螺杆桩设计与施工技术规定

企业标准（CFG—LGZ—2006JG）螺杆桩设计与施工技术规定Technicalrulefordesignandconstructionofscrewpile2006年10月公布编制单位：海南卓典高科技开发有限公司铁道部第四勘测设计院软土地基研究所编写人：彭桂皎虞锋石庆华张宁PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建为了保证螺杆桩及其成桩工法（专利名：半螺丝桩及其成桩工法，专利号：ZL03128265.2）在建筑地基基础施工中的规范化，特制定本规定。1.1.2螺杆桩及其成桩工法是在长螺旋钻孔灌注桩(“九五”国家重点攻关项目)和日本钢钎维全螺纹预制桩的基础上的新桩型。其主要技术特征表现为桩的“上部为直柱型，下部为螺丝型”，桩体几何断面更符合附加应力场由上而下减少的分布规律。采用了变截面的构造形状，满足了附加应力的分布规律和应力分担比及刚度变化的要求，调整了土与桩之间的作用，桩侧土体应力分摊比及应力扩散度提高，桩端荷载减少，使桩身受力与土体受力协调一致。桩归类于半挤土成型桩。螺杆桩改变了桩与土体之间相互作用的模式，桩与土界面构成了机械型咬合。将常识中“螺丝钉比钉子牢固”的道理运用在桩施工中，使其更牢固的特点得以实现。1.1.3采用专用打桩机械，是实施螺杆桩及其成桩工法的重要保证。1.1.4螺杆桩每立方米混凝土提供的单桩竖向承载力高，桩身下段表面带螺纹，无泥皮，桩端无沉渣，不塌孔，施工无噪音、无泥浆污染。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建螺杆桩；2.0.2机械咬合作用力；2.0.3土层抗剪强度；2.0.4土层抗剪强度（ts）计算滑面法向应力；2.0.5剪切滑动面上的法向应力（kpa）。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建适用于淤泥质粘土，粉土，粘土，粉质粘土，中细沙，粒径小于20cm沙砾石层，强风化层，象皮泥等地层。不受地下水的限制。3.0.2用于包括复合地基的刚性桩、钢筋混凝土基础的钢筋混凝土桩和复合桩基的基桩，桩径300mm～800mm，桩径视长细比调整。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建螺杆桩设计，施工，验收除应符合本规定外，同时尚应按国家现行有关强制性标准的规定。4.0.2本规定参照《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002/J220-2002）中CFG桩法，《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）中钻孔灌注桩的相关规定及《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建螺杆桩施工前应具备下列资料:5.1.1建筑场地工程地质资料和必要的水文地质资料；5.1.2符合地基处理工程施工图（或桩基工程图）及图纸会审纪要；5.1.3建筑场地和邻近区域内的地下管线（管道、电缆）、地下构筑物等的调查资料；5.1.4主要施工机械及其配套设备的技术性能资料；5.1.5地基工程的施工组织设计或施工方案；5.1.6水泥、砂、石、钢筋等原材料及其制品的质检报告；5.1.7有关荷载、施工工艺的实验参考资料。5.2施工组织设计应结合工程特点，有针对性地制定质量管理措施，主要包括下列内容：5.2.1施工平面图：标明桩位、编号、施工顺序，水电线路和临时设施的位置；混凝土制备设备及其管路系统；5.2.2确定成孔机械、配套设备及施工工艺的有关资料；5.2.3施工作业计划和劳动组织计划；5.2.4机械设备、备（配）件、工具（包括质量检查工具），材料供应计划；5.2.5施工时应制定相应的工作制度并采取有效的技术措施，以保证工程质量、安全、文明生产、劳动保护、防火、防雨、保护文物、保护环境等有关规定的贯彻执行。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建施工前应组织图纸会审，会审纪要连同施工图等作为施工依据并列于工程档案。5.4施工用的临时设施，如供水、供电、道路、排水、临时房屋等必须在开工前准备就绪，施工场地应进行平整处理，以保证施工机械正常作业。5.5桩轴线的控制点应设在不受施工影响的地方，开工前，经复核后应妥善保护，施工中应定期复测。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建采用专用打桩机械。6.0.2混凝土高压泵装置与管路系统：高压泵的泵送压力应选用＞6Mpa。6.0.3混凝土可采用现场搅拌或商品混凝土。粗骨料可选用卵石或碎石，其最大粒径5～25mm。6.0.4水泥宜用普通水泥或硅酸盐水泥并有出厂合格证，不得受潮、过期。6.0.4混凝土应符合高压泵的要求，严禁掺有水泥纸袋或其他杂物，可根据不同的使用要求掺加外加剂（如减水剂，增强剂，缓凝剂，细磨粉煤灰等）坍落度18～20mm。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建桩的施工顺序应根据桩间距和地层的渗透情况，按编号顺序进行，或采用凝固时间间隔进行，桩孔间应防止串浆。7.0.2桩机就位后必须调平并稳固，确保成孔垂直度。7.0.3下钻过程中桩机自控系统严格控制钻杆下降速度和旋转速度，使二者匹配，要求钻杆旋转二周以上，螺杆钻杆下降一个螺距，钻至螺杆桩直线段设计深度，在土体中形成圆柱状；钻杆旋转一周，螺杆钻杆下降一个螺距，钻至螺杆桩螺纹段设计深度，在土体中形成螺纹状。7.0.4钻头钻到设计标高后，桩机反向旋转提升钻杆，提钻过程中自控系统应严格控制钻杆提升速度和旋转速度，与下降时一样，保持同步和匹配。与此同时制备好的细石混凝土或砂浆迅速填充（泵送）由于钻杆旋转升所产生的带螺纹状空间和钻杆直接提升或正向旋转提升所产生的带圆柱型空间，形成螺杆桩。