中铁上海局集团华海工程有限公司 上海 201101
摘要：变截面挤密螺纹桩是一种新型的软基处理桩型，在蒙华、郑济、福厦等高速铁路均有运用；但在现行铁路和建筑市政定额中，未有“变截面挤密螺纹桩”单独子目，定额单价缺乏实际参考意义；本论文主要根据其施工工艺流程，现场实测人材机消耗量，结合实际施工单价，得到该桩的工料机消耗成本，为今后类似工程工料机消耗及费用分析提供一定参考。
关键词：变截面挤密螺纹桩；消耗分析
引言
变截面挤密螺纹桩（Non Uniform Compaction Screw Pile）是一种新型的地基加固形式，成桩后桩身上大下小，全部带有螺纹构造。由于桩身螺纹存在，其荷载传递机理与光面直桩有很大不同，桩身全部带有螺纹的变截面螺纹桩承载力远大于桩身部分带有螺纹的螺杆桩以及其它传统等截面桩。和等截面桩相比，变截面螺纹桩有效的节约了桩体材料消耗，桩身承载力更高。因其在施工过程中具有不排土或少量排土、噪声小、施工速度快、无需弃土场地、加固软基效果好，绿色环保、综合造价低等特点，近年来在机场、大型堆场、路基、桥梁等多种建设工程的软弱地基处理中广泛运用。但有关其实际成本的研究资料很少，本文依托福州至厦门铁路站前工程路基的处理，对变截面挤密螺纹桩成桩工料机消耗进行测算。
一、工程概况：
新建福州至厦门铁路站前工程FX-5标段位于福建省沿海地区，起讫里程为DK108+317.84～DK148+566.12（短链947.051m），正线长度39.301km。
其中有5段路基采用变截面挤密螺纹桩地基加固处理，共8077根桩，桩长总计为139576m，处理地段长1186m，面积达30700m2。
本次测算位置选为17#路基DK132+675~700段，该段桩间距为1.8m~2.0m，桩深为15m~21m。桩身采用C25混凝土，桩上部杆段内径0.48m，外径0.55m，长度不小于桩长的1/2，下部杆段内径0.377m，外径0.5m。螺牙高度b为35（61.5）mm，螺牙厚度内侧t1为120（100）mm、外侧t2为60（50）mm，螺距h为440（400）mm，详见图1~3所示。
该段地形地貌为岗地及坳谷区，地面高18.36~25.97m，相对高差7.61m，地势起伏小。其水文地质条件为：地表水不发育；地下水为第四系孔隙潜水，具有CO2侵蚀性，化学环境等级为H1。地层岩性自上而下出露地层依次为：素填土，Ⅱ；粉质黏土，软塑，Ⅱ；粉质黏土，硬塑，夹碎石，Ⅱ；花岗岩，全风化夹强风化碎块，Ⅲ；花岗岩，全风化（砂土状，夹碎块），Ⅲ；辉绿岩，强风化，Ⅳ；花岗岩，弱风化，Ⅵ。
图1-1变截面挤密螺纹桩简图图1-2变截面挤密螺纹桩平面布置图
图1-3变截面挤密螺纹桩横断面图
二、施工工艺
2.1施工原理
根据桩身荷载传递规律，桩身所受应力由桩顶至桩底逐渐递减，变截面挤密螺纹桩上大下小的分段变截面设计符合桩身荷载分布原理。变截面挤密螺纹桩由变截面挤密钻杆与配套装置实施完成，通过降低回转速度，
增大回转扭矩，增设向下的加压力和起拔力，采用专用挤土钻具，实现长螺旋桩机的挤土功能而形成的一种变截面挤土桩。变截面挤密螺纹桩适用于一般黏性土、粉土、砂土、碎石土、残积土、强风化层等。
2.2施工工艺
图2-1 变截面挤密螺纹桩施工工艺流程图
2.2.1场地平整
采用挖掘机DK132+675~132+700段区域进行场地整平、碾压，对未达到标高地段回填C组细粒土至设计标高后再进行整平、碾压。该区域两侧挖临时排水沟，确保场地无积水。
2.2.2测量放线、布桩
根据布桩图计算出四角边桩桩位坐标，用GPS、钢尺进行施工放样。
2.2.3钻机就位、对中调平
钻机就位采用液压支腿和滑道共同来完成，钻机就位前要用钢尺进行桩位复核，以确保桩位正确。桩机就位后调平并稳固，首先使用水平尺对
钻机进行调平并用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心。
2.2.4钻进成孔
钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进。先慢后快，变截面挤密螺纹桩钻机正向回转向下匀速钻进，正常钻速为1m/min左右，同时根据钻塔上标记控制钻进深度，达到设计深度后停钻形成小直径等截面柱状裸孔。
2.2.5提升泵送混凝土挤压成桩
