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螺旋桩基(锚)技术的发展与应用实例(二)

来源:思创佳德

作者:赵清洁、资深岩土工程师
螺旋桩工程应用

1、输电工程:

输电塔 基、变电站基础、电塔紧急抢救 (工程实例:2008年,Chance 公司使用螺旋桩基替换局部失稳的500kv 输电塔基

2、管道支护:

石油燃气管道,市政给排水管道,农业灌溉等

螺旋桩锚固抗浮管道 螺旋桩固定支护管道

3、工业民用建筑物基础:

仓库,商业建筑,集成房屋,移动房屋,各类厂房,轻钢结构房

4、基础托换:

应用于各类建筑物, 桥梁,管道的地基沉降

5、边坡和深基坑支护:

锚固支挡墙, 土钉墙,临时挡墙和永久挡墙

6、各类信号牌、广告牌、建筑施工围栏、铁路、公路等公共交通设施

7、石油工程领域:

油田临时建筑基础, 油井设备基础, 储油罐基础, 管道支护等

螺旋桩应用优势和局限

1、应用优势

快速安装 (一般情况下在30分钟内安装一根15m长的桩)

绿色环保,无传统打桩噪音或振动,无开挖,无建筑垃圾

砂土内无须护壁和排水,节省时间

适于膨胀土和失陷性土地区

适于冻土地区

适于表层软土深部硬土地区(上软下硬)

空间和场地要求低(室内,水塘,边坡,偏远地带)

无水泥桩养护阶段

临时支护,重复使用

受气候影响小,低温严寒下照常进行施工操作

中、轻型建筑具有很大经济优势

2.、局限性

不适用于坚硬岩石或漂石地区

重型建筑费用偏高,设备要求高

国内工程领域空白

缓慢的接受过程

螺旋桩选用和安装

1、常用螺旋桩尺寸和结构

桩身直径:70~92cm

桩身壁厚:0.217~0.375cm

叶片直径:15~122cm

桩帽

延长桩

2、常用螺旋桩桩身VS叶片

选用螺旋桩步骤

确定螺旋桩设计荷载和安全系数

确定地基土的性质(岩土勘察报告)

对比土的性质和桩荷载及位置(桩距是否有群桩效应)

螺旋桩设计(确定桩身和壁厚,叶片大小,数量和厚度,埋置深度,是否加长,如何连接(螺栓或焊接)

估计安装扭矩

设计可行性评估(安装性,土的安装条件,设备大小等)

计算极限承载力和安全系数(最小值2.0)

4、螺旋桩安装

挖掘机

液压旋转动力头

北京试验基地

5、螺旋桩安装扭矩监测

液压扭矩监测

建立扭矩与桩极限承载力关系(荷载试验)

建立地区经验关系

根据经验公式预测桩的极限承载力

Kt=Qt/T

T=平均扭矩(Ft.Lbs)

Qt=极限荷载(Lbs)

Kt=经验系数(1/ft)

Kt介于2~20,对于大多数土,Kt介于7~10

螺旋桩在高速公路工程的应用实例

思创佳德螺旋桩的设计和工程应用方面有大量的实践,螺旋桩产品出口许多国家, 在各种工程领域得到广泛应用。由于进入国内时间较短,螺旋桩作为一种新的技术,还不被大多数国内优秀的工程技术人员认识和了解,尤其在国 内高速公路应用方面十分有限。下面列举了一些螺旋桩在国外高速公路领域的工程设计和实践,以增进国内同行对 螺旋桩的认知和了解。

螺旋桩应用实例

1、螺旋锚杆-XXX桥台基础开挖支护

地点:加拿大安省某市 110 大道东北角

开挖深度:4.6 米 ;螺旋锚杆设计荷载:60kN(拉力)

地质岩土情况:硬塑砂粘土 ;锚杆规格:桩长:4.6 米;

桩身直径:73 毫米;;叶片直径:200 毫米;

叶片数量: 3;;叶片间距:600 毫米

锚杆间距:1.0 米 X1.0 米;锚杆数量:47

螺旋锚杆设计图

现场施工照片

2、螺旋锚杆-公路边坡支护 (2005)

地点:加拿大BC省某市1号高速穿南部市区

开挖深度:4.5 米 ;螺旋锚杆设计荷载:100~130kN (拉力)