7.0.5提钻时钻头到达一定位置可停止泵压细石混凝土或砂浆，由钻杆内的混凝土充填至桩顶标高。7.0.5混凝土必须连续施工，每根桩的浇注时间按初盘混凝土的初凝时间控制，对浇注过程中的一切故障均应记录备案。7.0.6控制最后一次灌注量，桩顶不得偏低，必须保证暴露的桩顶混凝土达到强度设计值。7.0.7钢筋笼采用后置式安装。制作的钢筋笼，其接头采用焊接，应遵守《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204)。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建采用现场静载试验确定单桩竖向极限承载力标准值时，在同一条件下的试桩数量不应少于总桩数的1%，且不应少于3根，工程总桩数在50根以内时不应少于2根；并相应做动力测试。8.2理论计算由于螺杆桩是由直杆段，螺纹段和桩端三部分构成。因此，计算需分段进行。8.2.1直杆段侧阻力Qsk1计算直杆段螺杆桩侧阻力Qsk1是由桩土之间的摩阻力实现的。所以，计算方法与传统直线型灌注桩相同。即：isiksklquQ∑=1式中：Qsk1——桩的直杆段极限侧阻力标准值（kpa），可按表2取值；u——桩身周长（m）；li——桩的直杆段穿越第i层土的厚度（m）。8.2.2螺纹段侧阻力Qsk2计算螺纹段的侧阻力Qsk2是由桩的螺牙与土的机械咬合作用力通过桩孔侧壁土的抗剪强度体现的，与直杆段桩的受力机理截然不同，建议按下式计算：isiskluQ∑=t2式中：tsi——桩的螺纹段第i层土抗剪强度值（kpa）。土层抗剪强度tsi的确定方法根据室内土工试验指标按下式计算砂类土iiisikjsttan=PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建=式中：is——剪切滑动石上的法向应力（kpa），可按表1取值；ic——第i层土的粘聚力（kpa）；ij——第i层土的内摩擦角（º）。8.2.3桩端阻力计算由于螺杆桩在成孔过程中对孔底有挤土作用，加之管内泵压混凝土有较高的压力，作用机理相似预制桩。计算式如下：ppkpkAqQ=式中：pkq—极限端阻力标准值（kpa），可按表2取值；pA—桩端面积。小结：螺杆桩单桩竖向极限承载力计算将直杆段侧阻力、螺纹段侧阻力和端阻力公式合拼即得螺杆桩单桩竖向极限承载力计算公式如下：pkQQQSKSKukQ++=21[]AqlClquppkiiiiilsik+∑∑++=2)tan(js式中：ukQ—单桩竖向极限承载力标准值（KN）；sikq—直杆段桩段第i层土极限侧阻力标准值；u—桩身周长（m）；1il—直杆段穿越第i层土的厚度（m）；2il—螺纹段穿越第i层土的厚度（m）；ic—第i层的粘聚力（kpa）；PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建—第i层土的内摩擦角；is—第i层土的抗剪强度对应的垂直向应力（kpa），可按表1取值。土层抗剪强度计算对应的法向应力表1剪切试验法向应力s（Kpa）土名称土的状态1002003004000.75LI≤1√0.50LI≤0.75√0.25LI≤0.50√粘性土0LI≤0.25√0.75e≤0.9粉土e0.75稍密√中密√粉细砂密实√中密√中砂密实√中密√粗砂密实√砾砂中密、实密√PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建(kpa)土名称土的状态直杆段极限侧阻力标准值sikq(kpa)h≤99h≤1616h≤30填土20-28淤泥11-17淤泥质土20-28LI121-360.75LI≤136-50210-840630-13001100-17000.5LI≤0.7550-66840-17001500-21001900-25000.25LI≤0.5066-821500-23002300-30002700-36000LI≤0.2582-912500-38003800-51005100-5900粘性土LI091-1013800-51005100-59005900-6800e0.922-44640-15001100-19001700-25000.75≤e≤0.942-64840-17001300-21001900-2700粉土e0.7564-851500-23002100-30002700-3600稍密22-42800-16001500-21001900-2500中密42-631400-22002100-30003000-3800粉细砂密实63-85600-24002300-32003200-4000中密54-743600-51005100-63006300-7200中砂密实74-953800-53005300-65006500-7500中密74-955700-74007400-84008400-9500粗砂密实95-1165900-76007600-86008600-9800砾砂中密、密实116-1386300-10500角砾、园砾7400-11600碎石、卵石中密、密实8400-12700PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建质量检查及验收除应按先行《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002/J220-2002）中CFG桩法，《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）中钻孔灌注桩及《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）的相关规定执行外，一般情况下宜按规定执行。9.2成桩质量检查包括成孔、钢筋笼制作，混凝土搅制及灌注的质量检查。9.2.1混凝土搅制应对原材料质量与计量、混凝土配合比、坍落度、混凝土强度等级进行检查。9.2.2混凝土试块是反映螺杆桩桩身强度的