到的主要难题之一。
通常旋挖施工的硬地层主要有河床、山地丘陵的含卵砾石、漂石及风化岩层等,钻进这些较硬地层主要采用短螺旋钻头。
短螺旋钻头的选择和使用是影响施工效率的重要环节。
1 短螺旋钻头的结构及分类钻进硬地层的嵌岩短螺旋钻头结构,由方头、芯轴管、主螺旋叶片(导向螺片)和引导螺旋叶片(锥片)构成。
常用的嵌岩短螺旋钻头在结构形式又可分为单锥单螺短螺旋钻头和双锥单螺短螺旋旋钻头,双锥双螺短螺旋钻头。
单锥单螺短螺旋钻头是指由一组主螺旋叶片(导向螺片)和引导螺旋叶片(锥片)组合而成的螺旋钻头,双锥双螺是指由二组主螺旋叶片(导向螺片)和二组引导螺旋叶片(锥片)组合而成。
双锥单螺短螺旋钻头则是由一组主螺旋叶片(导向螺片)和二组引导螺旋叶片(锥片)组合而成。
其它还有非整螺整锥的钻头形式,一般较少采用。
单锥单螺的叶片间距等于导程,双锥双螺的叶片间距等于1/2导程。
引导螺旋叶片上部有切削具,承担钻进碎岩和排土(石)的任务,平螺旋叶片具有导向和排土(石)的作用。
切削具一般为头部镶焊有钨钴硬质合金的截齿。
2 短螺旋钻头的工作原理钻进过程中,首先在钻压下,位于芯轴管底端的中心齿在孔底中心“掏槽”,形成破碎自由面,位于螺旋锥片上的切削具跟进,形成锥形的钻孔,钻进中钻齿形成的轨迹线在孔底的投影是一组同心圆。
岩屑和土、石等沿螺旋叶片反向上升,充满螺旋叶片之间后,被提钻带出孔,或落入孔中后,用捞砂钻斗捞出。
短螺旋钻头的主要参数有螺距、螺旋线长度、螺旋钻头锥角、切削具布齿间距、切削具布齿到径的螺旋线回转角度、钻齿的布齿角度及长度、合金头的大小等。
单锥单螺短螺旋钻头布齿相对较少,一般钻进胶结较松的卵砾石层,特别是卵砾石较多较大的地层和风化岩层。
由于单锥单螺钻头叶片间距较大,提钻过程岩屑、土块和碎石易掉落孔中,需要用捞砂斗进行捞砂清底,一般是一钻螺旋钻头,一钻捞砂钻斗,交替进行。
桩基施工技术的创新和发展趋势随着工程建设规模的日益庞大和建设环境的复杂多变,桩基施工技术在现代建筑工程中的重要性日益凸显。
桩基作为一种常用的基础处理方式,其施工质量直接关系到整个工程的安全性和稳定性。
因此,桩基施工技术的创新和发展一直是建筑领域持续关注和研究的焦点。
桩基施工技术的创新主要体现在施工工艺、施工材料和施工设备的升级方面。
首先,随着建筑工艺的不断推陈出新,桩基施工工艺也在不断创新中不断完善。
传统的桩基施工工艺大多依赖于人工操作,但这种方式受限于施工人员的经验和技术,存在一定的局限性。
现代化的桩基施工工艺则采用了先进的技术手段,如自控化、自动化和信息化等,大大提高了施工的效率和质量。
其次,施工材料的创新也对桩基施工技术起到了重要的推动作用。
随着材料科学的发展,桩基施工中涉及到的材料得到了革命性的改进和升级。
传统的钢筋混凝土桩和木桩等被新型材料所取代,例如玻璃钢桩、复合材料桩等,这些材料具有更高的强度和耐久性,有效地提高了桩基的承载力和稳定性。
再次,施工设备的创新也是桩基施工技术发展的重要方向。
传统的桩基施工设备主要依赖于大型机械设备,操作复杂费时,且在狭小的施工空间下难以施工。
如今,随着小型化和智能化的兴起,新型的桩基施工设备显得愈发重要。
微桩机、挤浆机和钻机等先进设备在桩基施工中广泛应用,其小巧灵活的特点大大提高了施工的效率和质量,进一步推动了桩基施工技术的创新和发展。
除了技术层面的创新,桩基施工技术的发展还离不开规范和标准的完善。
