鋼螺旋樁是目前運用最為廣泛的一種螺旋樁。鋼螺旋樁在其技術指標上和經濟性上來說，都是非常適用於實際生產的，可以建議推廣使用。鋼螺旋樁有圓柱體的空心樁，也有圓形或多角形的實體樁。
基本介紹
- 中文名：鋼螺旋樁
- 外文名：Steel spiral pile
- 運用領域：土木工程
- 運用場合：橋樑打樁
概念,空心樁和實體樁,常備式鋼套管,組成,套管安裝與螺旋樁上工序,拔套管,螺旋樁的靜載試驗,
概念
鋼螺旋樁分為圓柱體的空心樁和圓形或多角形的實體樁。鋼螺旋樁強度性能優良，經濟耐用，是目前廣泛使用的一種螺旋樁。此螺旋樁長用於橋樑的加固和固定。
空心樁和實體樁
鋼筋混凝土的空心管節是以通過樁身內部的特製鋼鉤擰轉的。而絞盤的扭轉力矩則在旋葉的水平傳遞於樁上。
為了增加樁身的強度，空心的管節必須以預應力鋼筋混凝土製成。由於製造和擰轉的複雜困難，因而空心鋼筋混凝土螺旋樁至今尚未使用。
實體截面的鋼筋混凝土螺旋樁，其結構較為簡單，這種樁是以高強度的普通混凝土製成，混凝土的等級為300~400公斤/公分2，而以套於螺旋樁上的常備式鋼套管進行擰轉。
這種類型的鋼筋混凝土螺旋樁是在1951~1952年修建某座橋樑時，策—次使用的。樁身直徑約為500公厘，是用300級混凝土製成。樁靴由鑄鐵製成。其旋葉直徑為1.5公尺。樁的下沉深度約為8公尺。在土壤中下沉的平均速度在了7~8公尺/小時之間。下沉—根長8.5~9公尺的螺旋樁的全部時間，包括一切準備工作在內，不到4小時。
在另一座橋樑上，亦系採用這樣的鋼筋混凝土螺旋樁，其下沉深度大於17公尺。樁身為8角形實體截面，其外圓直徑為4.50公厘。混凝土為300級。樁靴由鋼料製成，其旋葉為三角形截面。旋葉直徑為1.4公尺。所有螺旋樁均以不同速度，按5：1至5.5：1的斜度下沉土中。擰樁的最大速變達13~13.5公尺/小時。最小速度；只有一枚樁是這樣的速度，約為3公尺/小時。平均的下沉速度達7.6公尺/小時。這兩座橋樑所用的螺旋樁均是用中央科學研究院1945年式的絞盤擰入的。
這兩座橋樑的施工組織是大致相同的。每根樁所用的扭轉力矩達30~35噸/公尺，是由絞盤通過常備式鋪套管而傳遞至樁靴。當樁靴和樁身下沉之後，將常備式鋼套管由土壤中拔出，作為下次擰樁之用。
常備式鋼套管
組成
鋼套管的下部，沿其外周作成4個擋頭(普通是把鋼套管下瑞的管壁切成高15~20公分的缺口，以未切掉的管壁作為擋頭)，在樁頭—七再加焊鋼鈑加強之。
當鋼套管旋轉時，擋頭頂於管靴的鋼管表面所作成的相應擋頭，因而使管靴和旋葉旋轉(圖1)。
圖1
圖1套管安裝與螺旋樁上工序
常備式鋼套管以水平位置套於鋼筋混凝土螺旋樁樁身上，最為方便。這項工作程式可按兩種方法進行：1)利用絞車將鋼套管順著特製的贗架套於螺旋樁上。2)以相應起重量的任意可移動的吊機，將螺旋樁按著傾斜的方向插入鋼套管內。
管靴與鋼筋混凝土樁身的連線，可將樁身下端的混凝土灌注於樁管靴內部出方法，而預先連線起來，或在基坑中，將樁身及常備式鋼套管直接伸入管靴內進行連線，後一種方法，管靴的內部須灌滿水泥漿，當把樁身掃入管靴中時，椿身與管靴之間的空隙即可用水泥漿完疊填滿。
在土壤中將固定有管靴的鋼筋混凝土螺旋樁下沉後，拔出常備式鋼套管，該鋼套管可用於下沉下一根螺旋樁。
拔套管
拔鋼套管這項工作並不特別複雜，是按兩個步驟進行拔出的。首先將鋼套管在其擋頭的空隙範圍內，向左右旋轉，即是在管靴擋頭之間轉動。同時將其向上拔起。當鋼套管拔出管靴擋頭以上時，旋轉的幅度可以增加，但其轉動範圍，應避免吊套管的鋼絲繩有過大的賂擰轉。如鋼套管絞式地懸掛在吊帆上時，則可向一個方向轉動(向擰樁的反方向轉動)，這樣拔鋼套管的進度可能稍緩。向反方向轉動拔鋼套管時，僅在起初；幾公尺阻力較大，須予克服。隨後阻力即行減少，當接近地面時，一般可不轉動，鋼套管用吊機的力量即可很容易地拔出。
螺旋樁的靜載試驗
螺旋樁的理論承載能力，在實際工程施工時必須進行檢查。
這種檢查，對與螺旋樁來說有重大意義，因為螺旋樁承載力的計算公式，其所求出的數值是近似數值。在這些公式中所列的個別係數和參數，並非永遠都是正確的。
螺旋樁的承載力與擰樁最後階段的扭轉力矩是直線關係。最後階段扭轉力矩越大，則螺旋樁的承載力亦越大。但是，在這兩個數值之間，至今還沒有規定出任何的理論關係，因而，實際上就不可能用扭轉力矩來求出螺旋樁的承載力。
如此，螺旋樁的承載力還是用靜載試驗作為基本儉查。螺旋樁的容許承讖力，是採用靜載試驗所求得的土壤極限應力的一部份的：
σ容許=σ極限/K
式中：
K——安全係數，一般採用2。
如承台中的樁數不多，對於建築物來說，它的穩定性要此承台中樁數多的，少的多。承台中樁數越多，則在各樁之間的荷載也越容易均勻分布，這是顯而易見的。
根據這一點可以得出這樣的意見，即螺旋樁(其在橋墩中的根數較打入的基樁少的多)應按橋墩中的根數再加列安全係數。
如每個橋墩螺旋樁的根數由4根至8根時(在擰螺旋樁的工程經驗中；時常遇到這種情形)，這個係數在I.35~1.50之間，即是總的安全係數由2增加到3了。
但是，對與螺旋樁來說，加列補充的安全係數，並沒有充分出理由，與其他類型的樁基礎相比，反到把它作成丁不利的條件。
工程經驗中表明，安全係數2，雖在最不利的條件下，對於任意類型的樁來說，亦足能保證建築物的安全。
因而對於螺旋樁來說，沒有增加安疊係數的必要，實際上，所採用計算螺旋樁的方法，其安全係數雖然不再加列補充安全係數，也足夠大了。
在許多橋樑所進行的螺旋樁靜載試驗，其結果見圖2，該圖所列的材料是在五座橋樑試驗12根螺旋樁的資料。
圖2
圖2