《中国螺杆桩技术》四川“东城半岛”讲义示范工程中国基础网
螺杆桩技术施工工艺及技术要点分析
螺杆桩技术施工工艺及技术要点分析螺杆桩技术通过采用特制螺旋钻孔装机进行桩体施工，在施工过程中螺纹钻杆能够在旋转过程中挤压周围土体，然后成孔后在桩杆提升中进行泵压混凝土，随即形成一定的桩体。
螺杆桩技术是普通灌注桩的创新和改进，其具有单桩竖向承载力高、施工简单、成桩稳定、无污染等一系列优势，在建筑工程基础桩施工中具有非常广泛的应用。
本文将通过经验总结及理论分析，对螺杆桩技术及其施工要点进行相关探讨分析，以供相关工作者进行参考。
标签：螺杆桩；施工技术；施工工艺螺杆桩技术是受到“螺丝钉比钉子牢固”的原理启发，将该新型桩技术应用于建筑桩基础施工中，让其牢固性得以发挥和体现。
螺杆桩技术起源于日本，在高强度钢纤维混凝土预制螺纹桩的基础上创新而成，该技术运用常规混凝土灌注技术和独立施工工艺，形成具有一定技术优势的螺杆桩技术。
随后在桩基础施工中得到广泛应用，与其他类型桩基础施工有非常明显的技术优势，本文将对螺杆桩技术施工工艺及技术要点进行探讨分析。
一、螺杆桩技术原理螺杆桩基本结构为上端圆柱形，下端为螺丝形的组合桩体（图1），在高强度预制混凝土纤维螺纹柱的基础上改进创新而成。
该桩体施工技术在施工中能够在上部松软土体中形成圆柱形桩体，下部砾石坚硬层中形成密实的螺纹形桩体。
当桩体受到负荷力后螺纹段将进行侧向下的受力压缩，螺杆根部螺母受到一定程度的剪切力，桩体承载力来源于上部圆柱状侧面摩擦力，下部螺纹段抗剪力和螺杆端承载力。
主要承载力便来源于螺纹段抗剪切力，该段受力程度能够满足建筑附加应力和桩体刚度变化的要求。
在施工过程中不仅能够使桩体较多的深入受力层，而且能够压实下部土体，在增加桩端和桩侧阻力同时，进而提高单桩承载力。
二、螺杆桩施工要点2.1螺杆桩施工机械与设备螺杆桩施工机械与设备主要包括螺杆灌注桩机、强制式混凝土搅拌机、混凝土高压泵装置与管路系统、混凝土泵送车及导管系统等组成。
其中螺杆桩机分步履式和履带式两种，两者只有在行走机构上有所区别，其他组成部分均相同。
螺杆桩技术应用
新型螺杆灌注桩技术【摘要】新型螺杆灌注桩技术通过对传统长螺旋钻孔灌注桩的施工设备、施工工艺、基本原理等各方面的改进，实现了该桩环保效果好、桩身质量可靠、承载能力高、工程造价低、工期短、应用范围广的特点。
【关键词】螺杆灌注桩、技术要点、施工工艺近年来，一些地区的高层建筑越来越多，绝大多数天然地基满足不了日益增长的楼层所带来的巨大荷载。
地基处理技术是提高地基承载力的有效手段，同时也对桩基础的承载力提出了更高的要求，迫使我们要对桩型、以及施工工艺等内容进行改进。
螺杆灌注桩的全称为半螺旋挤孔管内泵压混凝土灌注桩，也可简称为螺杆桩，是一种上部为圆柱形桩体，下部为螺纹型桩体组合而成的变截面异型灌注桩，其上下两桩段的长度可根据地基土质情况进行调节，没有固定的比例，下部螺纹桩体的外径与上部圆柱桩体直径相同。
1 螺杆桩技术简介螺杆桩是一种“上部为圆柱型，下部为螺丝型”的组合式新型桩。
现浇螺杆桩是在施工过程中采用桩机钻具旋转挤压土体成孔，管内泵压混凝土成桩，是一种具有很高实用价值和潜能的新型桩。
将常识中“螺丝钉比钉子牢固”的简单道理运用在桩与桩施工中，使其更牢固的特点得以实现。
其施工技术采用常规混凝土灌注和独特的施工工法形成螺杆桩，承载力大于等于预应力管桩。
螺杆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2 螺杆桩桩身特点上部直杆段下部螺纹段特点一：下部为螺纹段，大大提高了桩的承载力特点二：上部为直杆段，加大了受力面积，提高了桩身刚度特点三：桩身上大下小的特点满足附加应力变化规律特点四：桩体桩土结合粗糙度高特点五：配筋按结构钢筋特点六：桩端无虚土特点七：螺牙的存在使桩身不会丧失粘聚力3 螺杆灌注桩优点（1）环保效果好，无噪声，无振动，无泥浆排放与污染。
