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:

Quk=Qsk+Qpk=u∑asiqsikli+qpkAp

式中,Qsk——单桩总极限侧阻力标准值;

Qpk——单桩总极限端阻力标准值;

qsik——单桩第i层土的极限侧阻力标准值;

qpk——单桩极限端阻力标准值;

u——桩身周长;

Ap——桩端面积;

li——桩周第i层土的厚度;

asi——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asi=1.07,全风化及强

风化花岗岩asi=1.17;

计算结果如下:

Quk=Qsk+Qpk= u∑asiqsikli+qpkAp

=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:

Quk=Qsk+Qpk= u∑asiqsikli+qpkAp

=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

Quk=Qsk+Qpk= u∑asiqsikli+qpkAp

=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:

Quk=Qsk+Qpk= u∑asiqsikli+qpkAp

=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

采用旋挖钻孔灌注桩施工,若24小时施工可成桩6支,施工速度慢,相对工期较长。采用双向螺旋挤土桩施工过程简化易操作,一次成桩,施工进程稳定、效率高,若24小时施工可成桩16支,可有效地缩短工期。

4、环保方面

相比旋挖钻孔灌注桩,双向螺旋挤扩桩施工过程无取土,无噪声,无振动,无泥浆排放与污染,环保效果非常显著。

综上,螺旋挤土灌注桩代表了桩基改革的前沿,绿色环保、无噪音、无置换土方,无泥浆,而且价格低、承载力高;挤扩体双向挤土效应,真正避免了塌孔等钻孔灌注桩的质量通病。因此我们极力推广螺旋挤土灌注桩,不仅为建设单位省钱更为建设单位省心。

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:

Quk=Qsk+Qpk=u∑asiqsikli+qpkAp

式中,Qsk——单桩总极限侧阻力标准值;

Qpk——单桩总极限端阻力标准值;

qsik——单桩第i层土的极限侧阻力标准值;

qpk——单桩极限端阻力标准值;

u——桩身周长;

Ap——桩端面积;

li——桩周第i层土的厚度;

asi——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asi=1.07,全风化及强

风化花岗岩asi=1.17;

计算结果如下:

Quk=Qsk+Qpk= u∑asiqsikli+qpkAp

=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:

Quk=Qsk+Qpk= u∑asiqsikli+qpkAp

=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

Quk=Qsk+Qpk= u∑asiqsikli+qpkAp

=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:

Quk=Qsk+Qpk= u∑asiqsikli+qpkAp

=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

采用旋挖钻孔灌注桩施工,若24小时施工可成桩6支,施工速度慢,相对工期较长。采用双向螺旋挤土桩施工过程简化易操作,一次成桩,施工进程稳定、效率高,若24小时施工可成桩16支,可有效地缩短工期。

4、环保方面

相比旋挖钻孔灌注桩,双向螺旋挤扩桩施工过程无取土,无噪声,无振动,无泥浆排放与污染,环保效果非常显著。

综上,螺旋挤土灌注桩代表了桩基改革的前沿,绿色环保、无噪音、无置换土方,无泥浆,而且价格低、承载力高;挤扩体双向挤土效应,真正避免了塌孔等钻孔灌注桩的质量通病。因此我们极力推广螺旋挤土灌注桩,不仅为建设单位省钱更为建设单位省心。


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