在过去很长的一段时间里,桩基施工的相关标准较为陈旧和滞后,无法满足日益复杂和高要求的工程建设需求。
近年来,相关标准的修订和完善成为了桩基施工技术发展的重要环节,为桩基施工提供了更为科学、规范的施工方案,保障了工程的安全稳定。
总而言之,桩基施工技术的创新和发展正处于快速发展的阶段。
不断创新的施工工艺、升级的施工材料和先进的施工设备,以及规范的标准体系,都为桩基施工提供了更为可靠和高效的解决方案。
螺锁式连接预应力混凝土异型桩的应用与实践摘要:随着建筑行业新工艺,新技术的推广,传统桩基工程施工工艺中很多质量缺陷越来越突出,而社会对工程质量的要求也越来越强烈。
在此背景之下,“头桥未来空间产业园项目”中采用新施工工艺:螺锁式连接预应力混凝土异型方桩,加强桩基工程质量。
本文通过“头桥未来空间产业园项目”中所使用的螺锁式连接预应力混凝土异型方桩的实际应用结果,对螺锁式连接预应力混凝土异型方桩在施工过程中的特点进行解析,并对其运输与堆放、进场验收、沉桩施工、连接方法,验收等方面进行解析,以期为类似桩基工程施工提供借鉴依据。
关键词:螺锁式连接预应力混凝土异型方桩,新工艺,应用与实践1工程概况本工程位于上海市奉贤区奉城镇(东至新朝河、南至蔡建河、西至园区道路、北至 05-01 地块),本工程总体建筑面积72727.01㎡,其中地上面积占60339.63㎡,地下面积占12387.38㎡。
主要建设内容为办公楼及厂房,总共有10幢楼,其中1#楼为地上7层办公楼;3#、5#、7#、9#楼为地上5层厂房,2#、4#、6#、8#、10#为地上4层厂房,以及一个整体地下1层的地下室。
地下车库桩基采用T-FZ-D300-270、T-FZ-C350-300方桩,工程桩桩长为:26m,试桩桩长为:31m,桩身强度C65;厂房桩基采用T-FZ-D300-270、T-FZ-B300-270方桩,工程桩桩长为29m,试桩桩长为:30m,桩身强度C65。
2桩型介绍本工程桩基施工运用到的T-FZ-D300-270方桩、T-FZ-C350-300方桩、T-FZ-D300-270方桩、T-FZ-B300-270方桩均为螺锁式连接预应力混凝土实心异型方桩(以下简称螺锁式异型方桩)。
图1螺锁式连接预应力混凝土异型方桩本工程使用的螺锁式异型方桩具备独特的特点,在其侧壁北设置成横向肋,上节桩与下节桩的在施工时,连接方式将采用特定的锁扣(大小螺母)和密封材料(环氧树脂)等,对比传统的施工工艺,这种独特的连接方式,使得端板铁件与方桩连接孔内外可能会接触到的污水对材料产生锈蚀降到最低,桩基施工常见的桩端混凝土破损和钢棒墩头损坏的现象将不会因为电焊作业质量难以控制,施工人员技术能力参差不一而产生。
螺旋桩应用阐述桩是各类建设工程中非常重要的一种基础形式,桩作为最古老的基础形式,有着悠久的历史,它随着人类的科技进步而不断发展变化。
人类应用桩经历了漫长的历史时期,直到19世纪后期,钢、水泥、混凝土相继问世,被应用于桩体材料,钢筋混凝土桩被渐渐使用,桩基础迎来了蓬勃的发展机遇。
桩基础的分类标准有多种,如按状体材料分木桩、混凝土桩和钢桩;按承载机理可分为摩擦桩和端承桩;按使用用途可分为抗压桩、抗拔桩、抗水平力桩以及复合受力桩;按桩体几何形状分,除常见的等截面直桩外,还有扩底桩、挤扩桩、螺旋桩、楔形桩等;按施工方法分,有挤土桩、非挤土桩和部分挤土桩等类型;按制作方法又可分为预制桩和灌注桩。
