1.长螺纹钻孔灌注成桩技术概况
长螺纹钻孔灌注成桩技术是正在推广使用的一种施工新技术。它是由长螺纹钻孔机、混凝土输送泵和强制式混凝土搅拌机组成的完整的施工体系。目前该工艺施工桩长一般为30m。该钻机均由液压马达驱动，扭矩较大，采用混凝土泵车通过钻杆内腔直接灌注混凝土，在合适的地层和深度，施工效率一般为300～500米/天，通常钻孔直径为300～800mm，深度在30m以内。长螺纹钻孔灌注桩可以取代水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)和混凝土灌注桩。长螺纹钻孔灌注成桩的施工程序如图1、图2所示。
1.1 长螺纹钻孔灌注成桩技术的发展过程
长螺纹钻孔灌注桩技术实质上是CFG工法桩在中国的具体化和发展应用。1997年国家投资立项研制开发长螺旋钻机和配套的施工工艺,并列入“九五”全国重点攻关项目，于1999年12月通过国家验收。
该技术已在全国20多个省、市广泛推广应用，既可用于水下混凝土灌注桩施工，也可用于CFG桩复合地基施工。
CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。
CFG桩复合地基试验研究成果于1992年由建设部组织鉴定，专家们一致认为该成果具有国际领先水平，推广意义很大。
CFG桩复合地基成套技术，1994年被建设部列为全国重点推广项目，被国家科委列为国家级全国重点推广项目。1997年被列为国家级工法，并制定了中国建筑科学研究院企业标准，现已列入国家行业标准《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)。
几年来通过施工工艺、成桩机具或注桩材料等方面的不断革新，长螺纹钻孔灌注技术也不断地改进和提高,按其成桩过程对桩侧土体的影响程度,可分为非挤土型(普通长螺旋钻孔灌注桩)和挤土型(长螺旋挤孔灌注桩—螺纹桩)。
长螺纹钻孔水下灌注成桩技术,经过多年实践证明技术是可靠的，经济效益十分显著。建设部要求进一步推广应用建筑业10项新技术(2005)中，就列有“长螺旋水下灌注成桩技术”和“水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)复合地基成套技术”。并认定所推广的技术既成熟可靠，又代表了现阶段我国建筑业技术发展的最新成就。进一步加速推广这项技术的条件已具备，应用前景是十分广阔的。
长螺纹钻孔灌注桩施工程序
图1、长螺纹钻孔灌注桩施工现场
a钻孔 b泵送混凝土 c掉放钢筋笼 d完成
图2 长螺纹钻孔灌注桩施工程序
a.用长螺纹钻孔机钻孔至预定深度；b.用混凝土输送泵将混凝土通过钻杆内腔压灌至孔底,边灌混凝土边提升钻杆；c.将钢筋笼振入或压入孔内混凝土中;d.成桩。
1.2 长螺纹钻孔灌注桩—螺纹桩成桩技术特点
1.2.1新型:采用独创性式一次性钻(挤)孔成桩，无振动，施工简便快捷，适用地
层广泛。
1.2.2高科技：螺纹桩机采用钻进导程同步跟踪自动控制系统，使螺纹钻头旋转速度与纵向钻进速度保持同步，形成精确并且完整的螺纹桩体，使其承载力及抗拔力大大提高。
1.2.3高效：能以每分钟2-4米的恒定速度钻进粘土、砂(粉)土和卵砾石层，施工效率一般为300-500米/天（见图3所示）。
1.2.4高承载力：桩身质量可靠，改变了传统光面圆柱形式桩身为螺纹形式桩身，从而大大提高了单桩承载力，工程实践证明，在相同地质和同桩长同桩径的条件下，螺纹桩承载力为普通灌注桩的1.5-3倍。
1.2.5低消耗：在同样承载力要求下，螺纹桩可比普通灌注桩节约材料40%以上。 1.2.6经济效益显著：由于单桩承载力较大，在负荷相同的情况下，可比普通直桩缩短桩长，缩小桩径或减少桩数，作为高多层建筑及重要构筑物的基础，可供设计灵活使用，既可作柱下单桩方案以减少承台施工量，又可沿箱基墙下或筏基柱下布桩以减少底板厚度及配筋量。这不仅能节省投资，而且施工方便、工期短、造价低、质量优见（图4所示）。
1.2.7环保效益：螺纹桩施工时，无泥浆排放、无余土外运、低噪声。对保护环境、节能等方面也具有可观的社会效益。
3025每栋楼平均施工天数（d）
2520151050Φ600灌注桩Φ500预应力管桩Φ450长螺旋桩96
图3 桩基和螺纹桩施工工期对比
分 摊 到 每 建 筑 平 米 的 费 用 (元)
100806040200946848Φ600灌注桩Φ500预应力管桩Φ450长螺旋桩
图4 桩基和螺纹桩费用对比
1.3 适用范围
1.3.1适用于工业与民用建筑物、高多层建筑、道路、桥梁、码头等桩基。如30层以下高楼、大型厂房、水塔、电厂冷却塔等。
1.3.2可用作建筑物抗压桩、抗拔桩(污水处理厂水池、大型油罐)、基坑及边坡支护桩、复合地基、高承载力锚杆，以及建筑物的地基加固见图3所示。
1.3.3适用于填土层、粘性土层、淤泥土层、粉土层、砂土层及卵(碎)石层(粒径小于100mm，卵石含量小于40%)等，采用特殊钻头可钻进入强风化岩层。特别适宜于钻(冲)孔桩、沉管桩和静压(或打入式)预应力管桩不适宜的坍塌、扩缩径、流砂、怕扰动的地层、湿陷性黄土、岩溶发育地区等复杂地质条件。
工程实践证明，长螺纹钻孔灌注桩—螺纹桩技术，适应地层广泛，能充分利用地基承载土层，工程造价低，可大量节省钢材和水泥，能有效缩小桩直径或减少桩长，提高桩的承载力，减少沉降量，抗水平力和抗拔力好。这项技术的出现扩大了桩基工程的适用范围，改善了桩基工程的使用条件。
2. 长螺纹钻孔灌注成桩技术的特征
本项目介绍的长螺纹钻孔灌注桩是一种带螺纹的新型长螺旋灌注桩，简称螺纹桩。它综合了长螺旋灌注桩和日本研制的钢纤维混凝土全螺旋预制桩的优点，采用带有自动控制装置的长螺纹钻孔桩机，特制的螺纹钻杆，在地层中一次性加压钻(挤)成
孔，形成“螺纹桩”。这是在施工机具、施工工艺等方面，对钻孔灌注桩技术的全面改进，给人们提供了一项崭新的桩基技术。
2.1 施工主要机具和设备
长螺纹钻孔灌注桩—螺纹桩成桩技术，是由螺纹桩机、混凝土输送泵和强制式砼搅拌机组成。其中，螺纹桩机是该工艺设备的核心部分。见 图5所示。
螺纹桩机的主要部件和关键技术主要是以下三方面： ①螺纹钻头。
②螺纹桩机成桩自动控制系统。 ③螺纹桩机成桩机械变速系统。 2.1.1 螺纹桩机
