1、雙向螺旋擠土灌注樁（SDS樁）工法朱斌雙向螺旋擠土灌注樁（SDS樁）是通過(guò)對(duì)專(zhuān)用鉆機(jī)施加扭矩及豎向力，利用特制的螺旋擠擴(kuò) 鉆頭將樁孔中的土體完全擠入樁周，并向擠擴(kuò)的樁孔中壓灌混凝土，最終形成圓柱形的樁。 已于歐、美、日、澳等地的工程建設(shè)中被大量采用，項(xiàng)目涵蓋了住宅樓宇、公共建筑、大型 工廠和高速公路等基建領(lǐng)域，現(xiàn)已初步在鐵路工程上面應(yīng)用，預(yù)測(cè)將來(lái)會(huì)在鐵路工程上廣泛 使用。功法特點(diǎn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)：施工高效，成樁質(zhì)量可控、可靠；樁側(cè)和樁尖土體擠擴(kuò)；樁間土體擠密效應(yīng)；承 載力高，沉降量小。成本優(yōu)勢(shì)：?jiǎn)畏交炷脸休d力高；完全不排土；成樁功效高；節(jié)省混凝土用量，降低造價(jià)和 保障工期。環(huán)保優(yōu)勢(shì)：無(wú)泥漿污染，渣土

2、外運(yùn)和建筑揚(yáng)塵；無(wú)需棄土場(chǎng)地；成樁無(wú)噪聲，無(wú)振動(dòng)；節(jié)約 混凝土原材料。適用范圍SDS樁地層適應(yīng)性強(qiáng)，適用地層包括：淤泥質(zhì)粘土、粘性土、粉土、砂土、含小礫石粘性土、 強(qiáng)風(fēng)化土、黃土等。SDS樁工法適用于地下水位埋深較淺的地區(qū)，對(duì)于承壓水地層中的施工須進(jìn)行分析論證，并 采取必要的輔助措施。SDS樁屬于擠土樁，對(duì)于經(jīng)基樁擠土施工后黃土的濕陷性、膨脹土的脹縮性等的評(píng)價(jià)應(yīng)按相 應(yīng)規(guī)范執(zhí)行。對(duì)于厚層飽和軟黏土、淤泥、淤泥質(zhì)土和泥炭質(zhì)土地層，應(yīng)慎用或采用相應(yīng)技 術(shù)措施后再使用。根據(jù)國(guó)內(nèi)外設(shè)備制造能力和實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，雙向螺旋擠土灌注樁的樁徑適 用范圍為350800mm，且常用于400600mm中等樁徑的工程中

3、。工法施工工藝施工過(guò)程SDS樁施工采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)施工。鉆機(jī)就位后，啟動(dòng)馬達(dá)，螺旋鉆桿鉆入地下，在鉆進(jìn)過(guò)程 中用線錘檢查鉆桿垂直度，鉆孔過(guò)程做好記錄，進(jìn)入持力層時(shí)記錄鉆壓電流值。鉆至設(shè)計(jì)標(biāo) 高后，開(kāi)始泵壓混合料，混合料下到孔底后開(kāi)始均勻提鉆。根據(jù)泵入混合料量控制提鉆速度， 保證鉆頭矛尖始終埋在混合料中，以防斷樁。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)混合料出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，按下聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)按鈕， 鉆機(jī)立即停止提鉆。施工放線路基施工區(qū)域范圍內(nèi)場(chǎng)地開(kāi)挖平整至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，采用22T壓路機(jī)進(jìn)行碾壓密實(shí)，場(chǎng)地內(nèi) 橫向設(shè)置人字坡，坡度2%4%，邊溝設(shè)計(jì)位置開(kāi)挖臨時(shí)排水溝，便于排水。施工前按照樁 位平面布置圖進(jìn)行樁位放樣，樁位中心點(diǎn)用木棍插入地下，

4、并用白灰明示，樁位偏差小于 50mm。在兩側(cè)樁基范圍外適當(dāng)位置，設(shè)置護(hù)樁，以便于施工過(guò)程中復(fù)核和恢復(fù)樁位。樁機(jī)就位做好鉆機(jī)定位，要求鉆機(jī)安放保持水平，通過(guò)駕駛室內(nèi)橫向和縱向水平尺調(diào)節(jié)鉆桿垂直度， 同時(shí)鉆桿頂部橫、縱向安裝線錘進(jìn)行校核，確保鉆桿保持豎直，其垂直度不得大于1.0%，鉆 頭對(duì)準(zhǔn)孔位中心，允許偏差在50mm以?xún)?nèi)，鉆桿與鉆孔方向一致。成孔長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)成孔，一般先慢后快，避免形成螺旋孔，試樁鉆進(jìn)速率按34min/米控制，在施 工時(shí)做好孔深，成孔至設(shè)計(jì)深度，確保樁端進(jìn)入持力層滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，垂直偏差小于1%。根據(jù)地層情況，合理選擇和調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)，并可通過(guò)電流表來(lái)控制進(jìn)尺速度，電流值增大， 說(shuō)明孔

