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高层建筑地下室旋动扭压预应力螺旋抗浮管桩施工工法

1.前言

高层建筑因地下工程开挖深度较大，常出现地下水位高于地下室

底板标高情况，因此需采用抗浮桩防止建筑整体上浮与局部结构损

坏，目前建筑抗浮桩施工常采用扩底灌注桩、预应力管桩、螺旋桩。

扩底灌注桩需更换扩底钻头，且难以在地下水位以下的持力层成

孔，桩底残渣无法彻底清理，施工工序繁杂，抗浮桩成桩效率难以保

证；预应力管桩施工会对周围环境产生较大的振动与噪声，且长桩焊

接连接质量难以把控，成桩费用较高；螺旋桩非同步钻进易扰动破坏

螺牙间土体，下钻过程桩身易倾斜，单桩承载力难以保障。

针对上述问题，我司将螺旋桩施工工艺与预应力管桩施工工艺进

行结合，创新性地采用预应力螺旋管桩进行高层建筑地下室抗浮桩施

工，通过改进的旋挖钻机、桩两端的预留键槽、六边形咬合钻杆、变

径钻头等改进设备，将螺旋管桩稳定快速地扭压入土体，形成了一种

高层建筑地下室旋动扭压预应力螺旋抗浮管桩施工技术，整个施工过

程无噪声、无振动、无污染，施工效率高，通过桩土之间侧摩阻力和

螺纹与土之间的咬合力为高层建筑地下室提供抗承载力，与传统抗浮

桩工艺相比，成桩承载力、刚度、施工效率大幅提升，经济、效益、

环保效益显著，具有广泛的推广应用价值。

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我司于年月日已将该技术形成为企业级施工工法“高

层建筑地下室旋动扭压预应力螺旋抗浮管桩施工工法”，并成功应用

于嘉兴嘉熠置业有限公司港建大厦项目、嘉兴市南湖渔里未来社区建

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设项目一期（南号地块）住宅、，通道项目。工法

关键技术经过浙江省科技信息研究院进行科技查新（查新报告编号：

202433B2106811），相关技术特征，在所检文献中未见具体述及，在

所检国家级工法、浙江省省级工法及其他省部级工法中未见报道。

2.工法特点

2.0.1采用旋挖钻机将螺旋管桩扭压入土体，管桩螺旋外径与土体紧

密咬合，形成“螺丝钉”状抗浮结构，与外径等于螺旋芯杆外径的管

桩相比，成桩的抗拔极限承载力提升了约43%，桩土之间侧摩阻力提

升了约42%。

2.0.2采用嵌配式六边形咬合钻杆卡在桩顶和桩底的预留键槽，通过

销钉紧密连接，使得钻机对螺旋管桩的扭矩均匀分布，避免应力集中

致使管桩破损。

2.0.3通过旋挖钻机带动变径螺旋钻头，快速破开土体，螺旋管桩扭

进阻力减小，实现高效率成桩。

2.0.4采用先张法预应力工艺制作螺旋管桩，桩身抗扭、抗弯强度高，

刚度大，成桩过程无噪声、无振动、无污染，机械化作业施工，不受

地层限制，施工速度快，施工成本低。

3.适用范围

本工法适用于建筑地下结构抗浮施工，尤其适用于地下水位高、

基础埋深大的高层建筑地下室抗浮桩施工。

4.工艺原理

4.0.1预应力螺旋管桩桩身由芯杆（空心圆柱）和外圈螺纹组成，采

用先张法预应力工艺，经高速离心、蒸汽养护、高压养护等关键工序

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形成单节桩长的预应力螺旋管桩，抗扭、抗弯强度高。

图4.0.1预应力螺旋管桩结构简图

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注：螺纹间距；螺纹宽度；螺纹外缘厚度；螺旋盖章外径；芯杆外径；

d-芯杆内径

4.0.2预应力螺旋管桩采用改进的旋挖钻机作为成桩施工的主要机具，

为螺旋管桩成桩施工提供充沛动力，并加装钻机缆绳连接件和动力头

连接件，实现螺旋管桩的快速吊运、定位、连接、成桩。

图4.0.2钻机缆绳连接件和动力头连接件

4.0.3通过将旋挖钻机的原钻杆替换为嵌配式六边形咬合钻杆，钻杆

外缘均匀分布三个卡健，通过销钉紧密连接；螺旋管桩桩顶和桩底设

置三个均匀分布的预留键槽；将六边形咬合