预制混凝土竹节桩及静钻根植桩应用简介

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发布时间：2021-09-04

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预制混凝土竹节桩及静钻根植桩应用简介
严天龙1,2，许远荣1,2，张日红1,2，周佳锦。
(1．中淳高科桩业股份有限公司，宁波315000；2．建材行业混凝土预制桩工程技术中．心，宁波315000；
3．浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心，杭州310058)
摘要：静钻根植桩是由预制桩和桩周水泥土构成的一种非挤土新型预制桩桩基。本文概述了预制混凝土竹节
桩、静钻根植桩及静钻根植工法，并通过现场静栽试验，分析了竖向荷栽作用下静钻根植桩应用的优越性及可靠性。
关键词：静钻根植工法；竹节桩；荷载传递机理；承载力
Abstract：1’}Ie static drill rooted pile is a new kind of composite pile that consists of precast pile and the surrounding
cemented soil，and it has a lot of advantages．卟e precast nodular pile the static drill rooted pile and the static drill rooted
method are introduced,and the advantages as well as quality assurance of the static drill rooted pile under vertical loads is
investigated by analyzing the field test results．
Key words：Static drill rooted method；Nodular pile；Load transfer mechanism；Bearing capacity
中图分类号：TU528_79 文献标识码：A 文章编号：1000—4637(2015)09—34一O5
0 前言
在软土地区的多层或高层建筑中．先张法预应
力混凝土管桩和钻孑L灌注桩是最常用的基础形式。
先张法预应力混凝土管桩由于其工厂化生产，成桩
质量容易保证、混凝土强度高、承载性能优良、施工
速度快、成本相对较低等优点被广泛应用于工业与
民用建筑、高架桥梁等工程中：而钻孔灌注桩因具
有承载力高、无挤土效应、噪音小等优点，近年来已
成为应用较为广泛的桩型。然而，当它们运用到深
厚软土地区作为摩擦桩使用时，由于桩周土体工程
性质较差而提供的侧摩阻力值较低，在桩身材料强
度尚未充分发挥时。桩周土体已达到其极限强度，
导致桩顶沉降过大而无法继续承担荷载，造成桩身
材料浪费。与此同时，管桩在施工过程中会产生严
重的挤土效应，对周边已有建筑物以及地下管道造
成不利影响：非挤土的钻孑L灌注桩施工过程中会排
出大量泥浆，存在泥浆污染的问题。
静钻根植桩是一种新型桩基，它是用螺旋钻钻
孔达到设计深度．在成孔内注入水泥浆与孔内土体
充分搅拌形成水泥土，然后将预制桩植入到充盈水
泥土的成孔中形成的一种非挤土预制桩桩基。静钻
根植桩由桩周水泥土与土体界面接触，提供桩侧阻
力，由于水泥土的过渡作用，桩侧摩擦性能较好，而
该桩基的桩身强度由内部预制桩控制。这种新型桩
基结合了高强混凝土预制桩桩身强度大和水泥土
桩侧摩擦性能较好的优点．同时钻孔产生的泥浆在
— ． 34—．
注入水泥浆后形成水泥土而得到充分利用，使得泥
浆排放减少；另一方面，靠桩自重植桩，避免了传统
预制桩沉桩因外力造成桩身损伤，保证沉桩质量。
静钻根植桩作为一种新型桩基，在浙江、上海
等软土区域得到初步应用，相比于传统管桩和钻孔
灌注桩都有着明显的优势：避免了锤击和静压沉桩
对桩身造成的损伤，避免了传统沉桩桩顶标高不一
致造成的截桩．避免了钻孔灌注桩泥浆护壁泥皮、
沉渣而造成承载力较低及大量泥浆排放造成的环
境污染；成桩后，桩身由水泥土包裹，提高了桩身的
耐久性：由于钻孔直径较大，可使大直径预制桩在
陆地建筑工程中得到应用。埋入式植桩在日本已经
得到比较广泛的应用。并对其承载性能作了一些研
究【。目前，国内对该种桩型工程应用和系统研究
还基本处于起步阶段。本文结合宁波地区的一些工
