近些年，螺杆桩机在工程施工领域初步应用。原理上，它与沉管预制桩和钻孔灌注桩这些桩机一致的条件下，投入资金会比较少。可是目前螺杆桩成桩的基础设备不足加上各种复杂地理状况，螺杆桩机的使用范围很小。要满足螺杆桩机基础装置设备，必须要让螺杆桩机提升设置的上下速度和钻头旋转运行速度相符，这样，螺纹装置就不会遭损坏而不能成桩运行。经过各种试验，螺杆桩机使用后均匀成型好，能够很好地促进螺杆桩机工作的改进。

 

　　1螺杆桩的形成机理

 

　　螺杆桩机由很多设备组成，包括钢构平台、电控系统、立柱支撑、以及加压提升、行走、动力工作设备等。螺杆桩机自带自控装置，其与众不同的螺纹钻杆被螺杆桩机依照立体竖直角度和固定好的旋转频率钻探进足够的装置设计整体高度，然后在土方里慢慢产生出螺纹来。在向上提钻时，只有螺纹杆的旋转速度和上升速度被很好地加以控制，并且高压混凝土泵运输已经制作好的混凝土，经过空心螺纹钻杆的连接，从钻头中泵出来，之后立即充满了钻杆缝隙。当旋转速度和上升的速度再也不在一个频率上时，表示出钻杆已经到达了相当的一些高度和深度。这时，螺杆不再行走原来的路线，而是选择拿去所有上面已经混压成的土层，螺杆就产生了，之后孔中混凝土被钢筋笼振进，螺杆桩就形成了。

 

　　2螺杆桩机加压提升装置的制作

 

　　螺杆桩机加压提升装置的制作，应该更好地结合目前已经产生时效的一些研究理论方法与实践。螺杆桩是挤压桩的一个组成成分。它的土层没必要取掉，而是采用加压同时给予钻入并且在提升时从反面旋出之后产生螺纹，这类似于机加工中的有关攻丝原理。钻头被卷进土层中和螺牙的完好无损，甚至选择桩机卷扬机，固定好提升力和加压力才是重中之重。

 

　　2.1提升力

 

　　以某工地的施工实例谈谈。螺杆桩机制作要求钻孔深20m，螺纹在土层中形成的钻头高度要以制作标高为主，螺杆机桩反过来运行后螺纹钻杆被提升，之后经由高压泵将混凝土运输至螺纹钻杆后从钻头泵出。当钻杆被升到-9.8m时，然后加速提钻到-7.3m，结束混凝土的输送。这样2.5m光杆、10.2m螺纹的螺杆桩就形成了。

 

　　钻杆的侧阻力以螺杆桩的侧阻力Qsk1的计算为依据，拔桩力=克服标高-9.8m至-7.3m螺杆桩的侧阻力。同样卷扬机的单绳最小拉力即：，卷扬机的单绳最大拉力即：。

 

　　2.2加压力

 

　　（1）竖向力；梯形螺旋叶片，将钻头探进土层时，钻杆的力量被土层瓦解为轴向和切向两个力度。只有将竖向力和合力距抵制住，钻杆才能被旋进土层。竖向力经由轴向分力形成，合力距经由切向分力形成。钻头加压力就是钻头、钻杆、动力头等装置与竖向力的重力和。卷扬机的最小或最大单绳拉力即为滑轮组除加压力的倍率。

 

　　转矩由螺旋叶片上表面的剪应力产生，、分别为在y和z方向的分力。竖向力即。螺旋旋转上升的角度即，即上表面的面积。因此，，。如图1螺旋叶片受力图。

 

　　同样的，叶片外面和下面的力为：，，；，，

 

　　。

 

　　施工时的最小竖向力即

 

　　（1）

 

　　（即外面面积，即下面表面积，即螺杆圆柱面积，即钻头下面表面积，即桩的承接力。）

 

　　（2）

 

　　（各个截面的中心到螺杆桩的距离即）

 

　　年土地抗剪强度：（3）

 

　　（、、、分别指的是桩测第i层土的最大抗剪度值、粘聚力、滑动法向应力、内部摩擦角。）

 

　　（2）最大竖向力；钻头钻杆上积聚的竖压力主要来自螺杆桩机加压设备的供给。这种力与钻孔灌注桩的竖向最大承接力标准数值方向相反可是大小相等，桩与土层的相互阻力和机械咬合力，决定了传统直线型钻孔灌注桩与螺杆桩的承接力。钻孔灌注桩和螺杆桩圆柱工作原理关系巨大，有些许本质规律可以比较。下面选择地质勘探中139号土层计算钻孔灌注桩的竖向最大承接力值。螺杆装螺纹一桩竖向承接力：

