CN102080373A - 用ddc桩和桩基础联合处理黄土地基湿陷性的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用DDC桩和桩基础联合处理黄土地基湿陷性的施工方法，该方法首先采用DDC桩法对具有湿陷性的黄土场地进行地基处理；然后，在现场采集原状土，按规范进行室内试验，测得桩间土挤密系数、DDC桩桩体压实系数，并进行湿陷性评价，若三项指标中有不满足设计要求时，则进行DDC桩补桩施工，直至满足设计要求；然后按照桩基础法进行灌注桩的施工。该方法具有经济环保、处理深度大、处理效果好、承载潜力大、抵御复杂荷载能力强等优势。运用该方法能够消除深厚湿陷性黄土场地的湿陷性，能够满足上部高重结构对地基承载力及沉降要求。

Description

用DDC桩和桩基础联合处理黄土地基湿陷性的施工方法

技术领域

本发明涉及建筑地基处理领域，具体为一种采用DDC桩和桩基础联合处理黄土地基湿陷性的施工方法。

背景技术

在西北、华北地区常会遇到黄土地基处理问题，通常包括低湿度湿陷性黄土以消除或减小湿陷变形危害为主要目的，同时需提高地基承载力的地基处理问题，以及高湿度软弱黄土（尤其是饱和黄土，多由湿陷性黄土饱水转化而成，饱和度S_r﹥80%）以提高地基承载力、减少有害压缩变形为目的的地基处理问题。由于后者的工程特性多与一般粘性土类似，主要应考虑地基的压缩变形，可按软弱粘性土对待，而前者则主要应考虑地基受水浸湿后的湿陷变形。

传统的湿陷性黄土地基的处理方法主要有以下方法：

（1）垫层，（2）重锤表层夯实，（3）强夯，（4）挤密桩，（5）化学加固，（6）预浸水，（7）桩基础。

以上对湿陷性黄土地基的处理方法中，方法（1）和方法（2）处理深度浅，不宜用于湿陷性黄土深厚的场地；方法（3）对环境的负面影响大，不宜在已有建筑物周围及市区使用；方法（4）所用填料单一，且对桩间土的挤密效果不理想，仅能有限的消除地基湿陷性；方法（5） 处理费用昂贵，一般不予采用；方法（6）浸水时场地周围地表下沉开裂，并容易造成“跑水”穿洞，影响周围建筑物的安全；方法（7）在处理深厚湿陷性黄土地区，尤其在自重湿陷性黄土场地，为克服负摩擦力带来的不利影响，所需桩较长，经济性差。

以上针对湿陷性黄土地基的处理方法中，尤其在已有建筑物（构筑物）附近的自重湿陷性黄土深厚的场地，尚无经济有效的地基处理方法能够满足高层建筑物（高耸构筑物）对地基承载力及沉降量的要求，因此，寻找一种新的湿陷性黄土地基的处理方法是本领域技术人员关注的热点。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺点或不足，本发明的目的在于提供一种采用DDC桩和桩基础联合处理黄土地基湿陷性的施工方法。

为了实现上述任务，本发明通过以下的技术方案得以实现：

一种采用DDC桩和桩基础联合处理黄土地基湿陷性的施工方法，其特征在于，该方法首先采用DDC桩法对具有湿陷性的黄土场地进行地基处理；然后，在现场采集原状土，按规范进行室内试验，测得桩间土挤密系数、DDC桩桩体压实系数，并进行湿陷性评价，若三项指标中有不满足设计规范时，则进行DDC桩的补桩施工，直至满足设计要求；然后按照桩基础法进行灌注桩的施工。

其具体施工的步骤如下：

步骤一，核查地质资料，结合设计参数，选择合适的成孔施工机械；

步骤二，平整场地，清除地上障碍物，标记处理场地范围内的地下构造物及管线，保持场地平整；

步骤三，测量放线，定出控制轴线、打桩场地边线并标识；

步骤四，应用选定的成孔施工机械下钻至设计初始深度，孔底空夯3击，落距5m，测量桩孔深是否达到设计要求，若没达到设计要求则继续夯击，直至桩孔深达到设计深度；

分层填料，用标准料斗或运料车将拌和好的填料分层填入桩孔，锤的质量、锤长、落距在确定的情况下，用柱锤夯实形成桩体；每个桩孔应夯填至桩顶设计标高以上至少0.5m；其中，成孔及填料夯实的施工顺序间隔进行；