5、內(nèi)阻力增大，應(yīng)低鉆進(jìn)速度；開(kāi)始鉆進(jìn)及穿過(guò)軟硬土層交界處時(shí)，應(yīng)緩慢進(jìn)尺，保持鉆具垂直；鉆進(jìn)含有磚頭瓦塊礫石的 土層時(shí)，應(yīng)控制鉆桿跳動(dòng)與機(jī)架搖晃；在核查勘察報(bào)告的地層后，確定好需要提前引孔的樁 位，還應(yīng)提前、及時(shí)做好引孔工作；鉆進(jìn)中遇蹩車(chē)，不進(jìn)尺或鉆進(jìn)緩慢時(shí)，應(yīng)停機(jī)檢查，找出原因，采取措施，避免盲目鉆進(jìn)， 導(dǎo)致樁孔嚴(yán)重傾斜甚至卡鉆、折斷鉆具等惡性孔內(nèi)事故；遇孔內(nèi)嚴(yán)重傾斜、卡鉆或其他異常情況時(shí)，立即起鉆，采取相應(yīng)的技術(shù)措施；鉆至設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)使鉆具在孔內(nèi)空轉(zhuǎn)數(shù)圈擠密孔底虛土，然后停鉆。樁長(zhǎng)控制以螺旋管初節(jié)法蘭盤(pán)為起點(diǎn)，在鉆塔上每隔1米用紅油漆做標(biāo)記，紅油漆的中間用白色油漆 標(biāo)記半米位置，根據(jù)動(dòng)力頭位

6、置相對(duì)的鉆塔標(biāo)記控制樁長(zhǎng)（在設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)位置綁上紅布條）。砼泵送及拔管鉆至設(shè)計(jì)孔深后，應(yīng)提鉆2030cm，然后輸送混凝土，中心管內(nèi)的混凝土利用其沖擊力將 鉆尖活門(mén)打開(kāi)，同時(shí)混凝土充滿(mǎn)中心管，觀察中心管頂部泄氣閥是否泄氣，若滿(mǎn)足條件，則 可提升，提升速度控制在1m/min以?xún)?nèi)，若無(wú)混凝土輸入時(shí)，后盤(pán)應(yīng)及時(shí)提示，停止提升。 灌注混凝土至樁頂時(shí)，嚴(yán)格控制樁頂標(biāo)高，采用人工振搗，以保證樁頂混凝土質(zhì)量均符合設(shè) 計(jì)要求。當(dāng)泵送過(guò)程中出現(xiàn)堵管及其它情況時(shí)應(yīng)及時(shí)處理，采取有效措施，（拆管或提升鉆 桿，重新鉆進(jìn)，灌注），確保成樁質(zhì)量。試塊制作與養(yǎng)護(hù)樁基施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)按要求由試驗(yàn)員取樣做混凝土試塊，試塊規(guī)格為150 x1

7、50 x150mm，每臺(tái)班2 組標(biāo)養(yǎng)試塊，制作時(shí)混凝土分2層裝入，每層厚度大致相當(dāng)，用端部磨圓的小16的鋼筋沿螺 旋方向從邊部向中心移動(dòng)，垂直搗實(shí)。插搗約25次，表面用抹刀抹光，靜置在203C，濕 度90%的環(huán)境中，試塊表面用塑料薄膜覆蓋，48小時(shí)拆模，拆模后標(biāo)明樁號(hào)、日期，養(yǎng)護(hù) 日期28天后，送檢。移機(jī)移機(jī)前對(duì)下一根樁的樁位進(jìn)行清理辨識(shí)，確保樁位的準(zhǔn)確性。必要時(shí)，移機(jī)后清洗鉆桿和鉆 頭。SDS樁施工質(zhì)量通病及控制措施堵管SDS樁成樁期間，砼阻塞于輸料管或鉆桿芯管等部位，砼不能延輸送管道運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為堵管。 發(fā)生堵管的原因主要有： 砼泵送量與提鉆速度不協(xié)調(diào)，當(dāng)提鉆速度小于砼泵送量時(shí)，造成鉆桿內(nèi)和輸