螺纹桩机具有钻进导程同步跟踪系统，它包括桩机机体、动力装置和钻具，以及卷扬传动装置，它的控制部分由微电脑、测速传感器和一组变频调速器组成。该桩机机体上装有一个上置式动力头，它由电动机驱动，在该动力头的输出轴上装有钻杆和钻头，钻进导程同步跟踪自控系统是在动力头上设有钻杆旋转速度传感器和钻头纵向钻进速度传感器，在桩机的下部装有可接收信号进行自动运算和对比的传感器，及可调控电动机频率和转速的微电脑自控系统，该微电脑自控系统包括：微电脑中央处理器和微电脑自动控制器，以及变频调速器。
(a) (b)
图5 螺纹桩机
(a)螺纹桩机结构示意图 (b)实物照片 螺纹桩机的优点是：①由于采用了高精度钻具旋转速度传感器和钻具纵向钻进传感器，用以检测钻具旋转速度及钻进速度，其体积小巧便于安装。②自动控制系统采用先进的微电脑处理器，能高速处理传感器输入的动态数据，同步输出并控制变频调速器使动力头电机转速不断向理论转速靠拢。③采用钻进导程同步跟踪自控系统，可大大优化桩机的结构，省略了复杂且笨重的机械比例传动装置，同时采用变频调速还可以减少动力消耗。
2.1.2 螺纹钻头
螺纹钻头在成孔过程中具有如下作用：钻头设计有单向阀门，成孔时钻头具有钻进功能，钻进过程中单向阀门封闭，水和土不能进入钻杆内，钻至预定标高提钻时，
钻头阀门打开，钻杆内的混合料能顺利通过钻头上的阀门流出。钻头的关键技术是：①钻头的合理的螺纹特征参数；即螺距、螺纹高度、底宽度和形状，可调整钻头的吃土能力，提高钻进速度；②钻头单向阀门的形式和密封性。见图6。
图6 螺纹钻头示意图
常用螺纹钻头规格和特征参数表 表1
钻头规格 主杆径d (mm) φ300 φ400 φ500 φ600
2.1.3 螺纹桩成桩原理
螺纹桩是由带有自控装置的螺纹桩机，将特制的螺纹钻杆，按设定的旋转速度和
螺纹外径D 螺距m (mm) 460 500 500 680 (mm) 500 500 440 600 螺纹厚度δ 螺纹 (mm) 100 100 100 120 形状 梯形 梯形 梯形 梯形 300 360 377 520
纵向钻进速度钻进至设计深度，在土体中形成螺纹，提钻过程中螺纹桩机自动控制系统,严格控制螺纹钻杆提升速度和反向旋转速度，与此同时制备好的混凝土开始由高压砼泵输送，通过空心螺纹钻杆由钻头泵出，钻头泵出的高压混凝土迅速填充由于螺纹钻杆旋转提升所产生的带螺纹空间，然后将钢筋笼压入或振入孔内砼中,形成螺纹桩。如图7所示。
(a) (b)
图7 螺纹桩桩体外形图
(a)螺纹桩钻杆照片 (b)螺纹桩实体照片
2.2 长螺纹钻孔水下灌注桩桩体材料的性状
螺纹桩桩体混合料由水泥、卵石(或碎石)、砂、II级或III级以上粉煤灰(必要时加适量泵送剂)，加水在搅拌机中强制搅拌而成，进场前需确定原材料的种类、品质，并将原材料送至实验室进行化验和做混合料强度配合比试验。水泥：施工中多用32.5级或42.5级普通硅酸盐水泥或矿渣水泥；卵石或碎石：粒径多采用5～25mm；砂：中粗砂，含泥量小于5％；粉煤灰：多用袋装II级、III级粉煤灰；泵送剂。桩体强度等级C20～C35；坍落度为16～20cm。
2.3长螺纹钻孔灌注桩——螺纹桩承载力机理
2.3.1传统圆柱型灌注桩承载力机理
传统圆柱型灌注桩侧阻力由3部分组成：(1)(岩)土中胶体与桩表面的粘聚力；(2)(岩)土与桩接触面间的摩擦力；(3)桩表面粗糙不平的机械咬合作用力，在滑动前主要取决于(岩)土中胶体与桩表面的粘聚力，发生滑动后则取决于(岩)土与桩接触面
间的摩擦力和桩表面粗糙不平的机械咬合作用力，传统圆柱型灌注桩承载力主要为摩擦阻力及机械咬合力的组合。
2.3.2螺纹桩承载力机理
螺纹桩改变了桩与(岩)土间相互作用的方式，极大地改善了桩侧阻力作用，虽然(岩)土中胶体与桩表面的粘聚力和(岩)土与桩接触面间的摩擦力仍然存在，但螺纹桩的桩侧阻力主要为螺纹桩的螺牙与土的机械咬合作用力，初加荷载时，和传统圆柱型灌注桩一样在滑动前主要取决于粘聚力，随着荷载的加大，粘聚力破坏后桩体开始滑动，这时螺纹桩的螺牙与土的机械咬合作用力构成滑动阻力。滑动产生的主要原因为螺牙根部土的局部挤压变形，当荷载达到极限时，其破坏特征是以螺纹外的土体剪切强度耗尽及达到了土的抗剪强度为特征，螺纹桩与土沿螺牙外径圆柱面上发生剪切滑移。
2.3.3长螺纹钻孔灌注桩—螺纹桩的荷载传递性状
长螺旋钻(挤)孔灌注桩是灌注桩的一种异形桩，属于变截面灌注桩，通过沿桩身形成的螺纹，变普通摩擦桩为变截面多支点的摩擦端承桩，改变了桩的受力机理，从而提高了桩的竖向承载力、水平抵抗力、抗拔力。螺纹桩提高桩基承载力的同时，具有抗震性好，沉降变形小的优点。螺纹桩机挤扩形成螺纹的同时，改善了地基土的工程性能，使螺纹周围0.5m范围内的土的干密度提高10%-30%。但螺纹桩是一种新的桩型，其成孔工艺特殊、受力机理复杂，有关它的试验和理论需要进一步积累和完善。
2.4 长螺纹钻孔灌注桩与传统圆柱型灌注桩侧阻力比较
若将普通灌注桩比作圆铁钉，进入土中依靠端承力和圆铁钉四周摩擦力承载，
而螺纹桩就像螺丝钉，螺纹的质量优良、稳定性好、耐震和抗拔性强，见图8所示。从图中对比明显可以看出螺纹桩比圆柱型桩承载力大。
(a) (b) 图8 螺纹桩与普通灌注桩承载力对比 (a)普通灌注桩 (b)螺纹桩
2.4.1传统圆柱型灌注桩桩侧阻力Qsk1的计算
传统圆柱型灌注桩是以桩-土之间的摩擦阻力及机械咬合力确定单桩竖向极限承载力：
Qsk1=uΣqsikli
式中：qsik为桩侧第i层土的极限侧摩阻力标准值；u为桩身周长，其值为2πr；
li为桩穿越第i层土的厚度。
2.4.2螺纹桩侧阻力Qsk2的计算
螺纹灌注桩以土体的抗剪强度τsi确定单桩竖向极限承载力：
Qsk2=uΣτsili
其中：τsi为桩侧第i层土的极限抗剪强度标准值。 为方便计算，以饱和粘性土为例进行比较。
饱和粘性土中： τsi=Csi 其中，Csi为土的不排水剪切强度。
根据汤姆利逊(Tomlinson.1971)由78根桩试验结果统计提出的α法理论：
qsik=αCsi
其中，α为粘着力系数(0.2～1.0)。 为进一步简化比较，假定场地土质相同，桩长相同，直径相同，即u1=u2，则有传统圆柱型灌注桩： Qsk1=uΣqsikli 由α法理论 qsik=αCsi 得
Qsk1=uΣαCsili=αuΣCsili=αQsk2=(0.2～1.0)Qsk2
螺纹桩与传统圆柱型灌注桩承载力关系为;
Qsk2=uΣCsili=Qsk1/α=(1～5)Qsk1
即螺纹桩在饱和粘性土场地土质相同，桩长相同，直径相同(u1=u2)的条件下承载力是传统圆柱型灌注桩的1～5倍。
2．5长螺纹钻孔灌注桩承载力的计算方法
2.5.1单桩竖向极限承载力标准值应按下列规定确定：
2.5.1.1一级建筑螺纹桩应采用现场静载荷试验，并结合静力触探、标准贯入等原位测试方法综合确定；