地质岩土情况:可塑~硬塑砂粘土;锚杆规格:桩长:6.1 米;

桩身直径:73 毫米;;叶片直径:300~350 毫米;

叶片数量: 4;;叶片间距:600 毫米;

锚杆间距:1.5 米 X1.5 米;锚杆数量:125

现场施工照片

3、螺旋土钉-公路临河河道边坡支护 (2017)

地点:国外某地XX沿河公路;;河道边坡深度:4.2 米 ;

河道边坡治理长度:7公里 ;螺旋锚杆设计荷载:40kN (拉力)

地质岩土情况:可塑砂粘土;锚杆规格:桩长:3.6米;

桩身直径:73 毫米;叶片直径:406 毫米;

叶片数量:1;叶片间距:600 毫米;

锚杆间距:2.0 米 X1.5 米 (3 排);锚杆数量:21000;

安装草图

4、螺旋桩基-高速公路路标牌 (2016)

地点:河南省武云高速 ;路标牌标识类型:双柱型和单悬臂

螺旋桩基类型:P1(4根)P3(2根)

设计荷载:P1:50kN (竖向拉力);60kN (竖向压力);16kN(水平抗力)

P3: 40kN (竖向拉力);50kN (竖向压力);10kN(水平抗力)

地质岩土情况:软可塑砂粘土及人工压实素填土

螺旋桩基 P3

螺旋桩基 P1

桩帽连结

螺旋桩国内发展展望

钢铁产能过剩、国内严重环境问题以及人力成本高涨所带来的时代机遇,三十年发展后,公路、桥梁、建筑等设施维修、维护期所带来的发展机遇,国外成熟技术带来的机遇,国内应用领域空白带来的技术创新机遇,螺旋桩生产制造和安装施工设备的发展机遇

历史上,与大多数现代桩基不同的是,螺旋桩被应用于支撑张力负荷,压缩负荷,倾翻力矩和各种复合型负载。在当今时代,螺旋桩基的应用似乎是没有局限性的, 甚至远远大于米切尔时代。在最近的60年中, 螺旋桩基已经以螺旋锚的形式或名字作为杆塔的张索系统在电气设施工业中广泛应用。不管怎么说,螺旋桩已经以其独特的魅力进入土木建筑领域的几乎各个方面:新建筑的地基;湿地或者其他区域中的人行桥梁和通道;斜坡稳定性加固;临时土壤张索系统;临时建筑物的支撑地基;风力发电站、灯柱和信号牌地基;高压输电塔和通信塔的斜拉索锚系统;现存结构的基础支撑系统;桥墩地基;以及其他各种类型的岩土工程中。

自从螺旋桩在垂直方向上可以不受任何局限的安装应用以后,例如做一栋建筑物的地基,它也正越来越多地作为一种张索系统或地锚被广泛使用在挡土墙、护岸、隧道挖掘等工程里。小规格的地锚几乎可以快速地在除砂石以外的各种类型土壤中安装,用于为各种类型的建筑提供横向的或侧向的支撑力。

不管是目前还是永久的将来,随着螺旋桩在新领域内不断开发新用途,它的应用前景越来越光明。螺旋桩基是一个引人注目的现场浇铸桩基的换代产品。由于螺旋桩已经被设计应用于维持轴向压力和拉力负荷,以及横向的张力负荷,它们也许也可以用于修复现存的建筑结构,例如那些被自然灾害,例如地震,洪水和台风等,损坏的建筑物。它们还可以被用于建筑施工用临时房屋和移动房屋的临时地基,或者赈灾用临时房屋和临时桥梁等。大规格大尺寸的螺旋桩也正变得越来越普遍地用于大负荷的地基。

螺旋桩作为斜拉张索系统,也在土方加固工程领域应用越来越广泛。它们可以用传统的建筑机械快速安装和拆除。在大多数土壤类型中,它们都可以马上承载负荷。它们可以在直不起腰的有限空间内自由应用。使用螺旋桩,也不会造成施工地点的土壤开挖,把对土壤的破坏降低到最小程度。在临时建筑领域,它们还可以被拔出来重复使用,是一种经济的、低成本的地基技术。它们非常容易地被工程师在各个领域范围内使用。

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转自:筑龙结构设计-公众号
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