8、送管路上砼輸送 壓力增大，使砼發(fā)生泌水離析，導(dǎo)致砼擠壓密實(shí)而堵管。處理措施：a：調(diào)節(jié)泵車(chē)泵送速率或調(diào)節(jié)提鉆速度，使混凝土保持在地面上2.0米左右；b： 保持透氣孔的暢通，能直觀的觀測(cè)砼在鉆桿內(nèi)的高度，嚴(yán)禁盲目的泵送砼。管道接口處密封不嚴(yán)漏水、漏漿，從而使砼失水、失漿而使輸送助力增大，導(dǎo)致堵管。處理措施：a：施工前，仔細(xì)檢查每根鐵管和軟管的表觀特征，發(fā)現(xiàn)鐵管有破損或軟管內(nèi)有 漏筋現(xiàn)象應(yīng)嚴(yán)禁使用。b：在施工過(guò)程中要經(jīng)常檢查管道連接處的密封情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí) 解決。鉆桿在下行過(guò)程中軟管活動(dòng)空間小，導(dǎo)致軟管彎折，管道不暢通而堵管。處理措施：3：施工前，在上下活動(dòng)部分的軟管接頭處涂上黃油，導(dǎo)管在下行過(guò)程

9、中接頭處 能旋轉(zhuǎn)。明施工過(guò)程中，把頭人員應(yīng)認(rèn)真細(xì)致觀察，發(fā)現(xiàn)有彎折現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)解決。鉆頭閥門(mén)設(shè)計(jì)不合理或類(lèi)型選擇不當(dāng)，主要有鉆頭處閥門(mén)密封不嚴(yán)，鉆頭閥門(mén)的長(zhǎng)度和開(kāi)啟 角度設(shè)計(jì)不合理，閥門(mén)不能打開(kāi)到正常位置，或漏水漏砂導(dǎo)致堵管。處理措施：3：施工前，應(yīng)檢查鉆頭閥門(mén)與鉆桿的密封性、靈活性和閥門(mén)的開(kāi)啟角度的合理 性。必要時(shí)經(jīng)行打磨處理和焊上限位鋼筋。明施工時(shí)，在鉆門(mén)和鉆桿處墊塑料袋保證鉆桿 的密封性，下鉆之前將鉆頭門(mén)處的土清理干凈，保證閥門(mén)的靈活性和開(kāi)啟角度。砼的和易性、塌落度、骨料大小含量、等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致混凝土的流動(dòng)性和可泵性存在差異 導(dǎo)致堵管。處理措施：a：根據(jù)成樁速度計(jì)算砼用量，盡量采用少量多

10、次的方式供應(yīng)砼，在規(guī)定時(shí)間內(nèi) 用完砼。b：砼的塌落度應(yīng)控制在180220之間，塌落度過(guò)大、過(guò)小都不宜使用，必要時(shí)應(yīng) 增加外加劑調(diào)節(jié)砼的塌落度。c：控制粗骨料的最大直徑，最大骨料直徑不宜大于輸送管道直 徑的0.3倍，建議砼的最大粒徑不大于3.0cm。竄孔在飽和粉土、軟塑至流塑狀粉質(zhì)粘土、稍密的粉細(xì)砂層中容易出現(xiàn)竄孔現(xiàn)象：在施工完一根 樁后，在鄰近施工另一根樁的過(guò)程中，隨著鉆具的鉆進(jìn)，已施工完的樁頂突然出現(xiàn)下沉而隨 著新打樁灌注砼的過(guò)程中下沉樁又有所回升的現(xiàn)象。竄孔可能形成的原因：飽和粉土和粉細(xì)砂在樁機(jī)施工過(guò)程中產(chǎn)生液化現(xiàn)象，或流塑狀粉質(zhì)粘土自穩(wěn)性不夠，土體往 正在施工的樁孔內(nèi)流動(dòng)。b：鉆具在提升