2.5.1.2二级建筑螺纹桩宜采用现场静载荷试验确定;当有地质条件类似的试桩资料或地质条件简单时,可参照静力触探、标准贯入、经验参数等综合确定。
2.5.1.3三级建筑螺纹桩,宜根据原位测试资料，利用承载力经验参数估算。 2.5.2采用现场静载荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值时,在同一条件下的
试桩数量不宜小于总桩数的1%,且不应小于3根,工程总桩数在50根以内时不应小于2根,并相应做动力测试。
2.5.3根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系,估算单桩竖向极限承载力标准值时,宜按下式计算:
Quk=Qsk+Qpk=uΣqsikli+ΣψiqpikApi+qpkAp
式中 Quk——单桩竖向极限承载力标准值(KN)；
Qsk——单桩总极限侧阻力标准值(KN)；
Qpk——单桩总极限端阻力标准值(KN)； u——主桩桩身周长(m)；
qsik——桩侧第
i层土的极限侧阻力标准值，如无当地经验值时，可按《建筑
桩基技术规范》(JGJ94-94)中表5.2.8-1取值；
i——桩穿越第i层土的厚度，计算时应减去螺纹盘根部累计长度(m)；
qpik——桩身上第i个螺纹盘处土层的极限端阻力标准值，如无当地经验值时，
可按《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)中表5.2.8-2取值；
qpk——主桩底处土的极限端阻力标准值，如无当地经验值时，可按《建筑桩基
技术规范》(JGJ94-94)中表5.2.8-2取值；
Api——扣除主桩桩身截面积的第i个螺纹盘的水平投影面积(m)； Ap——主桩桩端截面积(m)；
ψi——第i个螺纹盘极限端阻力标准值的修正系数,对粘性土、粉土取0.7-1.0,
砂土取0.6-0.9。
2.5.4 桩身强度的复核
Quk = (0.6～0.75)fc Ap
式中： Quk为单桩竖向极限承载力标准值； fc为混凝土轴心抗压强度设计值 ；
Ap 为桩身截面面积。
2.5.5单桩承载力
2.5.2.1为确保实际单桩竖向极限承载力标准值达到设计要求,应根据工程重要性、地质条件、设计要求及施工情况进行单桩静载荷试验或可靠的动力试验。
2.5.2.2在进行单桩承载力试验时，应满足桩身混凝土养护所需要的时间及桩周土强度恢复所需要的时间，宜为成桩后28d。
2.5.6单桩完整性检测
长螺纹钻孔灌注桩(螺纹桩)的完整性检测，可采用低应变法、高应变法等，经综合分析后，按《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)规定进行完整性分类，对每根被检桩的完整性作出评价。
3．长螺纹钻孔灌注桩施工工艺
3.1施工方案
3.1.1施工准备
3.1.1.1建筑物场地工程地质资料和水文地质资料； 3.1.1.2桩基工程施工图及图纸会审纪要；
3.1.1.3建筑场地和邻近区域内的地下管线、地下构筑物等的调查资料； 3.1.1.4主要施工机械及其配套设备的技术性能资料； 3.1.1.5桩基工程的施工组织设计或施工方案； 3.1.1.6有关荷载、施工工艺的试验参考资料；
3.1.1.7水泥、砂、石、钢筋等原材料及其混凝土的质检报告；
3.1.1.8施工用的临时设施，如供水、供电、道路、排水等，必须在开工前准备就绪，施工场地应进行平整处理，以保证施工机械正常作业。 3.1.2施工布置
3.2.1.1对桩基施工现场进行考察，作好各种机械设备进场准备。 3.2.2.2根据现场施工布置，合理安排材料及设备位置。
3.2.3.3为保证施工质量，施工所用原材料必须严格检查，并出具合格证。 3.1.3工序管理
螺纹桩施工工艺流程如图9所示：
3.1.4施工要点
3.1.4.1施工前应按设计要求，根据图纸进行定位和桩位测放，并对测量基线、水准基点及桩位进行复核。
3.1.4.2桩机就位必须铺垫平稳，立柱垂直稳定牢固，钻头对准桩位。 3.1.4.3开钻前必须检查钻头上的出料活门是否闭合，严禁开口钻进。 3.1.4.4钻进过程中，未达到设计标高不得反转或提升钻杆，如因特殊情况要反转提升钻杆，应将钻杆提至地表，对钻头活门重新疏通、闭合。
3.1.4.5钻进过程中，螺纹桩机自控系统严格控制螺纹钻杆下降速度和旋转速度，使二者匹配，要求螺纹钻杆旋转一圈，钻杆下降一个螺距，钻至设计深度，在土体中形成螺纹。
图9 长螺纹钻孔灌注桩-螺纹桩施工工艺流程图
3.1.4.6钻头钻到设计标高后，螺纹桩桩机反向旋转提升螺纹钻杆，提钻过程中，螺纹桩机自控系统严格控制螺纹钻杆提升速度和旋转速度，并保持同步和匹配，要求螺纹钻杆旋转一圈，钻杆上升一个螺距，与此同时制备好的混凝土开始由高压泵输送，
通过空心螺纹钻杆由钻头泵出。
3.1.4.7提钻时，钻头到达不塌孔位置或地下水位以上，方可停止泵压混凝土。
3.1.4.8混凝土应连续灌注，桩身充盈系数应大于1.2，桩身混凝土超灌高度不宜小于0.5m，以保证凿除浮浆后，桩顶混凝土达到设计强度值。
3.2技术措施
3.2.1螺纹桩施工允许偏差宜按下列要求控制 3.2.1.1桩径偏差-20mm； 3.2.1.2垂直度允许偏差1%；
3.2.1.3桩位允许偏差：单桩、条形桩基沿垂直轴线方向和群桩基础中的边桩70mm，条形桩基沿轴线方向和群桩基础中间桩150mm；
3.2.2钢筋笼除符合设计要求外，尚应符合下列规定： 3.2.2.1钢筋笼的制作允许偏差见表2； 项 次 1 2 3 4 3.2.2.2分段制作的钢筋笼，其接头宜采用焊接并应遵守《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204)；
3.2.2.3主筋净距必须大于混凝土粗骨料粒径3倍以上；
3.2.2.4钢筋笼搬运和吊装时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，就位后应立即固定；
3.2.2.5钢筋笼主筋的保护层允许偏差如下：
水下浇注混凝土桩±20mm。 非水下浇注混凝土桩±10mm。
3.2.2.6粗骨料可选用卵石或碎石，其粒径为5～25mm。
3.2.2.7进一步核对地质资料、检验设备、工艺以及技术要求是否适宜，桩在施工前，宜进行“试成孔”。
钢筋笼制作允许偏差 表2 项 目 主筋间距 箍筋间距或螺旋筋螺距 钢筋笼直径 钢筋笼长度 允许偏差(mm) ±10 ±20 ±10 ±50