各类桩各有自身特点和优势,总体而言,桩基础因其承载力高、沉降小、对场地适应性强等特点,工程应用广泛。
但是,随着城市现代化的发展,需要修建大量建筑物,这些建筑物对基础的要求越来越严格,也对桩基工程的应用和发展提出了新的挑战,迫切需要能提高桩承载力的新桩型,因此螺旋桩在此要求发产生。
一、现有桩型的缺点(1)人工挖孔式施工占地多,且对周围环境的污染比较严重,同时也耗费大量的人力、物力、财力[1];(2)钻孔灌注桩虽然避免了打入桩的噪音,减少了对周围环境和建筑物的影响,在建筑物密集的城市建设中得到广泛应用,然而,机械成孔的灌注桩由于成桩施工工艺问题以及复杂的工程地质条件,使得部分桩不可避免地出现诸如缩径、断桩、夹泥和沉渣过多等质量问题,直接影响承载力,给建筑物安全带来隐患,不仅严重地影响了整个工程的施工进度,还会给国家和人民生命财产造成不可估量的损失[2];(3)挤扩支盘桩由于特殊的施工工艺可形成承力盘或分支,承载面积增大,通过施工时局部挤压桩周土体和桩端土体,使单桩承载力可大幅度提高,然而该桩型也存在承力盘上部形成拉裂缝而导致侧阻力降低的问题,没有从根本上解决侧摩阻降低的问题,此外,挤扩支盘桩施工机还存在钻扩需要两套设备,导致施工效率降低,影响其使用范围[3]。
桩基施工工艺的技术创新与应用桩基施工工艺是土木工程中常见的一种地基处理方法,通过深入地下,将桩体固定在地层中,以增强地基承载能力和稳定性。
随着科技的发展和施工技术的不断创新,桩基施工工艺也得到了不断改进和完善,为土木工程的建设提供了更好的技术支持和解决方案。
本文将探讨桩基施工工艺的技术创新与应用。
一、桩基施工工艺技术创新1. 预制桩技术传统的桩基施工需在工地现场进行桩体混凝土的浇筑,这种施工方式存在着工期长、质量难以保证、影响施工环境等问题。
而预制桩技术的出现解决了这些问题。
预制桩是在工厂进行加工的,具有统一的质量标准和优良的工艺控制,可以大幅度提高施工效率和施工质量。
2. 钻孔灌注桩技术钻孔灌注桩技术是一种常用的桩基施工工艺,其通过先钻孔,再将混凝土灌注而成,以增加基础的稳定性。
在传统的钻孔灌注桩技术中,选择的钻孔直径和混凝土配比对施工效果有重要影响。
另外,通过对钻孔灌注桩技术中灌注混凝土的材料进行改良和优化,可以进一步提高施工质量和承载能力。
3. 微桩技术微桩是一种尺寸较小的桩体,主要应用于容易坍塌或者受限空间中。
传统的微桩由于尺寸较小,承载能力相对有限,难以满足一些大型工程的需求。
随着技术的进步,微桩的材料和制造工艺都得到了改进,如使用高强度材料、采用新的注浆工艺等,使得微桩的承载性能和稳定性得到了大幅提升。
二、桩基施工工艺的应用1. 土木工程中的桩基施工桩基施工工艺在土木工程中得到了广泛的应用。
例如,大型桥梁、高层建筑、深基坑等项目中,桩基施工是增加地基稳定性和承载能力的常见方法。
采用先进的桩基施工工艺可以提高工程的质量和施工效率,缩短工期,减少资源浪费。
2. 桩基施工在交通运输工程中的应用交通运输工程中的路基、隧道、桥梁等地基处理往往需要采用桩基施工工艺。
通过饱和灌注桩、螺旋桩、摩擦桩等施工技术,可以提高地基土的稳定性、抗滑性和承载能力,增强工程的耐久性和安全性。
3. 桩基施工在地下工程中的应用地下工程中的地铁隧道、地下室等建设中,桩基施工是必不可少的一环。