11、過(guò)程中，由于提拔的吸力，導(dǎo)致孔內(nèi)出現(xiàn)短暫的真 空狀態(tài)，在大氣壓的作用下土體往正在施工的樁孔內(nèi)流動(dòng)。施工時(shí)的控制措施：a：增大施工樁間距，進(jìn)行跳打，減少對(duì)樁間土的擾動(dòng)；b：檢查排氣孔 的情況，保持排氣孔的貫通，減少真空抽吸現(xiàn)象。施工過(guò)程中，關(guān)注鄰近孔的情況發(fā)現(xiàn)有 下沉情況應(yīng)停止提鉆連續(xù)泵送砼至下沉樁頂標(biāo)高恢復(fù)到設(shè)計(jì)高度。如不能恢復(fù)到設(shè)計(jì)標(biāo)高則 需要回鉆補(bǔ)料，補(bǔ)料時(shí)應(yīng)將鉆頭上土清洗干凈鉆頭沒(méi)入混凝土面不小于1.5米。樁身上部夾泥或有氣泡SDS成樁后在保護(hù)樁頭和保護(hù)樁頭下出現(xiàn)夾泥、混凝土不密實(shí)有氣泡的情況。夾泥或混凝土 不密實(shí)可能形成的原因： 在樁身上部鉆頭提升過(guò)快，泵送砼沒(méi)有跟上孔壁周?chē)耐粱烊腠?/p>

12、中。排氣孔堵塞，輸送管道中的空氣排出不暢，混入砼中不能及時(shí)排出。最后兩米時(shí)鉆管內(nèi)砼多而停止泵送，讓混凝土在重力下成樁而沒(méi)有震動(dòng)壓實(shí)。 施工時(shí)的控制措施：a：調(diào)整提鉆速度，在樁頭5米范圍內(nèi)，保持鉆管內(nèi)混凝土在樁身混凝 土面100cm至200cm范圍內(nèi)，利用砼自上而下的動(dòng)能震實(shí)樁身內(nèi)砼，迫使砼中氣體溢出。b： 檢查排氣孔暢通情況，發(fā)現(xiàn)情況及時(shí)處理。c：對(duì)于素樁，有必要時(shí)需采用震動(dòng)棒將樁頭5米 范圍內(nèi)震實(shí)。斷樁、縮頸和擴(kuò)徑SDS樁在成樁后樁身砼出現(xiàn)部分缺失、直徑變小或擴(kuò)大的情況。在軟塑至流塑狀粉質(zhì)粘土、 飽和粉土中容易形成斷樁和擴(kuò)徑，在可塑至硬塑狀粉質(zhì)粘土中容易縮徑。斷樁、擴(kuò)徑的可能 原因：飽和粉土

13、在樁機(jī)施工過(guò)程中產(chǎn)生液化現(xiàn)象，或流塑狀粉質(zhì)粘土自穩(wěn)性不夠。土體朝軟弱處移 動(dòng)（土體和已灌注的砼移向鄰近正成孔的樁孔內(nèi)形成斷樁或在砼的自重壓力及沖擊動(dòng)能的作 用下，產(chǎn)生向外的擠壓力，當(dāng)擠壓力大于土體的約束力的情況下形成擴(kuò)徑。樁身范圍內(nèi)的土體在鉆頭的擠壓下向樁間土擴(kuò)散，當(dāng)樁間土側(cè)向壓縮模量較大時(shí)土體在壓力 撤銷(xiāo)后土體回彈量就大，或孔隙中的水在擠壓過(guò)程中不能及時(shí)排出（如可塑至硬塑狀粉質(zhì)粘 土、粘土中滲透性較差）在擠壓過(guò)程中形成較大的孔隙水壓力，擠壓力撤銷(xiāo)后，在孔隙水壓 力的作用下土體回彈，且回彈量較大。施工時(shí)的控制措施：3：施工時(shí)進(jìn)行跳打，減少對(duì)樁間土的擾動(dòng)作用，增加孔隙水壓力消散 的時(shí)間。b：增加

14、鉆進(jìn)速度，減緩提鉆速度，使灌注更加充分。C：增加鉆頭直徑，抵消回彈 量。d：在擠擴(kuò)鉆頭上接同直徑的螺桿鉆桿，在提升過(guò)程中帶走因回彈產(chǎn)生的土體。安全措施操作人員應(yīng)經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)，熟悉所操作打樁機(jī)的性能、構(gòu)造、使用和維護(hù)保養(yǎng)方法。樁機(jī)所配置的動(dòng)力裝置、卷?yè)P(yáng)機(jī)、液壓裝置和電氣裝置等均應(yīng)按其使用說(shuō)明書(shū)操作。作業(yè)前，應(yīng)對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)的周?chē)h(huán)境、建筑物和地質(zhì)條件等情況進(jìn)行全面了解。樁機(jī)的組裝、試車(chē)、拆卸均應(yīng)按樁機(jī)說(shuō)明說(shuō)規(guī)定的程序進(jìn)行。鋼絲繩應(yīng)選用與鋼絲繩直徑相應(yīng)的楔形接頭、壓板、繩夾、壓制接頭或編插等固定。鋼絲繩 采用編插固接時(shí)，編插部分的長(zhǎng)度不應(yīng)小于鋼絲繩直徑的20倍，并不應(yīng)小于300mm，其編 插部分應(yīng)用細(xì)