3.2.2.8施工现场所有设备、设施、安全装置、工具配件及个人劳保用品必须经常检查，确保完好和使用安全。
3.2.2.9 施工现场的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作；电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器。各孔用电必须分闸，严禁一闸多用。孔上电缆必须架空2.0m以上，严禁拖地和埋压土中，孔内电缆、电线必须有防磨损、防潮、防断等保护措施。照明应采用安全矿灯或12V以下的安全灯。并遵守《施工现场临时用电安全技术规范》〔JGJ46〕的规定。
3.3桩基质量检查及验收
3.3.1成桩质量检查主要包括成孔、钢筋笼制作及安放、混凝土搅制及灌注等三个工序过程的质量检查。
3.3.1.1混凝土搅制应对原材料质量与计量、混凝土配合比、坍落度、混凝土强度等级进行检查；
3.3.1.2钢筋笼的制作应对钢筋的规格、焊条规格、品种、焊口规格、焊缝长度、焊缝外观和质量、主筋和箍筋的制作偏差等进行检查；
3.3.1.3在灌注混凝土前，应对孔深、垂直度、钢筋笼安放的实际位置等进行检查，并填写相应质量记录。
3.3.2桩基验收应包括下列资料；
3.3.2.1岩土工程勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要，设计变更单及材料代用通知单等；
3.3.2.2桩位测量放线图，包括工程桩位线复核签证单； 3.3.2.3成桩质量检查报告； 3.3.2.4单桩承载力检测报告；
3.3.2.5基坑挖至设计标高的基桩竣工平面图及桩顶标高图。
4．长螺纹钻孔灌注桩在上海地区的试验研究
如何选择合理的基础类型,一个好的基础工程必须具备能安全的支承上部结构和
巧妙的将荷载传递下部地基中。长螺纹钻孔灌注桩具有合理的埋置深度,良好的稳定性能,又能将沉降控制在容许范围内,同时还具备造价经济、施工简便快捷、对周围环境
影响较小等优点。我们在上海世纪长江苑项目中，联合上海现代工程咨询有限公司、上海世纪长江产业发展有限公司，开展了长螺纹钻孔灌注桩的试验研究工作。
4.1工程概况
上海世纪长江苑位于顾村镇电台路，该项目由上海世纪长江产业发展有限公司兴建开发，设计单位为上海三益建筑设计事务所。拟建工程由A街坊、B街坊、C街坊三块组成，总占地面积为170133 m2，总建筑面积230000 m2，其中住宅193045 m2 (商业34281 m2，小区配套设施2904 m2)。拟建工程主要为8栋18层住宅楼、4栋14层住宅楼、沿街为2层商铺、农贸市场及独立地下1层车库组成。各拟建(构)筑物性质见表3。对其中拟建的8栋18层高层住宅楼，一层地下室，结构类型为剪力墙，基底埋深3.5m,设计最大基底荷载标准值300KPa,基础形式采用φ500预应力管桩，试桩二组：第1组为三根φ500预应力管桩，试桩桩长为42.0m，设计单桩承载力极限值为3200KN；第2组为三根φ500长螺旋钻(挤)孔灌注桩，试桩桩长为23.5m，主桩径d=460mm, 螺纹外径D=600mm, 桩身砼强度C30。应上海世纪长江产业发展有限公司的要求，我公司进行了长螺旋钻(挤)孔灌注桩施工。上海同济大学建设工程质量检测站于2005年3月，进行了竖向静载试验和低应变动力测试。
拟建(构)筑物性质表 表3 工程或项目结构类型 层数 基础设计 名称 基础形式 高层住宅 高层住宅 商 铺 剪力墙 剪力墙 框架 18/-1 14/-1 2/-1 桩基 桩基 桩基 荷载(最大) 300KPa 220KPa 2600KN/柱 基底埋深(m) 3.5 3.5 3.5 4.2工程地质概况
根据浙江省工程勘察院提供的《上海世纪长江花园岩土工程勘察报告》〔2004.9〕,该场地区域地貌单一，属滨海平原。场地土层分布情况为：
①层：人工填土，褐色～灰黄色，松散，上部多为杂填土，以建筑垃圾为主，中下部为素填土，含贝壳，土质不均。
②-1层：粉质粘土，褐黄色，可塑，中等压缩性，含铁锰质氧化斑点。
②-2层：粉质粘土，灰黄色，软塑，中等压缩性，薄层状，含铁锰质斑点夹兰灰色粉土条纹。
③-1层：淤泥质粉质粘土，灰色，流～软塑，高压缩性，厚层状，含有机质，局部夹粉土。
③-2层：粘质粉土，灰色，松散～稍密，中等压缩性，薄层状，含云母，局部夹粉砂或粉质粘土。
③-3层：淤泥质粉质粘土，灰色，流塑，高压缩性，厚层状，含有机质及云母，局部夹粉土膜，土质不均。
④层：淤泥质粉质粘土，灰色，流塑，高压缩性，厚层状，含有机质，见贝壳碎屑。
⑥-1层：粉质粘土，暗绿色～褐黄色，硬～可塑，中等压缩性，厚层状，含铁锰质结核。
⑥-2层：粉质粘土夹砂质粉土，灰黄色，可塑～中密，中等压缩性，薄层状。 ⑦层：砂质粉土，灰黄色～灰色，中密，中等压缩性，水平层理，含云母，底部夹粘性土薄层。
⑧-1层：粉质粘土，灰色，软塑，中等压缩性，厚层状，含云母，土质不均。 ⑧-2层：粉质粘土夹粉砂，灰色～褐灰色，软塑～稍密，中等压缩性，交错层理，上部3m左右含粉砂较多，下部呈褐灰色，含夹粉性较少，性质稍差。
⑨层：粉砂夹粘土，青灰色，中密～密实，中等压缩性，薄层状，夹粘性土。 ⑩层：粉质粘土，褐灰～灰色，软～可塑，中等压缩性，厚层状，混合夹粉性土，土质不均。
⑾层：粉砂，青灰色，密实，底压缩性，厚层状，砂质纯净。见图10
图10 上海世纪长江苑工程地质剖面图
场地地基土层性质特征及承载力参数见表4所示。
土层性质特征及承载力参数一览表 表4
承载力参数 层底 土层 土层名称 深度 序号 (m) 层 厚 (m) 状态 或密 实度 压 地基承 桩侧极桩端极缩 载力特 限摩阻限端阻性 征值fak 力标准力标准(kPa) 值fs 值fp (kPa) (kPa) 中 中 高 中 高 90 80 70 100 65 15 15 15 15 15 预制桩 灌注桩 桩侧极限摩阻力标准值fs (kPa) 15 15 15 15 15 桩端极限端阻力标准值fp (kPa) 200 150 ① ②-1 ②-2 ③-1 ③-2 ③-3 ④ ⑥-1 ⑥-2 ⑦ ⑧-1 ⑧-2 ⑨ 填土 粉质粘 土 粉质粘 土 淤泥质粉质粘土 粘质粉 土 淤泥质粉质粘土 淤泥质粉质粘土 粉质粘 土 粉质粘土夹砂质粉土 砂质粉土 粉质粘土 粉质粘土夹粉砂 粉砂夹1.50 2.40 2.90 3.50 5.30 7.70 1.50 0.90 0.50 0.60 1.80 2.40 松散 可塑 软塑 流塑 稍密 流塑 15.80 19.10 20.80 27.00 39.20 47.60 未揭8.10 3.30 1.70 6.20 12.2 8.40 一般流塑 高 65 170 120 20 65 60 70 45 60 100 1600 1600 3200 1200 1800 5000 16 55 50 65 35 50 75 150 1000 900 2000 1300 1000 2000 可塑～ 中 硬塑 可塑 中密 软塑 软塑 密实 中 中 130 高 80 中 低
