小議建筑中螺桿型長短樁復(fù)合地基的設(shè)計與施工

螺桿型長短樁復(fù)合地基在工程地基處理中得到了成功應(yīng)用。螺桿樁是采用了變截面的構(gòu)造形狀，滿足了附加應(yīng)力的分布規(guī)律和應(yīng)力分擔比及剛度變化的要求，調(diào)整了土體與樁之間的作用，樁側(cè)土體應(yīng)力分擔比及應(yīng)力擴散度提高，樁端荷載減少，使樁身受力與土體受力協(xié)調(diào)一致。螺桿樁承載力高，質(zhì)量易保證，施工工效快，日成樁(直徑400-500mm)400-600延米，是一種具有很高實用價值的新型樁。

一、螺桿型長短樁復(fù)合地基原理

在荷載作用下，地基中的附加應(yīng)力隨著深度增加而減少，為了更有效地利用復(fù)合地基中樁體的承載潛能，可以取不同長度的樁體以適應(yīng)附加應(yīng)力由上而下減小的特征，用于壓縮土層較厚的地基。從復(fù)合地基應(yīng)力場和位移特性分析可知，由于復(fù)合地基加固的存在，高應(yīng)力區(qū)向地基深度移動，地基壓縮土層變深。為了減少沉降，對較深的土層進行處理，采用沿深度變強度和變模量的長短樁復(fù)合地基可以有效減少沉降，降低加固成本。在長短樁復(fù)合地基中，加固區(qū)淺層地基中既有長樁、又有短樁，復(fù)合地基置換率高。不僅地基地基承載力高，而且加固區(qū)復(fù)合模量大，可以滿足加固要求。在加固區(qū)深層地基中，附加應(yīng)力相對較小，只有長樁，也可達到承載力要求，有效減小沉降的目的，更符合荷載作用下地基中應(yīng)力場和位移場特性。

二、螺桿型長短樁復(fù)臺地基的設(shè)計

地質(zhì)資料顯示本場地為軟弱地基，上部存在人工填土及淤泥質(zhì)土等較厚軟弱層，其承載力較低(人工填土估算45Kpa，淤泥質(zhì)土為70Kpa)。用短樁(柔性樁)對樁間土上部軟弱層進行改善，增大樁間土的承載能力，減小剛性樁的應(yīng)力集中。再與長樁(剛性樁既螺桿樁)共同作用形成長短樁復(fù)合地基來提高地基的承載能力。短樁除了參與提高地基承載力外，還能增大地基土豎向剛度，減小復(fù)合地基加固區(qū)變形。同時，剛性長樁對柔性短樁而言，還可起到護樁及參與抑制復(fù)合地基周圍土體隆起的作用。

1、承載力計算

(1)短樁復(fù)合地基的承載力估算:

fsp，k1=mlRal/Apl+β(1-m1)fskl (1)

式中:fsp，k1——短樁復(fù)合地基承載力標準值(kPa)，參照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2002)中復(fù)合地基承載力的計算;根據(jù)式(1)計算可得短樁復(fù)合地基的承載力，

(2)長短樁復(fù)合地基的承載力特征值估算fSp，k2=m2Ra2/Ap2+β(1-m2)fsk22 (2)

因此，根據(jù)式c2)計算可得長短樁復(fù)合地基承載力特征值:

(3)長短樁復(fù)合地基修正后的地基承載力特征值估算，根據(jù)式(3)計算可得長短樁復(fù)合地基修正后的地基承載力特征值:

fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)

處理后的復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計承載力(設(shè)計為200kPa)要求。

(4)以上公式采用了發(fā)揮度或提高系數(shù)等概念，理解和掌握難度大。為了便于理解和掌握，我們在計算中采用了再處理概念，即首先采用規(guī)范計算短樁復(fù)合地基承載力，將計算的承載力特征值作為長樁復(fù)合地基的基本參數(shù)之一，將短樁復(fù)合地基相應(yīng)土層的壓縮模量按照規(guī)范調(diào)整成復(fù)合壓縮模量，然后對長樁復(fù)合地基進行計算，計算出修正后復(fù)合地基承載力特征值，既為長短樁復(fù)合地基承載力，并求出最終沉降量。以上計算參數(shù)運用，符合規(guī)范，概念明確，簡單易懂，容易掌握。成果可靠。

三、螺桿型長短樁的施工工藝

1、螺桿樁施工工藝:

螺桿樁是采用螺桿鉆機旋轉(zhuǎn)擠壓成孔，起鉆同時用管內(nèi)泵壓灌注細石混凝土至孔底的一種成樁工藝。該樁型具有成樁速度快，樁身強度高，且無噪音等優(yōu)點，其具體施工工藝如下:

測量放線一鉆機就位調(diào)平一鉆進成孔一至設(shè)計標高停鉆一泵送混凝土、提鉆一至設(shè)計標高停泵—提鉆至孔口——成樁。

鉆進過程中隨時觀察儀表電流不得超過額定電流值。在鉆至設(shè)計深度后，對于螺桿樁下段螺紋部分而言:反轉(zhuǎn)動力頭隨之提鉆是同時進行的，而且每旋轉(zhuǎn)出的高度等于提升裝置提升的高度。

注:1-動力頭，2-混凝土輸送泵，3-高壓管，4-自然地面。5-鉆桿，6-成樁后螺紋段，7-成樁后直線段，8-上部軟土層，9-下部硬土層，10-螺桿樁壘斷面。

2、樁位布置

1)經(jīng)螺桿型長短樁復(fù)合地基處理后，其強度和承載力均有明顯提高，參數(shù)及計算方案符合設(shè)計要求和工程處理目的。

2)選擇剛性的長樁時，選用了螺桿樁。該樁型主要技術(shù)特征表現(xiàn)為“上部為直線型，下部為螺絲型”，因此更加符合在荷載作用下應(yīng)力場由上而下減小的分布規(guī)律。上部直線型在軟弱土層中樁體剛度好，下部螺絲型樁體處理在較好土層中，受力特征變?yōu)榧羟凶饔茫商岣叱休d力。螺絲部分可節(jié)省混凝土材料。

3)長樁置換率設(shè)置為0.028，比常規(guī)的0.06-0.1大大減少。用長樁與短樁交叉布置，使加固地基形成有整體效果的長短樁復(fù)合地基。

4)現(xiàn)螺桿型長短樁復(fù)合地基工程費用僅為原方案的62%，取得了較好的經(jīng)濟效益。

5)螺桿樁新技術(shù)一誕生，我們就非常重視螺桿樁機的研制和開發(fā)，走一條巖土技術(shù)與樁工機械相結(jié)合的光明大道，目前深圳已成功研制出高效、強勁的環(huán)保型螺桿樁新樁機，必將推進該項新技術(shù)得以更快發(fā)展。