桩基施工技术的创新与实践的经验总结随着建筑工程的发展和提升,桩基施工技术作为其中一项重要的技术措施,不仅在土木工程、建筑工程、交通工程等领域有着广泛的应用,也在改善土壤层的力学性质、增强地基的承载能力等方面具有重要作用。
然而,在桩基施工中,由于各种不确定因素的存在,如土质、地质条件等,常常会遭遇各种挑战和困难。
因此,创新和实践是不可或缺的,本文将对桩基施工技术的创新与实践进行经验总结。
一、桩基施工技术的创新在桩基施工过程中,不断地探索和创新技术是保证施工质量和效率的关键。
首先,新型桩材的应用是桩基施工技术创新的重要方面。
如近年来引入的新型桩材,如复合材料桩、钢桩、玻璃纤维桩等,具有较高的强度和抗腐蚀性能,相对于传统桩材具有更好的性能和可持续性。
其次,桩基施工中使用新的施工方法和装备也能够实现施工技术的创新。
比如,借助先进的钻机、振动锤等设备,可以提高施工效率,减少劳动强度,并保证施工质量。
此外,采用无振动的静力压桩技术也是创新的一种手段,能够尽量减小对周围环境的影响和振动,特别适用于在有限空间内施工的情况下。
再次,随着建筑信息模型(BIM)技术的发展,将其应用到桩基施工中也具有重要意义。
通过BIM技术,可以对桩基施工进行三维建模和仿真分析,可帮助工程师更直观地了解施工环境和施工过程,预测潜在问题并进行优化设计。
同时,BIM技术还能够实现施工过程的数字化管理,提高施工效能和减少施工风险。
二、桩基施工技术的实践经验总结1. 地质勘察与桩基设计在桩基施工前,充分了解土壤层和地质条件对桩基设计至关重要。
通过进行详细的地质勘察,包括土壤采样和分析,地下水位测量等,可以准确地确定桩基的尺寸和形式,确保其能够满足建筑要求。
2. 施工方案与工艺选择针对不同地质条件和工程要求,制定合理的施工方案和工艺是确保工程质量的关键。
选择适当的桩型和施工方法,如挖孔灌注桩、钻孔灌注桩、抗浮桩等,基于实际情况进行合理调整,确保施工稳定、安全、高效。
介绍一种新型桩种植方法
新型的桩种植方法是指使用先进的技术和设备,在土壤中建立稳固的桩基来支撑建筑物或其他结构物的方法。
一种新型的桩种植方法是基于钻孔地基技术的螺旋桩。
这种方法使用一种叫做螺旋桩的设备,它可以在土壤中钻孔并同时将桩体螺旋推入地下。
螺旋桩由一个螺旋形的钢板制成,它具有良好的承载能力和抗震性能。
螺旋桩种植方法具有以下优点:
1. 施工便利:螺旋桩设备体积小、灵活性高,可以在狭小的施工空间内进行作业。
它不需要使用大型挖掘机或其他重型设备,可以在较短的时间内完成桩基的建设。
2. 螺旋桩适用性广:无论是软弱土壤还是岩石地层,螺旋桩都可以轻松穿透,使其广泛适用于各种地质条件下的桩基施工。
3. 环境友好:螺旋桩采用无振打和无脱泥技术,减少了噪音和土壤污染。
这对于周围环境和居民来说是一个显著的优点。
4. 抗震性能强:螺旋桩具有较好的垂直和水平承载能力,能够有效地抵抗地震和风力等外力作用。
螺旋桩种植方法已经在许多国家得到广泛应用,特别适用于建筑物、桥梁、码头和风电等工程的基础施工。
它不仅大大提高了建设速度和健壮性,还降低了施工成本和环境影响。
国内外带有螺纹桩身的异型桩简析(二)——带有螺纹桩身的型桩技术的发展与创新陈超鋆(卓典正业北京有限公司)摘要:本文列举了几种典型的带有螺纹桩身的异型桩技术,根据这些典型技术的特点介绍了带有螺纹桩身的异型桩技术的发展,另外还列举了几种计算带有螺纹桩身的异型桩竖向受压承载力的方法,论证了这些方法的合理性与可行性。