步骤五，成孔施工机械移位，重复步骤四，直至DDC桩全部完成；

步骤六，开挖探井采集DDC桩的桩身填料试样和桩间土试样，做室内常规土工试验，具体要求如下：

（1）按规范取桩间土及DDC桩的桩身填料试样若干，做室内常规土工试验，其结果应满足桩间土的挤密系数不小于0.93，DDC桩的桩身的压密系数不小于0.97；

（2）湿陷性评价，在场地上开挖探井采集三DDC桩形心处桩间土的不扰动土试样，进行室内常规土工试验，根据室内试验结果，判定湿陷性的消除程度是否满足设计要求；若以上各指标已满足设计要求则按桩基础法进行灌注桩的施工；否则进行DDC桩的补桩施工；

步骤七，在进行灌注桩施工之前，采用100厚C15混凝土对已进行DDC桩的地面进行硬化处理；

步骤八，灌注桩的桩位定位采用全站仪利用指定的轴线交点作控制点，采用极坐标法进行放样，灌注桩的桩位方向距离误差不小于5mm，并用长钉对桩位进行一一标记；

步骤九，钻孔机就位，并保持钻孔机平稳，不发生倾斜、位移；

步骤十，调直钻孔机架挺杆，用对位圈对好灌注桩位，开动钻孔机钻进、出土，达到控制深度后，在孔底处进行空转清土后停钻、提钻；成孔质量保证措施是：

1）用测深绳/锤测孔深及虚土厚度不应超过100mm；

2）保持孔内泥浆液面的高度防止缩孔、塌孔；

步骤十一，移动钻孔机到下一灌注桩位，重复步骤九和步骤十，直至所有灌注桩的成孔施工完成；

步骤十二，将事先制作的钢筋笼吊放至灌注桩的成孔内，钢筋笼放入前绑好砂浆垫块或塑料卡，吊放钢筋笼时，要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁；钢筋笼放到设计位置时，应立即固定；在两段钢筋笼之间的连接处进行焊接，以确保钢筋笼的位置正确，保证保护层厚度符合要求；

步骤十三，用放溜筒水下进行灌注桩的混凝土浇筑，在放溜筒前再次检查和测量钻孔内虚土的厚度，达到设计要求时进行，混凝土浇筑采用连续进行，混凝土浇筑到灌注桩的桩顶时，应适当超过灌注桩的桩顶设计标高，以保证在凿除浮浆后，灌注桩的桩顶标高符合设计要求。同时，制作同一配合比的试块，每班不得少于一组；

步骤十四，重复步骤十二和步骤十三，连续完成各个灌注桩的施工。

采用本发明的方法能有效解决已有建筑物（构筑物）附近、深厚湿陷性黄土场地上的高层建筑物（高耸构筑物）对地基承载力、沉降量、环境影响等方面要求苛刻的问题。

附图说明

图1是DDC桩平面布置示意图；

图2是地基处理剖面示意图。

下面参照附图和实施例对本发明进行详细说明。

具体实施方式

孔内深层强夯法（down-hole dynamic compaction，简称DDC）法，是一种深层地基处理方法，该方法先成孔至预定深度，然后至下而上分层填料强夯或边凭填料边强夯，形成高承载力的密实桩体和强力挤密的桩间土，该方法适应性强、处理深度大、处理效果好、绿色环保、对环境影响小、经济效益好等优点，近年来被逐渐人们所认识，且处理效果良好。本发明将孔内深层强夯法引入桩基础方法中，对黄土地基湿陷性进行处理，经实践证明，得到了满意的效果。

本发明中桩基础型式视具体要求，可以采取桩—柱基础、桩—梁基础、桩—墙基础、桩—筏基础、桩—箱基础等，相应布桩方式可采用柱下布桩、墙下布桩、满堂布桩、局部满堂布桩等方式。

参见图1和2，本发明采用DDC桩和桩基础联合处理黄土地基湿陷性的施工方法，具体包括下列步骤：

一、DDC桩1的施工：

步骤一，核查地质资料，结合设计参数，选择合适的施工机械（如机械洛阳铲或长螺旋钻机等）；

步骤二，平整场地。清除地上障碍物，标记处理场地范围内地下构造物及管线，保持场地平整；

步骤三，测量放线，定出控制轴线、DDC桩1的孔位和直径（d）及其两孔之间的距离（L），打桩场地边线并标识；

步骤四，钻孔、孔内填料、夯击成桩：

应用选定的机具成孔达设计孔径，下钻至设计初始深度；孔底空夯3击，落距5m，测量孔深是否达到设计要求，若没达到设计要求则继续夯击。直至孔深达到设计深度后，采用分层填料夯实，填料用标准料斗或运料车将拌和好的填料（不可选用砖块、毛石、混凝土块等大块坚硬材料作为填料）分层填入桩孔，用柱锤夯实形成桩体。锤的质量、锤长、落距在确定的情况下，通过工艺试验确定分层填料量、夯击次数。每个桩孔应夯填至桩顶设计标高以上至少0.5m；