（2）与普通钻孔灌注桩相比，无清底、护壁，塌孔等问题，也不易产生断桩和缩颈等问题，桩身质量可靠。
（3）桩身强度高，承载能力较强。
螺杆桩
单桩承载力可以满足特征 值超过1600KN。
各建筑的基础持力层及基础型式建议
地质剖面图
施工现场
施工现场
20米长变截面钢筋笼
放20米长变截面钢筋笼
螺杆桩
组员：许磊, 颜先通, 袁云鑫, 曾亮, 张杰
前言
螺杆桩是一种 2003年提出, 2006年获得发 明专利的新型桩,其由上部的普通圆柱部分和下 部的螺纹部分结合而成。螺杆桩用途广泛、工 艺简单、施工环保、处理效果好、可节约成本, 因此虽其兴起的时间不久,但在我国岩土工程界 得到了广泛应用,尤其是在沿海等软土地区。
项目概述
地质情况介绍
注：桩端穿透中密卵石层，并已进入密实卵石层1米。
原设计方案
1、场地内土层厚度大，粉质粘土、粉土、卵石及基岩均可作持力层， 高层及车库采用桩筏基础，在粉质粘土上铺一层碎块石起排水通道，有 利于筏板基础下粉质粘土的排水固结，桩端应进行入卵石2m以下。
2、采用钻孔桩，不得在基础内大量抽取地下水，以防止产生流砂， 对 周边已有建筑造成影响。钻孔桩土的极限侧阻力，粉质粘土取68 KPa， 粉土取72 KPa，卵石取155 KPa；极限端阻力标准值，密实卵石取 3700KPa；粉质粘土的基床系数建议取2.5×104KN/m3。
钻进成孔
螺杆桩的优点：
❖ 与打入式预制桩相比，施工噪音低，无振动， 对已施工的桩无影响；
❖ 与全螺旋钻，普通泥浆护壁成孔的灌注桩相 比，无泥浆污染和弃土问题。
❖ 螺杆桩是一种具有很高实用价值的新型桩， 将常识中“螺丝钉比钉子牢固”的道理运用 在桩与桩施工中，使其更牢固的特点得以实 现。坡坡率值按《岩土设计参数一览表》 取值。
螺杆桩设计方案
后来通过多方途径了 解到国家级一级工法—— 螺杆桩技术，并对螺杆桩 四川工地现场多方实地参 观考察后，经多种成桩方 式比选后，将原设计的钻 孔桩基础全部采用螺杆桩 基础，螺杆桩直径500mm， 有效桩长13m-22m不等，
谢竹庄与国产螺杆钻具
谢竹庄与国产螺杆钻具谢竹庄先生，祖籍浙江宁波，1932年6月出生于天津市，大学文化，生前是北京石油勘探开发研究院机械所正高工，硕士生导师。
一、美国技术引起了他的兴趣1980年,我国处于改革开放的初期,与国际先进国家的技术交流日益频繁，其中美国克里斯坦森石油工具公司来京讲授，介绍他们的产品，简称纳维螺杆钻具，主要用于定向井钻井技术, 它是由特殊井下工具、测量仪器和工艺技术有效控制井眼轨迹，造斜扭方位，使钻头沿着预定方向钻达井下预定目标的先进钻井工艺技术。
同时定向井还具备三大优点：（一）节约土地.（二）节省套管.（三）节省搬家。
螺杆钻具是一种以钻井泥浆为动力液，用高压泵输入到螺杆定子与转子配合的型腔中，沿螺旋通道将液压能转换成机械能的容积式井下动力钻具。
它主要由旁通阀、螺杆马达（定子和转子）、万向轴、传动轴几部分组成。
其核心是螺杆马达与传动轴。
当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入马达，在马达的进出口形成一定的压力差，推动转系绕定子的轴线旋转，并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头，从而实现钻井作业。
美国专家在介绍螺杆钻具时，提到设计是根据莫诺泵原理进行的，那么螺杆马达部分（定子和转子）的线型设计就是他们的技术核心。
谢老对此产生了浓厚的兴趣，在此之前，他曾经成功地设计制造油气混输地面螺杆泵，螺杆钻具不就是螺杆泵原理的逆应用吗？再加上他自1952年燕京大学毕业后，一直在清华大学和北京石油学院讲授材料力学，理论力学，他本人尤其擅长高等数学，对曲线，摆线均有过较深入的研究，早在1974年2月谢老就在国内石油机械杂志上发表过关于”单螺杆泵的基本原理”的论文.于是在课堂上谢老就开始计算，推导了一个公式给老师提问，当时老外没有回答他，说带回去研究。