先对到达现场的混凝土塌落度性能参数进行现场检测，采用正向回转并提升，同时浇筑混凝土，形成下部小直径螺纹桩体。钻杆提升并浇筑至变径设计处时，钻杆反向回钻并提升，同时连续泵送混凝土充填成桩，提升速度宜控制在2~3m/min。为保证桩身顶部混凝土强度，施工桩顶高度比设计桩顶标高高50cm。到达设计桩顶高程后停止泵送混凝土，灌注成桩完成。每根桩的投料量不少于设计灌注量。
2.2.6钻机移位
待钻孔中心泵压混凝土形成柱状后，缓慢提出钻头,开始下一个桩身施工。
2.2.7截桩头
在桩初凝以前即可组织人工按照桩位平面布置图确定桩位位置，用铁锨和十字镐开挖截断桩身混凝土，一般成桩3天后即可进行桩头环切工作。
三、资源配置
3.1劳动力配置
表3.1-1 主要劳动力配置表
3.2机械设备配置
表3.2 -1主要施工机械及设备配置表
四、主要资源消耗量测定
4.1劳动力消耗测定
表4.1-1劳动力消耗测定表(测时法)
4.2材料消耗测定
根据桩身混凝土的设计强度等级要求，入泵的塌落度为160~200mm，通过试验确定混凝土配合比，C25设计配合比为表4.2-1所示：
表4.2-1 C25设计配合比表
说明：以上已包括工地搬运及操作损耗。
表4.2-2 15米桩长变截面挤密螺纹桩成桩混凝土设计数量表
说明：1、以15m桩长为计算模型，上部杆段的桩长取总桩长的1/2，即上、下部杆段长各7.5m。
4.3机械消耗测定
表4.3-1机械消耗测定表
1471324051127890.0515%
五、工、料、机消耗分析
将以上工料机消耗测定结果编制成表5-1如下所示：
表5-1变截面挤密螺纹桩工料机消耗分析表
变截面挤密螺纹桩
工作内容：施工准备、测量放线、桩机移位、定位、钻进、提升、混合料集中制作、运输、灌注、提钻、移位，桩头处理等。计量单位：100m
说明：1、本次测算包含环切桩头。
2、人工、材料、台班中的柴油按实际发生费用计列。
3、机上人工含在机械台班中，按实发费用计列。
4、考虑混凝土场内搅拌、运输、灌注等操作产生损耗，损耗按以往定额经验数以2%计取。即实际成孔1m3，需要耗用1.02m3混凝土。
5、适用于只需10~30mm以内的场地平整，若现场实际地貌条件不满足打桩需要，相应的挖填方、土方调配、运输套用相应的定额。
6、混凝土运输距离按平均10km考虑。
7、以上分析中不含有关管理费、利润及税金。
六、结束语
根据以上工料机消耗分析，变截面螺纹桩成桩实际费用有很多不确定因素影响：
1、现场地质条件及桩深对成桩有很大影响，造成成桩费用不同。
2、现场实际地形地貌或有池塘、水沟等不利条件，因桩机自重大，需抽水、清淤、回填细粒土平整后桩机才能开进施工，此部分工作内容会加大成本。
3、因铁路项目均为自建搅拌站制作混凝土，故实际混凝土费用与施工
地点和搅拌站距离有关。
4、变截面挤密螺纹桩上部杆段与下部杆段的分界点不同，影响混凝土消耗量，造成材料成本差异。
5、灌注混凝土至设计标高+50cm处时，易出现操作控制误差，造成混凝土消耗量增加且加大后期清理桩间土难度，会造成实际成本增加。
6、施工时无需泥浆护壁，与其他桩比可减少泥浆制作及废浆外运费用。
7、施工时无排土或少量排土，与其他桩比可减少渣土外运和弃土场费用。
8、钻孔、浇灌混凝土一次性完成，成桩速度快，施工工期较常规灌注桩工期短，可降低管理费用。
以上分析建议仅为建设各方在设计概算、招标控制价、投标报价、成本测算、施工方案比选、工程结算、定额修编时提供一定的参考。
参考文献：
[1]国家铁路局铁路工程预算定额[S].北京:中国铁道出版社,2017
[2]周杨变截面螺纹桩复合地基竖向承载力特性研究[D].成都:西南交通大学，2015
[3]王艳琴、王进、胡玉祥变截面挤密螺纹桩在铁路软基处理中的应用[D].武汉:城市建筑，2015
[4]福厦铁路变截面挤密螺纹桩图纸及说明[z].合肥:中铁第四勘察设计院,2017
[5]福厦铁路实施性施工组织设计[z].泉州:中铁上海工程局华海工程有限公司,2017
论文作者:王馥荔
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/6/5
标签：截面论文; 螺纹论文; 混凝土论文; 消耗论文; 钻机论文; 工料论文; 钻杆论文; 《基层建设》2018年第10期论文;