摘要：近年来，SDS桩在国际范围内得到了广泛的应用。大型工厂厂房、高层居民楼、大型商业建筑以及高速铁路和公路都有SDS桩的应用。SDS桩的施工成本较低，同时带来的环境污染较小，具有较高的社会效益和经济效益。本文对SDS桩基的施工方法和应用进行了介绍，并且总结了SDS桩基应用带来的经济效益和社会效益。
关键词：SDS桩基；螺旋挤土桩；施工工艺；
引言
双向螺旋挤土灌注桩(SDS桩)是通过对专用钻机施加扭矩及竖向力，利用特制的螺旋挤扩钻头将桩孔中的土体完全挤入桩周，并向挤扩的桩孔中压灌混凝土，最终形成圆柱形的桩。在国内外都得到了广泛的应用，由于其环保性好，施工成本较低，因此具有较为广阔的发展空间。
一、SDS桩基施工方法
SDS桩是一种双向螺旋挤扩桩施工方法，此施工方法利用双向螺旋封闭挤扩钻头钻进挤扩成孔，向下旋钻挤扩成孔中被旋钻出来土体会被挤入桩孔侧壁中，然后使双向螺旋封闭挤扩钻头向上运动并再次旋转挤扩桩孔，在向上旋转挤扩提升中桩孔内坍落土体会被挤入桩孔侧壁中，在上旋提升同时，启动混凝土泵向桩孔内压灌桩材。双向螺旋封闭挤扩钻头，包括连接杆，连接杆下部从下至上依次同轴地套装有或一体地制有下螺旋挤扩体、封闭挤扩体和动密封挤扩体。其目的在于提供一种承载力更高、沉降量更小、质量更好、成本更低、能耗更少、工效更高、更加环保，并能在各种地质条件下施工作业的双向螺旋挤扩桩施工方法及双向螺旋封闭挤扩钻头。螺旋挤土桩和非螺旋挤土桩的成孔机理如图1所示。
图1 螺旋挤土桩和非挤土桩成孔机理
双向螺旋挤扩桩施工方法，其特征在于包括以下步骤：
1)在安装有双向螺旋封闭挤扩钻头的桩工钻机就位后，启动桩工钻机施加顺时针方向的扭矩和向下的轴向压力，利用双向螺旋封闭挤扩钻头进行钻进挤扩成孔，在向下旋钻挤扩成孔过程中，被旋钻出来的土体，会做自下而上的螺旋运动并逐步被挤入桩孔侧壁，使挤扩后的桩孔直径符合设计要求，第一步桩孔机械挤扩过程将持续到桩孔达到设计深度；
2)当第一步桩孔机械挤扩完成后，启动桩工钻机施加顺时针方向的扭矩和向上的轴向提拉力，使双向螺旋封闭挤扩钻头向上运动并再次旋转挤扩桩孔，在向上旋转挤扩提升过程中，桩孔内上部坍落的土体会做自上而下的螺旋运动，并逐步被挤入桩孔侧壁中，以确保再次挤扩后的桩孔直径符合设计要求，第二步桩孔机械挤扩过程持续到双向螺旋封闭挤扩钻头被旋转提升到地表；
3)在双向螺旋封闭挤扩钻头开始向上旋转挤扩提升的同时，启动混凝土泵，向已完成挤扩的桩孔进行桩材的压灌，通过混凝土的压力挤扩，使已完成桩材压灌的桩段成桩直径符合设计要求，这一桩孔挤扩过程将持续到桩材压灌至桩顶设计标高为止，至此形成了双向螺旋挤扩桩。
二、SDS桩基应用实例分析
2.1 工程概况
中央商务区项目工程位于郑州市火车站西广场幸福路以南，陇海路以北，京广路以东。工程建筑层数为地下二层，地上33层。总建筑面积53737㎡，建筑物的高度为98.7m工程正负零对应的绝对高程为103.8m,自然地坪对应高程为101.95m。项目D4地块5#、6#楼地基采用SDS桩复合地基，桩径400mm，有效桩长14.5m,工程桩桩体材料采用C35混凝土，共计SDS桩693根。主楼使用的上部结构是现浇钢筋混凝土剪力墙结构，结构设计的使用年限为50年，设计基准期为50年。风荷载按照50年一遇取值。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆按照河南地矿建设工程（集团）有限公司提供岩土工程勘察报告对场地地基处理方案建议，本工程D4地块4#、5#楼住宅楼地基选用SDS复合地基处理方案，并需先做SDS复合地基试桩。
图2 中央商务区项目D4地块履带式桩钻机
2.2 郑州中央商务区安置区D4地块SDS 复合地基静载试验
进行SDS复合地基试桩的目的是为了确定复合地基承载力极限值、桩间土承载力特征值以及基桩单桩承载力极限值。检验SDS桩施工工艺的可行性以及施工过程中挤土效应对邻桩的影响，了解桩长范围内局部钙质胶结层对SDS桩施工工艺和桩长的影响。SDS 复合地基共打桩三组，每组5根，梅花形布桩，桩间距为1.700 米，共做三组复合地基静载试验，并从每组桩中抽取一根桩进行单桩竖向抗压承载力静载试验，共三根。基础持力层为第4层粉土，天然地基地基承载力特征值为170 Kpa；地基处理后复合地基承载力特征值不小于550Kpa，单桩承载力特征值不小于1125KN；桩径d＝0.4m，桩端持力层第7层粉粘土层，有效桩长为15.0 米，基桩桩身混凝土强度等级C35。