粘土 穿 大于15m 4.3 基础选型
根据该工程项目场地的工程地质条件、拟建物的性质特征、场地的环境条件、基础投入的经济性和施工的可行性。经勘察、设计、施工和建设单位对长螺纹钻孔灌注桩、预应力管桩、预制方桩和钻孔灌注桩等四种桩型进行综合技术和经济分析，确定采用较经济的预应力管桩和长螺纹钻孔灌注桩试桩方案。
4.3.1基础形式分析及持力层 4.3.1.1 对于预应力管桩方案： ① 18层住宅楼
设1层地下室，剪力墙结构，设计最大基地荷载标准值300kPa,拟采用桩基。 根据场地地质条件，虽然拟建建筑物采用φ400预应力管桩或350×350的预制方桩，以⑦层土作桩端持力层时，单桩承载力基本可满足布桩要求，但⑦层土厚度仅4.5～6.0m左右，且下卧层又为性质较差高压缩性的⑧-1层粉质粘土，其厚度达11.5～13.5m左右，若以⑦层土作为桩基持力层，下卧层强度较小，基础的沉降量较大。
场地内⑧-2层粉质粘土夹粉砂性质较好，其静力触探锥尖阻力
qc=2.33MPa，其
顶面埋深在39m左右，厚达9m左右，拟建18层住宅可采用φ500mm的预应力管桩，以⑧-2层作桩端持力层，能发挥桩身结构强度，保证桩的经济性，桩端进入持力层深度可深些，勘察报告认为桩端入土深度在45m左右较好，则桩基承载力和基础沉降均能较好的满足设计要求。
② 14层住宅楼
设1层地下室，剪力墙结构，设计最大基底荷载标准值220Kpa,拟采用桩基。 勘察表明，14层住宅楼地段⑦层土性质良好，静力触探锥尖阻力qc=6.51MPa，标准贯入击数N=12击，且分布稳定，层顶标高-16.63～-18.01m，厚度5.50～7.00m，可作拟建14层住宅楼的桩基持力层，桩基可采用φ500预应力管桩或350×350r的预制方桩，桩端置于-19.0m，应注意的是⑦层下卧层为性质较差且具高压缩性的⑧-1层粉质粘土，故以⑦层土作为桩基持力层时，应考虑下卧层强度的影响，桩端入土深
度不宜过大，桩端下持力层厚度不宜小于3.50m。
场地内⑧-2层粉质粘土夹粉砂性质较好，其静力触探锥尖阻力qc=2.33MPa，其顶面埋深在39m左右，厚达9m左右，拟建14层住宅也可采用φ500mm的预应力管桩，以⑧-2层作桩端持力层，桩端入土深度在40左右。
勘察报告推荐采用，以⑦层土作持力层的桩基相对经济，且桩基承载力的基础沉降基本可满足要求。
③ 二层商铺
沿街商铺为地上二层，设1层地下室，框架结构，柱间距8.0m×8.0m，设计单柱最大荷载2600KN。根据场地地质条件，虽然采用⑥层土作桩基持力层时，桩基承载力及基础沉降也可满足设计要求，但每个承台下桩数较多，桩基经济性较差。故拟建建筑物宜⑦以层土作桩端持力层，可采用较经济的φ400预应力管桩或350×350的预制方桩。桩端入土深度在23.50m左右。
4.3.1.2 对于长螺旋钻(挤)孔灌注桩方案，根据场地工程地质条件及施工经验，采用⑥、⑦层土作桩基持力层，选用φ500的螺纹桩，桩端入土深度在23.5m左右，且桩端应进入⑦层不小于1.0m。能发挥螺纹桩桩侧和桩端的端阻力优势，桩基承载力及基础沉降完全能满足设计要求，每个承台下桩数可减少，且满足布桩要求，桩基更加经济合理。
4.3.2 基础形式选择及对比
方案一：桩型可采用预应力管桩。拟建18层住宅楼选择⑧-2层土作桩基持力层，桩型可采用φ500预应力管桩，桩端入土深度在45m左右；14层住宅楼选择⑦层砂质粉土作桩基持力层，桩型采用φ500预应力管桩，桩端入土深度在23.5m（桩端标高-19.0m）左右；商铺采用桩基，选择⑦层砂质粉土作桩基持力层，桩型可采用φ400或φ500预应力管桩，桩端入土深度在23.5m左右。
方案二：桩型可采用长螺旋钻(挤)孔灌注桩。拟建18层住宅楼选择⑦层砂质粉土作桩基持力层，桩型采用φ500长螺旋钻(挤)孔灌注桩，桩端入土深度在23.5m左右；14层住宅楼选择⑦层砂质粉土作桩基持力层，桩型采用φ400或φ500长螺旋钻(挤)孔灌注桩，桩端入土深度在23.0m左右；商铺采用桩基，选择⑥层土或⑦层砂质粉土作桩基持力层，桩型可采用φ300或φ400长螺旋钻(挤)孔灌注桩，桩端入土深度在19.0～23.0m左右。
从沉桩可行性及桩基对环境的影响来看，选择带有自动控制系统的螺纹桩机，桩身质量可靠，施工效率高，工期短、低噪声、无振动、无余土外运、无泥浆排放，符合环保要求，桩基施工可顺利进行。
4.4 基础设计
4.4.1设计依据
4.4.1.1《地基基础设计规范》DGJ08－11－1999； 4.4.1.2《建筑桩基技术规范》JGJ94－94； 4.4.1.3《建筑地基基础设计规范》GB50007－2002；
4.4.1.4《建筑地基处理技术规范》JGJ79－2002、J220－2002； 4.4.1.5《上海世纪长江苑工程勘察报告》；
4.4.1.6上海三益建筑设计事务所提供的各楼层平面图。 4.4.2设计参数 见表5和图11所示。
上海世纪长江花园螺纹桩试桩方案设计参数表 表5
项目 混凝土 强 度 等 级 C30 C30 C30 C30 试验 内容 桩身尺寸(m) d 主 D螺纹桩径 外径 0.46 0.46 0.36 0.3 0.6 0.6 0.5 0.46 m h 桩螺距 长 0.5 0.5 0.5 0.5 23.5 23.0 23.0 19.0 ① 主筋 6Φ12 6Φ12 6Φ12 4Φ12 桩 配 筋 L(m) 主筋长度 12-16 12-16 12-16 9-12 ② 加劲箍 Φ12@2000 Φ12@2000 Φ12@2000 Φ12@2000 ③ 螺旋箍 Φ6@200 Φ6@200 Φ6@200 Φ6@200 单桩砼量(m3) 试桩 根数 单桩竖向承载力极限值(KN) 3600 3400 2400 1500 方案一 方案二 方案三 方案四
φ500 螺纹桩 6.82 6.60 5.30 3.47 3 3 3 4 φ500 螺纹桩 φ400螺纹桩 φ300螺纹桩
图11 钢筋笼大样图
4.4.3 单桩竖向极限承载力的估算