 

　　（4）

 

　　依据上面公式，饱和粘性土层中，依据α理论，得到：，由此，传统单向型灌注桩承接力和螺杆螺纹公式为：

 

　　（5）

 

　　其中α和设置方式、时效、桩别，土层种类等相关，硬质土层为高标准值，软质土层为低标准值。指土层没有排水时剪切的强度。指单向灌注桩的侧面阻力。

 

　　根据高工地土层质量情况α为0.8，所以，螺杆桩为5.5m长时其竖向压力为

 

　　因此卷扬机的单绳极限提升力为

 

　　（3）最小竖向力；如某小区准备筹建11层13栋、16层9栋的住宅楼，分析知，该地理地貌为黄河冲积平原，桩顶部高度1米，持力层放在第九层，桩底部高度-19米，桩的长度为20米，桩直径0.5米。通过钻头钻尖高度和5.5的长度以及黏聚力计算最小竖向力和转炬。法向应力值，由《土工试验方法标准》100到400四层来计算。内摩擦角值和黏聚力值由分层土工试验成果表确定，因为桩尖的地方钻头的功能，所以，在实际施工时，一些土层会减掉，从而引起了周围土层的松动，其抗剪力也削弱了。所以就认为抗剪力沿着桩的长度遍布周围。下面我们以土层中磨角比较大些的为例，总结必要的变量参数、螺纹叶片面积准确计算，通过上面3个公式计算得知土层在钻尖位置的竖向压力和值是499.1kN，钻头+钻杆+动力头的重量=145.6kN。设备的竖向力为：

 

　　卷扬机的单绳最小拉力，是6倍率的加压钢丝绳。

 

　　（1）螺纹叶片钻杆长度的计算；由上面的公式（1）（2）得知，竖向加压力和转矩以及桩横截面的面积成正比例关系，直径相对固定，那么，长度也就跟随直径固定。当钻杆长度缩小一半后，竖向力即转矩也相应缩减了一半，极大降低了生产成本。配有螺旋叶片长度的加长版钻杆，可以避免土层出现反弹，使成孔直径值测量准确性得到巩固。相对上面的硬质土层，在软土层，比如高塑形力的淤泥粉状质地的粘土，最好的办法是将螺旋叶片覆盖所有钻杆体。此时，会出现装备制造成本较高，设计准确性高和积聚的公差较大的情况。应用纺锤钻头，当，竖向力和转矩最小。因此，按照当地实际地理情况计算钻杆长度，以1.5米到2米为宜。

 

　　3螺杆桩机加压提升装置实际试验

 

　　将100kN拉力的传感器安装在加压钢丝绳顶端，由此，钻头上竖向力指数值受钻孔卷扬机的钢丝绳结果，能够准确的反映装置的制作。工程的第一第二期施工时，该桩机能够配合两千多的螺杆装进行工程施工，使拉力表在0到100KN浮动。

 

　　4结语

 

　　钻头受到卷扬机的钢丝绳的最大拉力符合最大值和最小值的界限。实际的竖向力范围小于101.52KN，所以理论和实际的计算接近一致。上海世博会工程螺杆桩机上采用了此种加压提升设备，在软土层的实际施工中收获不小。以螺杆桩机有关的承接力公式的运用，制造出的螺杆桩机加压提升设备，能够被多种施工场合运用，对螺杆桩机设备的制作具有理论指导意义。

 

　　参考文献

 

　　[1]郭海艳.JUS180履带式螺杆桩机桩架的设计[J].建筑机械化，2014（3）：51-54.

 

　　[2]孙君.螺杆桩机的钻具结构分析[J].硅谷.2014，（3）：147-148.

 

　　[3]江峰，朱小民，陈恺恺.螺杆桩机牵引卷扬液压系统初探[J].液压气动与密封，2013（12）：58-60.

 

　　[4]郭海艳.一种新型塔架伸缩式履带螺杆桩机[J].中国科技纵横.2013（22）：124.

 

　　[5]孙文，于兆水，姜超.螺杆桩机加压提升装置的设计[J].建筑机械：上半月，2012（11）：112-116.

 

　　[6]栾进文，吴明臣，于兆水.螺杆桩机提升及加压装置的研究[J].建筑机械化，2013（5）：64-65.