15、鋼絲捆扎。當(dāng)采用繩夾固接時(shí)，繩夾數(shù)量不應(yīng)少于3個(gè)。遇五級(jí)以上大風(fēng)或大雨、大雪和大霧等惡劣天氣時(shí)，應(yīng)停止作業(yè)。當(dāng)風(fēng)力大于七級(jí)時(shí)，應(yīng)將 樁機(jī)迎風(fēng)向停置，放下動(dòng)力頭，并增設(shè)防風(fēng)纜繩，必要時(shí)應(yīng)將樁架放倒。樁機(jī)應(yīng)有防雷措施， 遇雷電時(shí)人員應(yīng)遠(yuǎn)離樁機(jī)。樁機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，無(wú)關(guān)人員不準(zhǔn)許進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)。應(yīng)用實(shí)例工程概況新建武漢至十堰鐵路孝感至十堰段站前工程路基填筑段DK236+884.92DK238+894.92，長(zhǎng) 2009.10m。前接小董崗跨G70漢十高速特大橋，后接滾河特大橋。設(shè)計(jì)類(lèi)型屬松軟土路基。 地貌屬壟崗地貌，地形略有起伏，自然坡度12，絕對(duì)標(biāo)高85.795.67m，相對(duì)高差約 09.97m，該段植被發(fā)育一

16、般，多辟為農(nóng)田、村舍、道路、荒地等，交通較為便利。地層巖性 本工程地貌屬壟崗地貌，全線巖土層表層主要為第四系人工堆積層第四系沖洪基層，由黏土、 粉質(zhì)黏土、砂和礫土等組成；下伏地層為白堊系第三系泥質(zhì)砂巖及粉砂巖組成。設(shè)計(jì)情況DK236+884.92DK238+894.02段路基地基采用雙向螺旋灌注樁（SDS樁）加固，正方形布置， 其中 DK236+904.92DK238+874.02 段樁間距 2.0m，DK236+884.92+904.92、 DK238+874.02+894.02 段間距 1.8m，樁徑均為 500mm，樁長(zhǎng) 8.016.5m。施工情況本工程施工時(shí)間為2016年6月至2016

17、年10月，施工采用4臺(tái)長(zhǎng)螺桿鉆機(jī)，混凝土來(lái)源為 砼集中拌和站。成樁質(zhì)量檢測(cè)樁身檢測(cè)隨著樁基的施工進(jìn)度逐段進(jìn)行，樁的強(qiáng)度滿(mǎn)足要求，并由第三方進(jìn)行檢測(cè)樁身的完 整性和單樁承載力，整體樁身完整性良好，單樁承載力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。工藝參數(shù)總結(jié)根據(jù)本工程的施工設(shè)備及人員配置、施工過(guò)程的數(shù)據(jù)分析及成樁檢測(cè)結(jié)果，總結(jié)在各種地層 情況下，選用JZU-180型液壓步履式螺旋鉆孔機(jī)施工，HBT6016110SD輸送泵配合時(shí)，可選用 以下參數(shù)進(jìn)行施工。鉆進(jìn)速度控制。粉質(zhì)黏土層：3m3.5min/m，圓礫土、泥巖層：3.54.0min/m。地質(zhì)情況：經(jīng)過(guò)鉆渣查驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況與地質(zhì)報(bào)告相符。終孔標(biāo)準(zhǔn)：以終孔電流值以150180A之間為鉆入持力層作為主控項(xiàng)目，以樁長(zhǎng)作為校核。灌注混凝土拔管速度。泵壓控制為5MPa，以1m2.5m/min的速度拔管，根據(jù)泵送管道長(zhǎng) 度及混凝土和易性等適當(dāng)調(diào)整?；炷凉捃?chē)配備：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，每臺(tái)機(jī)械配備2臺(tái)罐車(chē)能夠滿(mǎn)足施工要求。灌注標(biāo)高：混凝土灌注至樁頂，樁頂采用人工振搗密實(shí)抹平，可滿(mǎn)足樁頂密實(shí)度要求。工程完成情況DK236+884.92DK238+894.02段地基全部采用本工法施工，2016年6月開(kāi)始到2016年10月已經(jīng)大面積成樁，經(jīng)第三方技術(shù)檢測(cè)人員對(duì)SDS樁驗(yàn)證評(píng)判，現(xiàn)已成樁