根据上海市《地基基础设计规范》〔DGJ08-11-1999〕第6.2.4-1公式和《建筑桩基技术规范》〔JGJ94-94〕第5.2.8公式，参照天津市《挤扩灌注桩技术规程》(J10360-2004)和国家电力公司《火力发电厂支盘灌注桩暂行技术规定》(DLGJ153-2000)，假设条件下
相应地段的不同桩型单桩竖向极限承载力进行估算，地基土层承载力参数按表4取值，估算结果见表6。
上海世纪长江苑单桩竖向极限承载力估算表 表6 构筑物 沉桩桩基单桩竖向极 名 称 桩 型 规格 深度持力限承载力标备 注 〔mm〕 〔m〕 层 准值R〔kKN〕 2 层 预制桩 350×350 23.5 ⑦ 1372 商 铺 预应力管桩 φ400 23.5 ⑦ 1278 实测值2400 KN 14层住预应力管桩 宅 预应力管桩 预应力管桩 预应力管桩 18层住预应力管桩 宅 预应力管桩 预应力管桩 螺纹桩 试 验 螺纹桩 项 目 螺纹桩 螺纹桩 φ500 φ550 φ500 φ550 φ550 φ500 φ550 φ300 φ400 φ500 φ500 23.5 23.5 40.0 40.0 23.5 40.0 40.0 19.0 23.0 23.5 23.0 ⑦ ⑦ ⑧-2 ⑧-2 ⑦ ⑧-2 ⑧-2 ⑥ ⑦ ⑦ ⑦ 1870 2141 2884 3096 2352 3293 3664 1455 2210 3367 3181 实测值2850KN 实测值3100KN 实测值3100KN 实测值1560KN 实测值2400KN 实测值3500KN 实测值3420KN 螺纹桩承载力计算公式
Quk=Qsk+Qpk=uΣqsikli+ΣψiqpikApi+qpkAp
式中φ500螺纹桩试桩主要参数及取值:主桩径d=460mm，螺纹桩外径D=600mm，桩长=23.5m，ψ=0.80〔粘性土、粉土取值〕，螺距m=500mm，螺纹厚度δ=100mm。
Quk=(6.2×15+8.1×16+3.3×55×+1.7×50×+2.7×65)×0.8×3.14×0.46+(1.8×
200+2.4×150+8.1×150+3.3×1000+1.7×900+2.7×2000) /0.5×π/4 (0.60－0.46)×0.8+π/4×0.46×2000 = 767.96+2267.55+332.20=3367.71 KN
2
2
2
4.5 静载试验结果
从本次的对比φ500螺纹桩(L=23.5m)静载试验结果可以看出，二根螺纹桩加载到最大值时沉降量仍较小，还具有一定的潜力。试桩试验结果见表7～表10，荷载位移曲线见图12～图15。
4.5.1 φ500螺纹桩静载试验结果(L=23.5m) 试桩号：SH-1、SH-2、SH-3 工程名称：上海世纪长江苑试桩
工程地点：上海市
桩长(m)/主桩径(m)/螺纹外径(m)=23.5/0.46/0.60
单桩竖向极限承载力/KN:3600
表7 荷载（KN） 0.00 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 沉降SH-1 0.00 1.33 2.13 3.11 4.19 5.48 6.93 8.72 11.02 13.88 17.59 22.82 (mm) SH-2 0.00 1.25 1.91 2.82 3.81 4.94 6.32 7.99 10.05 12.59 15.89 19.44 荷载（KN） 0.00 720 1080 1440 1800 2160 2520 沉降 2880 3240 3600 3800 SH-3 0.00 1.66 2.02 3.68 5.31 7.52 10.31 13.70 17.71 26.39 107.75 Q/KN00246810121416182022242640080012001600200024002800320036004000S/mm
图12 (SH-1号桩)Q-S曲线
4.5.2 φ500螺纹桩静载试验结果(L=23.0m)
试桩号：SH-8、SH-9
工程名称：上海世纪长江苑试桩 工程地点：上海市
桩长(m)/主桩径(m)/螺纹外径(m)=23.0/0.46/0.60
单桩竖向极限承载力/KN:3420 表8 荷载（KN） 0.00 760 1140 1520 1900 2280 2660 3040 3420 3800 沉降(mm)
SH-8 SH-9 0.00 2.09 3.18 4.58 6.49 9.06 12.31 16.74 25.94 103.04 0.00 2.23 3.46 4.94 6.91 9.43 12.57 17.01 26.21 106.73
Q/KN002468101214161820222426283040080012001600200024002800320036004000S/mm 图13 (SH-8号桩)Q-S曲线 4.5.3 φ400螺纹桩静载试验结果(L=21.0～23.0m) 试桩号：SH-17、SH-18、SH-19 工程名称：上海世纪长江苑试桩 工程地点：上海市 桩长(m)/主桩径(m)/螺纹外径(m)=23.0/0.36/0.50 单桩竖向极限承载力/KN:2400 表9 荷载（KN） 0.00 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 备注 SH-17 沉降(mm) SH-18 SH-19 0.00 1.95 3.26 4.99 7.27 10.16 14.50 22.25 114.38 L=21m 0.00 1.97 3.07 4.57 6.62 9.70 14.48 24.46 104.33 L=21m 0.00 1.83 3.00 4.61 6.74 9.95 15.06 24.73 104.27 L=23m Q/KN00246810121416182022242640080012001600200024002800320036004000S/mm
图14 (SH-17号桩)Q-S曲线
4.5.4 φ300螺纹桩静载试验结果(L=17.0～19.0m)
试桩号：SH-11、SH-12、SH-13、SH-15 工程名称：上海世纪长江苑试桩 工程地点：上海市
桩长(m)/主桩径(m)/螺纹外径(m)=19.0/0.30/0.46