0 引言带有螺纹桩身的异型桩最早的应用记录,是英国人Alexander Mitchell于1833年设计的、用于泰晤士灯塔基础的一种带螺纹叶片的钢预制桩——单螺纹锚杆桩(Single Steel Screw Pile)。
单螺纹锚杆桩施工速度快、无污染,在英国、美国、澳大利亚等国家得到广泛的应用。
[1]日本于20世纪90年代研制出钢纤维全螺纹混凝土预制桩,桩身采用28天抗压强度超过100Mpa的混凝土制成,用来克服施工时桩身受到的扭矩。
[2]20世纪60年代开始,欧美各国将异型带有螺纹桩身的桩技术的发展重心由预制桩向灌注桩转移。
法国科学家G·Grimaud于1963年研发出灌注型Screw Pile,是最早的灌注桩带有螺纹桩身,同时代的还有德国A TLAS公司研发的A TLAS桩技术。
20世纪90年代以来,国外的FDP桩、SDS桩、APG桩等带有螺纹桩身的灌注桩新技术逐渐成为主流,国内也开始带有螺纹桩身的灌注桩的研究,并形成“灌注全螺纹桩成桩工艺”。
2003年,一种全新的带有螺纹和直杆的灌注桩—半螺丝桩,即螺杆桩技术问世。
螺杆桩改变了以往螺纹式异型桩的结构与工法,用普通混凝土实现了高承载力,目前外径为500mm的螺杆桩单桩极限承载力已突破5000kN,为国内外类似技术的数倍,且成桩速度快、无污染,是目前综合性能较高的一种带有螺纹桩身的异型桩新技术。
1 第一代带有螺纹桩身的异型桩技术1.1 螺纹锚杆桩(Steel Screw Pile)[3]图1.1.1 螺纹锚杆桩——单螺纹式与双螺纹式图1.1.2 双螺纹锚杆桩早期的螺纹锚杆桩为单螺纹锚杆桩(Single-Screw Steel Pile),桩身只有一圈螺纹叶片,在距桩尖大约为D(D为螺纹叶片外径)的位置与芯管焊接,后衍生出桩身有两圈螺纹叶片的双螺纹锚杆桩(Double-Screw Steel Pile)和多圈螺纹叶片的多螺纹锚杆桩(Multi-Screw Steel Pile,最常见为三个螺纹叶片)。
螺纹锚杆桩桩尖呈45度角开口状,桩头与打桩机连接后旋钻入土成桩,规格详表 1.1.1。
与传统直杆桩相比,螺纹锚杆桩的竖向受压、受拉承载力均有大幅提升,详表1.1.2。
表1.1.1 螺纹锚杆桩规格表表1.1.2 某工程螺纹锚杆桩承载力表注:桩径约400mm,螺纹叶片外径约750mm。
与当时应用较多的木桩相比,螺纹锚杆桩的承载力可达木桩的5~7倍,且竖向受压和受拉承载力相当,因此大量用于锚杆、风电基础等。
但螺纹锚杆桩缺点亦非常明显:(1)焊缝易受地下水腐蚀;(2)无法接桩,单桩承载力受到桩长限制;(3)硬粘土、密实砂土层、风化岩等土层中难以成桩;(4)造价昂贵。
1.2 Screw Pile[4]Screw Pile在沉管灌注桩技术的基础上研发而来,采用带有螺纹桩身的混凝土预制桩尖,钢筋笼底部锚固在桩尖内(如图1.2.1),另有一个外壁焊有数圈螺纹叶片的钢套管,其施工步骤如下:(1)将钢筋笼插入螺纹钢套管,吊装,对准桩位;(2)钻至设计深度后,在螺纹钢套管中灌入混凝土;(3)混凝土到达一定高度后开始拔管,同时反向旋转并振动,拔管过程中应保证混凝土高度,螺纹钢套管拔离地面后成桩结束。