程应用就静钻根植桩的承载性能进行分析。
1 静钻根植工法及竹节桩概述
1．1 静钻根植工法介绍
静钻根植工法是集高强混凝土预制桩、钻孔、
深层搅拌、注浆、植桩、防腐于一身的新型环保桩基
施工工法．其泥浆排放量很少且属于非挤土施工工
法．对周边环境影响小：且钻机自带的液压扩大翼
能够扩大钻孔直径，在桩端处增大钻孔直径使桩端
处形成一个水泥土扩大头能够提高桩端承载性能。
主要施工步骤如下：
(1)成孔：根据设计桩型和地质条件，确定钻孔
严天龙，许远荣，张日红，等预制混凝土竹节桩及静钻根植桩应用简介
直径、深度及钻机的速度，在桩位钻孑L取土通过钻
杆的环状叶片对孔壁修复成孔。若设计需要桩端扩
孔，将自带的液压扩大翼打开，按照设计的直径在
桩底切削土体，形成满足设计要求(扩底高度、直
径)的扩大孔。提钻时收拢扩大翼。
(2)注浆提钻：成孔结束后，通过压力管道将配
置好的水泥浆注入孔内。注浆分桩底注浆和桩周注
浆。遵循先注桩底再注桩周的顺序。注浆过程中，反
复提升和旋转钻杆，确保水泥浆的注入均匀。注浆
结束后．将钻杆拔出。
(3)植桩：钻杆全部拔出后，将预制桩按设计要
求靠自重植入注浆后的成孔中。达到设计标高后，
锁定桩头．确保桩顶标高符合设计要求。
1．2 桩型介绍
竹节桩(符号：PHDC)是由竹节与桩身形成凹
凸相间的高强混凝土异形预制桩。目前，常用竹节
桩(规格见表1)有800—600mm (桩身直径为
600mm。竹节节点处直径为800mm，余同)、650—
500mm、550—400mm三种类型，竹节直径是桩身直
径的1．25～1．5倍，竹节间距普遍为1000ram。高度最
大为200mm．与同规格的管桩相比，可节约材料。在
静钻根植工法中，竹节可起到导向作用。竹节桩两
端可扩头，端部直径分别为800mm、600mm、
500mm。上部可接外径为800mm、600mm、500mm预
制混凝土管桩(含复合配筋桩)和钢管桩。当采用
800(600)mm竹节桩时．根据工程需要，上部扩头可
接0800mm管桩、复合配筋桩、钢管桩，下部扩头可
增加桩端面积，提高基桩端承力。竹节桩示意图如
图1所示。
由桩基荷载传递机理可知．随着桩侧摩阻力的
发挥，桩身截面轴力沿着桩身从上至下逐渐变小，
土体随着深度的增加水平抗力系数增加。因此，在
静钻根植桩桩基中上部采用较大直径的预制桩(复
合配筋桩、钢管桩)来承受竖向、水平抗力和延性，
下部采用竹节桩的形式能够充分发挥桩身材料强
度，节约资源。基于静钻根植工法，静钻根植桩是通
过将预制桩植入到充满水泥土钻孔中形成的一种
桩基．预制桩与桩周水泥土在荷载传递过程中始终
是一个整体，桩身强度由预制桩控制【5_司。在水泥土
硬化后，竹节桩对水泥土具有嵌固作用，能够增加
竹节桩与桩周水泥土的黏聚力，保证预制桩与桩周
水泥土的整体性．而且因为竹节的存在．可减小预
制桩与成孔的间隙，提高植桩的垂直度。
2 静钻根植桩静载试验概述
为了深入揭示静钻根植桩的承载性能，验证该
表1 常用竹节桩规格 mm
无扩头竹节桩
单扩头竹节桩
双扩头竹节桩
图1 竹节桩示意图
桩型在工程应用中的优越性和可靠性。本文选取了
2个商业广场项目进行分析。
2．1 工程应用案例1
该工程位于浙江象山中心城区，为大开间商业
广场，多层建筑，2层地下室，其基础采用静钻根植
桩，预埋地热能源管道。配桩形式为上部PRHC 800
(130)lI复合配筋桩，中间PHC AB 800(130)管桩，
下部采用PHDC 800—600(130)AB竹节桩，桩长为
48m，设计单桩极限承载力为5500kN．场地工程地
质条件如表2所示，试桩施工过程如图2所示。
对工程中的3根桩进行单桩竖向抗压静载试
验。依据JGJ 106-2003(建筑桩基检测技术规范》[71
进行试验，采用慢速维持荷载方法，使用堆载法进
行分级加载。试验时进行逐级加载，第一级加载为
试验最大荷载的20％．以后各级加载为试验最大荷
载的10％，每级加载后按时间间隔5min、15min、
30min、35min、60min、90min⋯⋯测读沉降量，直到沉
降达到稳定(稳定标准为不超过0．1mm／h)。再继续
加下一级荷载：卸载值为每级加载值的二倍．按第
15min、30rain、60rain测读位移，卸载至零后维持时
间为3h。3根试桩荷载一位移曲线如图3所示。
从图3可以看出．试桩在加载至最大试验荷载
过程中，各级沉降稳定，连续，无突变，属于缓变型
曲线：结合JGJ 106-2003规范，1号试桩单桩竖向
极限承载力为11000kN，2号和3号试桩单桩竖向