过了几天，美国专家再来北京授课时，干脆就回避了线型设计这个核心技术问题，人家担心提防我国的技术人员尤其是有可能搞懂其中奥妙的人。
同时也激起了谢老自主创新，为国争光，为中国人争口气的雄心壮志。
螺杆桩技术介绍
1、螺杆桩原理螺杆桩及其成桩工法是在长螺旋钻孔灌注桩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。
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，且无泥皮，桩端无沉渣，不塌孔，施工无噪音、无泥浆污染。
桩在竖向受力方面，附加应力是遵循由上至下逐步减小的规律，桩身应力逐步分担，约为10：1，即桩身的应力集中为上部大于下部。
螺杆桩的上大下小的分段设计满足了附加应力的分布规律。
桩的竖向承载力与桩的长细比有着密切的关系，桩断面积的大小和刚度的变化在制约桩的受力及变形方面起重要作用。
螺杆桩上部的柱体段在荷载传递过程中，加大了受压面积，提高了桩身刚度和对螺纹段功能发挥起到承上启下的作用。
2、螺杆桩适用范围螺杆桩适用于淤泥质粘土，粉土，粘土，粉质粘土，中细砂，粒径小于20cm 砂砾石层，强风化层，象皮泥等地层。
不受地下水的限制。
螺杆桩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～1200mm，桩径视长细比调整。
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。
3、螺杆桩施工准备3.1 螺杆桩施工前应具备下列资料:3.1.1 建筑场地工程地质资料和必要的水文地质资料；3.1.2 复合地基处理工程施工图（或桩基工程图）及图纸会审纪要；3.1.3 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；3.1.4 主要施工机械及其配套设备的技术性能资料；3.1.5 地基工程的施工组织设计或施工方案；3.1.6 水泥、砂、石、钢筋等原材料及其制品的质检报告；3.1.7 有关荷载、施工工艺的实验参考资料。
螺杆桩施工工艺、优势分析及质量控制措施
理， 借鉴， Ｅ ｌ 本“ 高强 度 钢纤 维 混凝 土 全 螺纹 预 制 桩 ” 先进 技 术 研 制 而成 ， 是 一 种上 部 为 圆柱 型 ， 下 部为 螺纹 型 的组 合式 桩 。自２ ０ ０ ３ 年 问世 以来 ， 螺 杆 桩便 因
承载力 成 桩速度
≥预 制桩 无 （ ＜ ５ ０分 有 （ ≥５ 【 ） ≥６ ０米／ 小 取 土、泥土 有 泥浆 、 小取土 时 外运 泥土外运 很小 ・ 般 般 较 小
其承载力高 、 施工效率高 、 施工方便 、 无振动 、 无噪音 、 无泥浆等优点得到广大 业主 、 施工单位的青睐。 现就螺杆桩技术在建筑工程中的应用进行相关探讨， 以期 推进 该技 术 的进 一 步推 广 应用 。
一
、
螺杆 桩技 术简 介
螺 杆桩 全 称为 半螺 旋钻 孔 管 内泵 压混 凝 土灌 注 桩 ， 是 根 据 螺钉 的 受力 原
各 种桩 施 工效 益 比较 （ 在 同等条件 下 ） 表 ３
＼
施 工
桩 型
＼
螺 杆桩
长 螺旋 灌 注 桩
灌注桩 静 压
普 通
预 制 桩
２ ．桩体 材 料