2.3 地基基础
本工程地基基础设计等级是主楼甲级，主楼为SDS桩符合地基筏板基础。基坑开挖时要根据勘察报告提供的参数来进行放坡，对基坑距道路、市政、现有建筑物较近处应进行边坡支护，根据勘察报告提供的参数来进行放坡，以确保道路、市政管线及现有建筑物的安全和施工的顺利进行。在基坑回填之前，必须要排除积水，清除含水量较高的浮土和建筑垃圾。基坑开挖应根据设计的要求来进行监测，实施动态设计和信息化施工。
2.4 上部结构
现浇钢筋混凝土板双向板的底部钢筋，其中短跨钢筋置于下排，长跨钢筋置于上排。钢筋混凝土梁的主梁内在次梁作用处，箍筋应贯通布置，凡是没有在次梁两侧注明箍筋，均在次梁两侧各设3组箍筋。
2.5 成桩质量检测
桩身检测随着桩基的施工进度逐段进行，桩的强度满足要求，并由第三方进行检测桩身的完整性和单桩承载力，整体桩身完整性良好，单桩承载力满足设计要求。经第三方技术检测人员对SDS桩验证评判，现已成桩全部为Ⅰ类桩，单桩承载力满足要求。
图3 SDS桩成孔施工作业
三、SDS桩基应用的社会效益和经济效益
3.1 社会效益
SDS桩功法在工程上的应用大大节约了建筑原材料资料，例如工程中用到的水泥、砂和石子，相比传统施工减少了建筑废料的产生，具有非常明显的节能减排效益。由于该工艺不需要设置弃土场地，因此在一定程度上节约了土地资源的使用，进一步推动了施工现场的环境保护。同时，SDS桩基技术的应用使工程噪声显著减小，能够减少对工程周边居民生活的影响，有效减少噪声污染、振动污染以及泥浆污染；同时建筑扬尘也得到了有效的控制，该桩型的引入能够降低渣土运输、渣土排放以及排污等造成的环境污染，能将扰民程度降到最低，完全符合日益严苛的工地扬尘及大气污染治理的施工大环境，因此具有较大的社会效益和经济效益。
3.2 经济效益
SDS桩将替代或者部分替代目前使用量最大的非挤土桩，开拓新的桩基市场，与其它桩型（旋挖桩、冲孔桩、钻孔桩和CFG桩）相比，总成本的下降幅度可以达到10%-15%。SDS桩基的施工效果比常用的非挤土桩要好，同时其施工成本相比传统施工工艺低，经过技术上的优化以及具备较好的环保特性，势必会比传统非挤土桩具有更强的竞争优势。由于目前使用的设备绝大部分都是国产设备，国产钻头代替进口钻头可以节约工程资金约为50%，国产钻机设备替代进口钻机设备可以节约投资约20%左右。在施工成本大幅度降低的同时，完全能够满足各项工程的质量需求。在实际施工中SDS桩施工效率更高，成桩质量可靠。能够降低造价和保障工期，因此能够显著提高工程项目的经济效益。
四、结语
SDS桩功法能够有效减少施工环境给周边居民带来的生活影响，减少施工过程中产生的建筑垃圾，显著降低了全工程周期带来的噪声、振动、泥浆等环境污染。同时，由于其国产率逐步提高以及自身具备的工艺特点，在保证工期的同时能显著的降低施工成本。在未来的桩基发展中，将会逐渐替代非挤土桩的应用，具有非常广阔的发展空间和市场前景。
参考文献：
[1]、郑州中央商务区工程地质勘察报告；
[2]、郑州中央商务区D地块工程总平面布置图和SDS双螺旋挤土灌注桩基础施工图纸；
[3]、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB 50202-2002；
[4]、《双向螺旋挤土灌注桩技术规程》；
[5]、沈保汉.桩基础施工新技术专题讲座(二十一) 双向螺旋挤土灌注桩(SDS桩)[J].工程机械与维修,2012-04-04.
[6]、肖光庆，袁桂华，张勇.双向螺旋挤土灌注桩(SDS)的技术优势与施工问题研究[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2015-03-25.
[7]、贾述望.双向螺旋挤土灌注桩(SDS)的技术优势与施工问题研究[J]. 2015-11-20.
论文作者:丁亦雄
论文发表刊物:《防护工程》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/22
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