单桩竖向极限承载力/KN:1560 表10 荷载（KN） 0.00 520 备注 780 1040 1300 1560 1820 2080 SH-11 0.00 2.26 沉降SH-12 0.00 2.32 3.67 3.74 3.34 3.48 5.53 8.65 17.26 104.71 5.68 8.89 17.30 108.81 5.09 7.69 12.38 22.27 102.21 L=17m (mm) SH-13 0.00 2.09 SH-15 0.00 2.15 5.48 8.95 17.85 109.40 Q/KN002468101214161820222426200400600800100012001400160018002000S/mm
图15 (SH-11号桩)Q-S曲线
4.6 螺纹桩试验结果分析 单桩竖向静力荷载试验的荷载—沉降(Q-S)曲线是桩土体系的荷载传递、侧阻力 和端阻力的发挥性状的综合反应。Q-S线型随桩侧土层分布与性质、桩端持力层性质、 桩径、桩长、长径比、成桩工艺与成桩质量等诸多因素而变化。由于桩侧阻力一般先于 桩端阻力发挥出来(支承于坚硬基岩的短桩除外)，因此Q-S曲线的前段主要受侧阻力制 约，而后段则主要受端阻力制约。 置于软弱土层中的摩擦桩或一般土层中的小直径桩，由于桩端一般为刺入剪切破
坏，桩端阻力分担的荷载比例较小，Q-S曲线呈陡降型，破坏特征点明显。桩端持力层为粉土、砂土的桩，由于端阻所占比例大，发挥端阻所需位移大，Q-S曲线呈缓变型，破坏特征点不明显，桩端阻力的潜力较大，常以某一极限位移Su，一般取Su=40～60mm，控制确定其极限承载力。
螺纹桩由于施工时，通过螺纹钻头一次性挤扩成形，不仅增加了承力的面积，而且对桩身螺纹周围的土施加了挤压，灌注成桩后，桩的极限承载力得到了很大提高，本次试验结果，充分体现了螺纹桩的特点。二根螺纹桩竖向抗压极限承载力是普通钻孔灌注桩的2.5倍，是预应力管桩(L=40m)的1.1倍。由于静压桩机提供的荷载不足(Q=3600KN)，二根螺纹桩均未达到极限破坏状态，曲线未到陡降阶段，还有一定潜力。见表11所示。二根试桩低应变检测结果均为Ⅰ类桩。
上海世纪长江苑螺纹桩竖向抗压极限承载力 表11 桩 试 桩 最大加最大沉残余沉回弹率试验确定单桩抗 号 日 期 载量降量降量(%) 压极限承载力备 注 (kN) (mm) (mm) (kN) S1 2005.3.13 3600 22.82 14.14 38.04 不小于3600 慢速法 S2 2005.3.11 3500 19.44 10.25 47.27 不小于3500 慢速法 4.7 造价对比
4.7.1 采用φ500mm的预应力管桩，以⑧-2层作桩端持力层，设计桩长40m，3
根试桩结果为，单桩竖向抗压极限承载力为3100KN，按市场造价φ500mm预应力管桩单 价145元/m计算，单根桩造价为145×40=5800元， 每10KN承载力造价为:5800元/3100KN=18.71元/10KN。
4.7.2 采用φ500mm的长螺纹钻孔灌注桩，以⑦层作桩端持力层，设计桩长23.5m，
桩身混凝土强度为C30，3根试桩结果为，单桩竖向抗压极限承载力为大于3500KN，按市场造价φ500mm长螺纹钻孔灌注桩单价约750元/m3，单根桩造价为 3887.50元，每10KN承载力造价为：3877.50元/3500KN=11.08元/10KN,可见,该项目预应力管桩的造价是螺纹桩的1.69倍。
5．经济技术综合分析
目前，长螺纹钻孔灌注桩在工程中得到推广应用，其承载力是普通灌注桩的1.5-3倍，由于承载力提高，使整个工程桩数量减少，桩长减短、工程量大幅度减小，使工期缩短、工程造价降低。长螺纹钻孔灌注桩——螺纹桩与其它桩型的质量和技术性能对比，
有独特的优点，见表12所示。
长螺纹钻孔灌注桩与其他桩型性能对比表 表12 桩 型 预应力管桩 性 能 特 点 适用于土层较软弱,有较好的持力土层,对桩周土产生挤密作用,施工质量较稳定。 能改善灌注桩和预制桩等桩的施工缺点。 缺 点 锤击产生噪音污染,配置较多钢筋,造价高，单桩承载力受限。有大面积挤土效应，遇硬塑土层、砂层成桩困难。 仅适用于上部为软弱土层,下层为较好的持力层的土层。产生噪声，也易产生桩身质量问题。承载力较低，事故较多。 施工方法较简单；适应性较强。 比长螺旋钻(挤)孔灌注桩造价高，钢筋、水泥用量多，通过二次注浆才能有效解决桩尖虚土，桩身与土的收缩缝隙，有泥浆排放问题。 集预制桩、夯扩桩、灌注桩的不能钻进硬质岩石。 优点，钻进成桩时也对地层进行了加固挤密，形成螺纹，能以桩径小、缩短桩长，满足承载力大的要求。具有施工简便，造价低，承载力高，沉降量小的优点。 沉管灌注桩 普通灌注桩 长螺纹钻孔灌注桩 5.1长螺纹钻孔灌注桩的单桩承载力较大
长螺纹钻孔灌注桩的单桩承载力与圆柱型灌注桩相比,其单方混凝土承载力一般在2倍左右,与持力层的好坏及桩径大小和桩长短有关。
5.2长螺纹钻孔灌注桩的使用将大量节约材料
桩基基础由桩身、承台、底板和地梁等组成。螺纹桩由于单桩承载力大，当荷载
条件相宜时，可改常见的满堂红箱筏板布桩为柱下布桩，沿剪力墙布桩或沿筒下布桩，从而达到桩数减少，承台减小，柱跨加大，底板减薄等综合节约效果。此外，有的承重梁变为连系梁，有的承重墙变为填充墙，设计优化后，不仅是桩身混凝土的节约，实则影响到基础全局的变化，节约更多的混凝土和工程量。
5.3发挥抗震和承受活荷载作用
螺纹桩的螺牙与土层相互嵌固的效应，使螺纹桩竖向抗压承载力、抗拔承载力、桩顶水平推力都得到相应的提高，对承受动荷载的桥梁桥基、重型工业厂房大吨位行车大
跨度柱下的桩基和抗震设防建筑桩基的稳定性，都能起到良好的作用。
5.4环保效益
螺纹桩施工时，无泥浆排放、无余土外运、低噪声。由于螺纹桩单桩承载力大，通
过优化设计，在节约大量的原材料的同时，对保护环境、节能等方面也具有可观的社会效益。
5.5造价低、经济效益显著
长螺纹钻孔灌注桩充分发挥了桩土共同的作用，提高了桩的侧阻力，加大了桩的支承面积，从而使桩的承载力大大提高，而相应的桩基沉降减小。另一方面的效益是大量减少工程量、节约原材料、降低工程造价，同时缩短了工期。
经过多项工程的技术经济比较，对工程量、工期进行统计，长螺纹钻孔灌注桩比普通灌注桩可节约材料40%左右，工期缩短30%左右。
长螺纹钻孔灌注桩单桩垂直静荷载试桩记录
工程名称_上海世纪长江苑________ 地 点__上海市宝山区___ 试验单位_____________ 试桩编号__SH-1、SH-2、SH-3_____ 桩 规 格__Φ500、 L=23.5m__ 砼 标 号_C30____________