粗 骨 料宜 选用 卵 石或 碎 石 ， 粒 径 为５—２ ５ ａｍ。细 骨料 应选 用 干 净 的 中粗 ｒ 提高 了桩身刚度和对螺纹段功能的 图１ 发挥 ， 起到 承上 启 下 的作用 。 （ 如图１ ） 砂， 含 泥量 小于 ５ ％， 砂 率 控制 在４ ０ ％ 一５ ０ ％。 水 泥应 选用 合 格 的普通 硅 酸盐 水 泥或矿渣硅酸盐水泥 ， 标号不应低于４ ２ ５ ＃ 。 在实际的施工过程 中， 还要根据使 如减 水 剂 、 缓凝 剂 、 增 强剂 、 细 磨 粉 煤 灰 ２ 、 与 目前 应 用广 泛 的几 种 建筑 基础 桩 型相 比较 ， 造价方面、 环保、 施 工 效 用 要 求 的 不 同而 掺 加不 同的 外 加 剂（ 等） ， ￣ ＇ ｌ ， Ｊ Ｊ ｎ 剂 的 掺人 量 应根 据 施工 条 件 、 气 候 条件 和 混凝 土 性 能要 求 等 因素 综 益 有 明显 优 势 ， 具 体见 以 下表 １ … ２ ３ 合 确定 。为确 保施 工 的质 量 ， 在 施工 前 应将 原材 料 送 至检 测 中心 进 行化 验 和 各 种 桩工 程造 价 比较 （ 在 同等 务件 下 ） 表 １ 做 混合 料 的配 合 比试 验 。
28980699
如下 ： 测量放线一钻机就位调 平一钻进成孔一至设计标高停钻一 泵 在 荷载 作 用下 ， 基 中的 附加 应 力随 着深 度增 加 而减 少 ， 了更 地 为 送混凝土、 提钻 一 至 设计 标 高 停 泵一 提 钻至 孔 口— — 成 桩 。 有效地利用复合地基 中桩体 的承载潜能，可以取不同长度的桩体以 钻进 过 程 中 随时 观察 仪表 电流 不得 超过 额 定 电流 值 。 钻 至 设 在 适应附加应力由上而下减小的特征， 用于压缩土层较厚的地基。 从复 计 深 度 后 ， 于 螺杆 桩 下 段 螺 纹 部 分 而 言 ： 转 动 力 头 随 之 提 钻 是 对 反 合地基应力场和位移特性分析可知， 由于复合地基加固的存在 ， 高应 同时 进 行 的 ， 而且 每旋 转 出的 高度 等 于 提升 装 置提 升 的 高度 。 力 区 向地基 深度 移动 ， 基压 缩 土 层 变深 。 为 了减 少 沉 降 ， 地 对较 深 的 土层 进 行 处理 ，采 用沿 深度 变强 度和 变 模量 的长 短桩 复 合 地基 可 以 有效减少沉降 ， 降低加固成本。在长短桩复合地基 中， 加固区浅层地 基中既有长桩、 又有短桩 ， 复合地基置换率高。不仅地基地基承载力 高， 而且 加 固 区复合 模量 大 ， 以满 足 加 固要 求。 在 加 固区 深层 地 基 可 中 ， 应 力相 对较 小 ， 有长 桩 ， 达 到承 载 力要 求 ， 效减 小 沉 附加 只 也可 有 降 的 目的 ， 更符 合荷 载 作用 下地 基 中应 力 场和 位移 场 特 性 。
１ 螺 杆 型长 短桩 复合 地基 原 理
பைடு நூலகம்
为长桩复合地基的基本参数之一 ， 将短桩复合地基相应土层 的压缩 模量按 照规范 ＝ 知， 北调整成复合压缩模量 ， 然后对长桩复合
螺杆桩技术及其工程现场应
未来发展趋势预测
螺杆桩技术将在更多领域得到应用
随着螺杆桩技术的不断发展和完善，其将在更多领域得到应用，如地铁、隧道等大型基础设施工 程。
螺杆桩技术将与其他地基处理技术相结合
03 工程现场应用案例分析
案例一：某高层建筑基础处理方案
工程概况
螺杆桩技术应用
该高层建筑位于城市中心，地质条件复杂 ，地基承载力不足。
采用螺杆桩技术对地基进行加固处理，提 高地基承载力，减小沉降。
施工流程
效果评估
定位放线 → 钻机就位 → 钻孔 → 清孔 → 钢 筋笼制作与安放 → 浇筑混凝土 → 螺杆桩施 工 → 检测与验收。
钢筋笼安放
将制作好的钢筋笼安放到 成孔中，确保钢筋笼位置 准确、固定牢固。
混凝土浇筑与养护措施
混凝土拌制
按照设计要求的混凝土强度等级和配合比进行拌制，确保混凝土质量符合要求。
混凝土浇筑
将拌制好的混凝土通过导管浇筑到成孔中，确保混凝土浇筑密实、无空洞。
混凝土养护