图1.2.1 预制桩尖式Screw Pile施工过程中容易因混凝土预制桩尖破碎、堵住钢套管而形成“吊脚桩”,Screw Pile技术逐渐用钻头代替预制桩尖,钢套管相应改变为双层钢套管,其施工步骤如下(如图1.2.2):(1)将钻头插入螺纹钢套管,整体旋钻入土,钻至设计深度后将钻头提出螺纹钢套管;(2)另备一根直径略小于螺纹钢套管内径的内套管,在内套管中预先置入钢筋笼,钢筋笼底部焊有一块端板卡住套管口,将内套管伸入螺纹钢套管直至桩端,灌注混凝土;(3)混凝土到达一定高度后开始振动拔内套管,将混凝土振捣密实直至内套管提离地面;(4)拔螺纹钢套管,同时反向旋转并振动,拔管过程中应保证混凝土高度,螺纹钢套管拔离地面后成桩结束。
图1.2.2 钻头型Screw Pile成桩工法示意图Screw Pile从理论上解决了螺纹锚杆桩的多数缺点:(1)用混凝土包裹钢筋笼,不易受地下水腐蚀;(2)无需接桩;(3)造价相对低廉。
但Screw Pile没有解决螺纹锚杆桩的土层适应性问题,在硬土层、岩层中难以成桩,Screw Pile还具备沉管灌注桩的缺点:振动明显、噪音大、易缩径或断桩等,因此Screw Pile 并未得到广泛应用。
1.3 ATLAS桩[5]ATLAS桩是德国于20世纪90年代开发的一种全螺纹现浇灌注桩技术,桩内径为360~560mm,螺纹宽度一般为50mm。
钻杆为等径钢管,底部有类似鼓槌的扩大头。
扩大头侧面有一圈螺纹叶片,下部开口用于连接预制桩尖。
ATLAS桩施工工法如下(如图1.3.2):(1)钻具扩大头与预制桩尖连接后,对准桩位顺时针旋转下钻;(2)钻至设计标高后,通过钻具内空腔置入钢筋笼;(3)钻具逆时针旋转提升,提升时利用料斗通过钻具内空腔灌入混凝土;(4)灌注完成,第二次置入钢筋笼,成桩完成。
图1.3.1 带螺纹叶片的钻具扩大头图1.3.2 ATLAS桩成桩工法示意图图1.3.3 ATLAS桩ATLAS桩在可塑到硬塑粘土中可形成间距约100mm、端部较尖的桩身螺纹。
与Screw Pile相比,ATLAS桩振动和噪音较小,缩径和断桩可能性降低,但仍存在以下问题:(1)土层适应性较差,钻具对桩孔无护壁作用,在砂石土中易塌孔、埋钻;(2)钢制预制桩尖不符合我国国情,如改用混凝土桩尖,下钻遇硬夹层时桩尖易破损并卡在钻具内。
ATLAS桩的钻杆与扩大头1.4 技术小结螺纹锚杆桩、Screw Pile和A TLAS桩是第一代带有螺纹桩身的异型桩技术的三种典型技术,其共同点可归纳为两点:(1)土层适应性较差,一般只适用于软塑到硬塑粘土;(2) 桩身部分或全部为预制式。
表1.4.1 第一代异型桩典型技术异同2 第二代带有螺纹桩身的异型桩技术2.1 APGD 桩APG 桩(Auger Pressure Grouted Pile ,即螺旋压力灌注桩)是一种钻孔取土灌注桩,在20世纪40年代开始在欧洲得到应用。
20世纪80年代,在APG 桩的基础上衍生出挤土灌注桩技术——APGD 桩(Auger Pressure Grouted Displacement Pile ,即螺旋压力挤土灌注桩),其钻具带有纺锤状扩大头的光壁钢管,扩大头最大直径处以下为正向螺纹叶片,以上为反向螺纹叶片。
其施工工法如下(如图2.1.1): (1) 正向旋转并加压钻进;(2) 钻至设计深度后,由钻头处的灌浆口或阀门进行压力灌注,灌注料可以是水泥浆或细骨料混凝土;(3) 正向旋转提钻,提钻的同时连续泵送; (4) 置入钢筋笼,成桩结束。
图2.1.1APGD 桩施工工法示意图从成桩工法来看,APGD桩是ATLAS桩的改进桩型,主要为以下几个方面:(1)取消了预制桩尖;(2)扩大头改为阶梯式变化,并在扩大头上部增加了反向螺纹叶片,埋钻的可能性低于ATLAS桩;(3)引入了连续泵送技术,成桩质量更稳定。
