变径全螺纹桩浅析

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1、螺纹桩发展浅析     欧美各国对螺纹桩的应用大约可以追溯到十九世纪末，那时螺纹式异型桩以预制桩为主，桩身多为不锈钢或特种钢筋混凝土制成。1966年法国学者GustaveGrinmaud研发的全螺纹灌注桩开启了螺纹式灌注桩的时代。1971年 ，美国学者Tomlinson由78根桩统计得出了螺纹桩  理论                qsik=αСsi 即同条件下，桩在饱和粘土中形成螺纹时，土体提供的承载力是传统直线型桩的1—5倍，成为螺纹式灌注桩的理论基础。我国在螺纹式灌注桩方面的研究工作开展于二十世纪九十年代，至今已涌

2、现了多种桩型与工法的专利，形成了具有我国自主知识产权的螺纹式灌注桩新技术产业链。按照桩的桩型构造，我国的螺纹式灌注桩技术可划分为三个发展阶段：1、   灌注螺纹桩成桩工艺（专利号：96119602.5）1996年李波扬、吴敏对国内外螺纹式灌注桩成桩工艺加以改进，提出了灌注螺纹桩成桩工艺。其工法步骤为:预先成孔，利用带有等直径，等螺距的全螺旋或半螺旋钻具，正向（即钻具旋转方向与钻具螺片方向相同）旋转下钻至设计深度，然后反向顺时针同步（钻具每提升一个螺距同时对应钻具旋转一周）旋转提钻，同时通过钻具芯管连续泵送混凝土，形成形态等

3、同于钻具形态的全螺纹灌注桩。2003年8月17日，国内进行了首次灌注螺纹桩与长螺旋的对比试验，试验结果，灌注螺纹桩承载力低于同情况的长螺旋灌注桩，并发现，静载试验中灌注螺纹桩的破坏不同于传统直线型摩擦桩土破坏的模式，属于桩身受力截面（灌注螺纹桩桩芯截面）小，桩身强度低造成的桩破坏。虽然灌注螺纹桩采用桩与土体螺丝式咬合的模式提高了土的承载力，但因桩身受力截面积减小导致桩身承载力低，无法起到提高承载力的目的。2、   螺杆桩（半螺丝桩，专利号03128265.2）半螺丝桩是一种上部为直杆段，下部为螺丝段的组合式桩，所以又名螺杆

4、桩。如图：        螺杆桩吸取国内外各种螺纹式异形桩的有点，其特有的成桩工法在施工中，使用大扭矩螺旋钻机，借助于专用的土层螺纹成型技术，数字同步钻进，提钻并连续泵送混凝土形成与螺片形态相似的下部螺丝桩，数字非同步技术形成上部直线型桩体。这种上段直杆，下端螺丝的组合桩型，上部桩身直杆段，受力面积较大，提高了桩身承载力，下部螺丝段，桩与土体螺丝式结合模式，变摩擦受力为剪切受力，大大提高了桩周土体的承载力，这种受力截面积上大下小的结构符合桩身附加应力分布规律，相比灌注螺纹桩及传统直线形桩，承载力得到了较大的提升。 螺杆桩单

5、桩承载力估算（经验参数法）：基本计算参数屈指来自《规范》JGJ94—2008单桩竖向极限承载力标准值计算公式：Quk=U∑qsikLi +qpkAP螺杆灌注桩（半螺丝桩）单桩承载力计算公式：Qsk1—— 半螺丝桩直杆段桩身极限侧阻力标准值Qsk2 —— 半螺丝桩螺丝段桩身极限侧阻力标准值qsik ——  第i层极限侧阻力标准值Li   —— 半螺丝桩在第i层土的长度βsi——  半螺丝桩螺丝段在第i层土的提高系数U  ——桩身周长AP —— 桩端面积qpk——桩端极限端阻力标准值 Quk=　Qsk1 +Qsk2+Qpk  

6、  =U∑qsikLi +U∑βsiqsikLi + qpkAP 螺杆桩桩身结构具有一定特殊性，比普通灌注桩更为复杂。螺杆桩螺纹段桩芯直径、螺纹段外径、螺牙厚度、螺牙看度、螺距大小，都直接影响螺杆桩的受力机理、承载力与稳定性。为了方便设计，假定螺杆桩承载力由端承力和按螺杆桩外径形成的侧面提供的侧阻力提供，提出了等效侧阻的概念。等效侧阻就是桩侧提供的承载力除以桩侧面积。 3、   变径全螺纹桩（ZL201420602236.8 201410552720.9） 变径全螺纹桩是在螺杆桩的基础上，利用全新的正向成螺技术形成的一种桩

7、体上大下小，并且全程带有螺牙的新型螺纹桩。上大下小的分段设计符合桩身附加应力的分布规律，全程带有螺牙的桩体，极大的提升了桩周土体的侧阻力，并且成桩工艺简单，质量易于控制，钻进成桩阻力小，能适应各种土层的施工。如图：         优势分析：一、  桩型优势：1、       竖向受力部分结构：以同样规格钻具形成的螺杆桩为对比（设计直径变径部分相同）。因各地规范规定设计直径为螺杆桩直杆部分直径和螺纹部分桩芯直径。故：上部设计直径=螺杆桩直杆直径=变径螺纹桩上部桩芯直径下部设计直径=螺杆桩下部螺纹段桩芯直径=变径螺纹桩下部桩

8、芯直径综上所述，同样规格钻具形成的螺杆桩、变径螺纹桩竖向受力结构形态完全一致。2、   上部桩体侧阻提升优势：上部桩身以设计直径为400mm、500mm螺杆桩直杆段及上部桩芯直径400mm、500mm，外径480mm、600mm的变径螺纹桩做对比（变径螺纹桩上部螺纹段长度=螺杆桩直杆段长度）：各地规范规