混凝土浇筑完成后，进行养护，保持混凝土湿润状态，防止混凝土开裂和强度降低。养护 时间根据气温和混凝土强度等级确定，一般不少于7天。
通过报告，我们了解到螺杆桩技术是一种新型的地基处理技术，具有施
工速度快、承载力高、变形小等优点。
02
螺杆桩技术在工程现场的应用实例
报告中介绍了多个螺杆桩技术在不同工程现场的成功应用案例，包括高
层建筑、桥梁、码头等。
03
螺杆桩技术的施工工艺及质量控制
报告详细阐述了螺杆桩技术的施工工艺流程，以及施工过程中质量控制
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6、细砂 200KPa
CFG桩与螺杆桩设计参数表
地层名称 及编号
1、粉质粘土
CFG桩
极限侧阻力 极限端阻 标准值 力标准值 （KPa） （KPa）
剪切试验法 向应力σ （KPa）
螺杆桩
极限侧阻力 标准值 （KPa）
2、粉砂
24
3-1、细砂
30
40
3-2、细砂
50
60
4-1、细砂
天然重度 r（KNa）
6
18.0
18.5
16
19.5
14
18.5
20.0
16
5、细砂
180
20.5
20
6、细砂
200
21.0
25
1、粉质粘土 150KPa 2、粉砂 130KPa 3-1、细砂 160KPa 3-2、细砂 180KPa 4-1、细砂 160KPa 4-2、细砂 180KPa
40
200
50
4-2、细砂
50
1500
200
60
5、细砂
50
1800
300
60
6、细砂
80
极限端阻 力标准值 （KPa）
4000 4000
CFG桩
单桩计算
ZK24孔：桩直径400mm，桩长约12m，基础开挖约4.0m 侧阻力：1.256m×(22KPa ×1.3m+30KPa ×2.5m +50KPa ×2.6m + 40KPa
桩径400mm，桩长11.6米, 桩距2.0m×2.0m，桩数180根
9#楼螺杆桩复合地基方案图
桩径400mm，桩长12.1米,桩 距2.0m×2.0m，桩数200根
10#楼螺杆桩复合地基方案图
桩径400mm，桩长12.3米,桩 距2.0m×2.0m，桩数230根
15#楼螺杆桩复合地基方案图
Thank you
精品
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地质情况介绍
地层名称 及编号
1、粉质粘土 2、粉砂 3-1、细砂 3-2、细砂 4-1、细砂 4-2、细砂
fak(KPa) 承载力特征值
150 130 160 180 160 180
Ck(KPa)粘聚力 24 5
Φk(º) 内摩擦角
17 26 28 32 28 36
×1.3m+50KPa × 3.9m )= 603.6KN 桩端阻力：0.1256m2×1800KPa=226.08KN 经计算得CFG桩单桩竖向极限承载力为：603.6KN+226.08KN =829.68KN
螺杆桩
ZK76孔：桩直径400mm，桩长约12m，基础开挖约4.5m 直杆段侧阻力：1.256m×(24KPa ×1.3m+ 40KPa ×2.5m + 60KPa
×2.6m)=360.7KN 螺纹段侧阻力：
1.256m×[(200KPa×tan28º)×1.3m+(200KPa×tan36º)×3.9m]=883.3KN 桩端阻力：0.1256m2×4000KPa=502.4KN 经计算得螺杆桩单桩竖向极限承载力为：
360.7KN+883.3KN+502.4KN =1746.4KN
复合地基计算
桩径400mm，桩长11.6米,桩 距1.3m×1.3m，桩数369根
9#楼原设计CFG桩复合地基图
桩径400mm，桩长12.1米,桩 距1.3m×1.3m，桩数434根
10#楼原设计CFG桩复合地基图
桩径400mm，桩长12.3米,桩 距1.3m×1.3m，桩数484根
15#楼原设计CFG桩复合地基图