土层 序号 土层 名称 层底深度(m) 1.50 桩 外 形 W/ % ρ/ kN/m3 e IP / % Es/ IL MPa C/ KPa Φ/ 度 fak/ kPa N/ 击 ① 填土 ②-1 粉质粘土 2.40 28.9 19.4 0.798 14.5 0.61 5.63 32.6 18.3 90 ②-2 粉质粘土 淤泥质 粉质粘土 粘质粉土 淤泥质 粉质粘土 淤泥质 粉质粘土 粉质粘土 粉质粘土 夹砂质粉土 砂质粉土 2.90 35.6 18.6 0.983 13.4 12.1 4.45 20.1 13.8 80 ③-1 3.50 44.7 17.9 1.20 13.7 1.81 2.93 16.8 14.9 70 ③-2 5.30 28.0 19.3 0.801 11.4 1.46 8.4 11.0 31.7 100 7 ③-3 7.70 46.7 17.5 1.28 15.3 1.66 2.94 15.8 10.8 65 ④ 15.8 47.4 17.6 1.28 16.2 1.61 2.66 16.1 10.9 65 ⑥-1 19.1 24.8 19.9 0.708 15.7 0.22 7.14 44.8 21.3 170 8 ⑥-2 20.8 27.0 32.4 31.0 18.8 19.0 0.90 0.872 11.2 1.37 6.76 7.92 12.6 11.0 28.4 31.6 120 130 11 15 ⑦ ⑧-1 粉质粘土 粉质粘土 夹粉砂 粉砂夹粘土 39.2 37.3 18.4 0.994 14.1 1.30 4.23 21.7 16.2 80 ⑧-2 47.6 31.6 18.5 0.933 11.9 1.20 5.30 17.0 22.5 11 ⑨ 28.2 19.0 0.828 11.0 1.00 7.95 14.5 28.5 35
6．长螺纹钻孔灌注桩在上海世博村I地块的应用
上海世博会是世界瞩目的重大工程，世博项目的设计具有时代性、榜样性。所以在世博建设中推进新技术、新理念是众望所归的大事，是社会发展的需要，是一种社会的责任。长螺纹钻孔灌注桩在世博村I地块的应用研究，已经纳入上海世博土地控股有限公司的“智慧工程”。
因为降低建设成本、注重环保是世博项目实施中一直奉行的原则。根据资料统计，工程建设中100%的土建投资都依据施工图，80%的投资在设计方案阶段所决定。而在上海地区，土建投资的30%左右是在基础上。所以要想控制投资，重点要抓设计。要想节约投资，基础设计（桩基设计）是重中之重。
而长螺纹钻孔灌注桩由于其造价低、施工方便、无泥浆排放、无余土外运、噪音低等特点，通过在世博村I地块的应用，证明了长螺纹桩的技术可靠性，并取得了显著的经济效益
6.1 工程概况
6.1.1 建筑物概况
世博村Ⅰ地块位于世博村生活区的东端，沂南路以南，世博村以东。Ⅰ地块南北长243m，北侧东西宽56m，南侧东西宽105m。Ⅰ地块项目为世博村配套新建建筑，主要功能有商场、餐饮、地下车库及附属配套设施。
世博村Ⅰ地块建筑分为A段、B段两块，基础形式互相独立，中间用连廊连接。这两栋建筑主要用于餐饮、商业，上部三层，框架结构，地下一层，桩筏基础。A、B两段基础埋深为5.6m，局部为4.4～6.6m，筏板厚度均为1.0m。
Ⅰ地块建筑分为A段和B段两块，A、B段之间有一根原水管道，原水管直径为3.0m，顶部埋深为20.0m，底部埋深为23.0m，原水管走向与A、B两段地基础边线走线平行，A、B两段基础边线距离原水管道中心线为10.4m。由于原水保护管线从用地中部穿过，将Ⅰ地块建筑分为A、B段两部分，通过2~3层的连廊将两部分连接为一个整体。 6.1.2 世博村I地块项目桩基础工程概况 6.1.2.1桩基础原设计方案
世博村I地块建筑分为A区和B区两块，基础相互独立。根据本工程的地下室埋深及岩土工程勘察资料所描述的地质情况，同时考虑拟建场地有深埋市政管道穿过，为避
免挤土效应，虑拟建场原考虑采用钻孔灌注桩加厚板型式的桩筏基础，桩径为Φ600，桩长约为30m，持力层为草黄色砂质粉土层，桩端进入持力层约1m，设计值为1670KN。A区布桩共167根，B区布桩共450根。
6.1.2.2长螺纹钻孔灌注桩基础设计方案
世博村I地块桩基础工程采用长螺纹钻孔灌注桩，A区布桩110根，B区布桩675根。桩径为Φ550*377（螺牙外径为550mm，螺杆直径为377mm，螺牙间距为440mm），桩长为22..5m，单桩竖向承载力设计值1400KN，桩端持力层为暗绿色粘土层。
6.2桩基沉降计算
计算方法：按《上海市标准地基基础设计规范》（DGJ08-11-1999）中的计算公式。 计算荷载：西区189.88KN/根，东区214.5KN/根。 场地分区：考虑常规区域和古河道区域两个地质区。 计算结果：最大沉降量为1.85cm（西区）和2.2cm（东区）。
6.3对原水管道影响分析
本次数值模拟采用大型岩石工程专业有限元软件Plaxis进行计算分析，以得出沉降对原水管道附加变形的影响。本次分析计算模型中包含了土体、基础筏板，工程桩原水管道等结构。东西两块建筑对原水管道的影响主要为产生竖向位移，经计算，东西两块建筑长期沉降将使原水管道产生的最大沉降影响值为9.7mm。
6.4试成桩测试
由武汉丰达地质工程有限公司上海分公司，武汉汉平岩土工程有限公司进行现场试成桩。在试成桩过程中，由上海申元岩土工程有限公司对“单桩承载力”、“成桩对周边环境的影响”进行测试，采用了桩身钢筋应力计，小应变、静荷载、埋设空隙水压力计、测斜管等技术手段全面进行跟踪测试。根据测试数据，长螺纹钻孔灌注桩满足在世博村I地块的设计要求。
6.5长螺纹钻孔灌注桩经济性比较
根据本工程长螺纹钻孔灌注桩的布置，共布置了Φ550×25m螺纹桩抗压桩785根，综合总造价为295万元，按容许承载力计算每10KN造价为39.4元。原设计Φ600×30m钻孔灌注桩，综合总造价为471万元，按容许承载力计算每10KN的造价为58.7元。
假设扩初桩长优化到20.4m，选用Φ600×20.4m钻孔灌注桩，单桩极限承载力为1400KN，布桩数和长螺纹钻孔灌注桩一样，则综合总造价为487万元，按容许承载力
计算每10KN的造价为73.2元。
长螺纹钻孔灌注桩比扩初设计节约471-295=176万元，比例为37.4%。
6.6相关单位
建设单位：上海世博土地控股有限公司 设计管理：现代集团上海现代工程咨询有限公司 设计单位：北京建筑设计研究院
桩基单位：武汉丰达地质工程有限公司上海分公司 武汉汉平岩土工程有限公司
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