APGD桩存在以下几个缺点:(1)没有解决第一代带有螺纹桩身的异型桩的土层适应性问题;(2)钻具扩大头以下部分没有护壁作用,桩端以上部分成桩效果较差,一般采用降低提钻速度、提高充盈系数的方式改善成桩质量,桩端以上桩段的充盈系数可达上部桩段的 1.5倍;(3)承载力不高,成桩质量较不稳定,在Los Angeles对9根APGD(内径约450mm)进行了静载试验,承载力最高为540kip(约合2403kN),最低仅为215kip(约合957kN)。
APGD桩桩身并没有螺纹,但APGD成桩工法是之后的多种带有螺纹桩身的灌注桩工法的雏形。
2.2 SDSP桩SDSP(Screw Discrepile)桩是在荷兰、比利时等欧洲西北部国家广泛应用的一种浅螺纹灌注桩。
SDSP桩成桩工法与APGD桩基本相同,采用的钻具也是带扩大头的钻具,但与APGD桩相比有以下改变,如图2.2.1:(1)扩大头由阶梯式改为橄榄球式;(2)下部正向螺纹叶片的直径略大于扩大头直径。
图2.2.1 SDSP桩钻具橄榄球形扩大头SDSP桩施工工法如图2.2.2,具体如下:(1)对准桩位,准备下钻;(2)钻具顺时针旋转下钻至设计深度;(3)钻具顺时针旋转提钻,同时通过钻具芯管连续泵送混凝土;(4)混凝土泵送结束后,将钢筋笼插入桩身,成桩完成。
图2.2.2 SDSP桩工法步骤图2.2.3 SDSP桩钻具的改变降低了钻进过程中的成孔阻力,所成的SDSP桩桩身带有螺纹,如图2.2.3。
SDSP桩的单桩承载力受限于桩身强度,以内径300mm、外径600mm的SDSP为例,其单桩承载力不超过700kN。
2.3 技术小结APGD桩技术是第二代带有螺纹桩身的异型桩的雏形,SDSP桩是第二代带有螺纹桩身的异型桩的典型技术,其共同点在于:(1)钻具上带有纺锤或橄榄球状扩大头,扩大头下部为正旋螺纹叶片,上部为反旋螺纹叶片;(2)采用连续泵送技术;(3)适用于软塑到硬塑粘土;(4)采用阀门式钻头,取消了预制桩尖。
OMEGA、DE W AAL桩等技术具备上述第1、2点特征,但钻头仍采用预制桩尖,不归入第二代。
国内研发的双向螺旋挤土桩与SDSP桩技术特点和工法步骤相似,在此不予赘述。
表2.3.1 第二代带有螺纹桩身的异型桩典型技术异同3 第三代带有螺纹桩身的异型桩技术3.1 过渡性技术——灌注螺纹桩成桩工艺李波扬在国外螺纹型灌注桩技术的基础上,采用预引孔、再钻孔灌注成桩的技术,提出了一种螺纹型灌注桩的施工方法——灌注全螺纹桩成桩工艺,改良了国外类似技术的护壁效果和土层适应性,由此工艺形成的全螺纹桩其承载力与国外类似桩没有明显区别。
本质上应归类于第二代和第三代技术之间的过渡性技术。
其成桩工艺如图3.1.1,具体如下:(1)预成孔,孔径为灌注螺纹桩外径的30%~60%;(2)采用特殊的长螺纹钻杆顺时针旋转下钻至设计深度;(3)逆时针旋转并提钻,提钻的同时由钻杆内空芯高压泵入细石混凝土或砂浆;(4)钻杆提离地面后,将钢筋笼插入桩身,成桩完成。
[6]图3.1.1 灌注全螺纹桩成桩工艺与国外类似技术相比,灌注螺纹桩成桩工艺有以下特点:(1)钻具护壁并挤扩土体;(2)可在地下水位以上的填土、砂土、粉土、粘土中成孔成桩;(3)二次成桩,即预成孔、后成桩;(4)以螺纹外径为设计直径。