步骤五，成孔施工机械移位，重复步骤四直至DDC桩全部完成；由于柱锤冲扩法施工夯击能量大，易发生地面隆起，造成表层土出现松动，从而降低处理效果，因此成孔及填料夯实的施工顺序宜间隔进行；

步骤六，开挖探井采集DDC桩1的桩身填料试样和桩间土4（上部具有湿陷性的土体）试样，做室内常规土工试验。具体要求如下：

（1）按规范取桩间土4及DDC桩1桩身填料试样若干，做室内常规土工试验，其结果应满足桩间土4挤密系数不小于0.93，DDC桩1桩身压密系数不小于0.97。

（2）湿陷性评价，在场地上开挖探井采集三桩形心处桩间土1的不扰动土试样，进行室内常规土工试验，根据室内试验结果，判定湿陷性的消除程度是否满足设计要求。若以上各指标已满足设计要求则按桩基础法进行钢筋混凝土钻孔灌注桩2的施工；否则进行DDC桩1补桩施工。

二、钻孔灌注桩2的施工

步骤七，在进行钻孔灌注桩施工之前，采用100厚C15混凝土对已进行DDC桩的地面进行硬化处理；

步骤八，灌注桩2桩位定位：

施工前，采用全站仪利用指定的轴线交点作控制点，采用极坐标法进行放样，桩位方向距离误差不小于5㎜，并用长钉对桩位进行一一标记；

步骤九，钻孔机就位，钻孔机就位时，必须保持平稳，不发生倾斜、位移；

步骤十，钻孔，调直钻孔机架挺杆，对好桩位（用对位圈），开动机器钻进、出土，达到控制深度后停钻、提钻；

孔底清理：钻到预定的深度后，必须在孔底处进行空转清土，然后停止转动，提钻杆，不得曲转钻杆。孔底的虚土厚度超过质量标准时，要分析原因，采取措施进行处理。进钻过程中散落在地而上的土，必须随时清除运走。成孔质量保证措施是：

（1）钻深测定，用测深绳（锤）测孔深及虚土厚度。虚土厚度一般不应超过100mm。

（2）孔径控制，保持孔内泥浆液面的高度防止缩孔、塌孔；

步骤十一，移动钻孔机到下一灌注桩位，重复步骤九和步骤十，直至所有灌注桩的成孔施工完成；

步骤十二，将事先制作的钢筋笼吊放至灌注桩的成孔内，钢筋笼放入前应先绑好砂浆垫块（或塑料卡）。吊放钢筋笼时，要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁。钢筋笼放到设计位置时，应立即固定。两段钢筋笼连接处，应采取焊接，以确保钢筋的位置正确，保证保护层厚度符合要求；

步骤十三，用放溜筒水下进行灌注桩的混凝土浇筑，在放溜筒前应再次检查和测量钻孔内虚土的厚度。浇筑混凝土时应连续进行。混凝土浇筑到桩顶时，应适当超过灌注桩2桩顶设计标高，以保证在凿除浮浆后，桩顶标高符合设计要求。同时，制作同一配合比的试块，每班不得少于一组；

步骤十四，重复步骤十二和步骤十三，连续完成各个灌注桩的施工。

三、冬、雨期施工注意事项：

（1）冬期当温度低于0℃以下浇筑棍凝土时，应采取加热保温措施。浇筑时，混凝土的温度按冬施工方案规定执行。在桩顶未达到设计强度50%以前不得受冻；当气温尚于30℃时应根据具体情况对混凝土采取缓凝措施。

（2）雨期严格坚持随钻随浇筑混凝土的规定，以防成孔后灌水造成塌孔。雨天不能进行钻孔施工。现场必须有排水的各种措施，防止地面水流入槽内，造成边坡塌方或基土沉陷、钻孔机倾斜等。

上面以举例方式对本发明进行了具体说明，但本发明不限于上述具体实施例。如桩型也可选用预制钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩、钻（冲）孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、钢管桩以及其它桩型。

以下是发明人给出的具体填料数据：

下面是对本发明的原理进行说明。

孔内深层强夯法（DDC法），通过对孔内填料进行强夯，迫使填料侧向挤出，使桩周一定范围内的土体受到挤压、扰动和重塑，同时夯击产生的巨大振动能量所带来的波和动应力反复作用，迫使土骨架产生塑性变形，从而提高土的密实度和抗剪强度，改善土的变形特性。在湿陷性黄土地区，通过DDC法处理的地基在改善土体物理性状的同时能够有效消除湿陷性。然后，在形成的DDC桩复合地基上进行桩基础的设计与施工，因地基湿陷性的消除，解决了上部地基土体湿陷性带来的桩侧负摩阻力的负面影响问题，故桩基础可按不考虑负摩擦力的常规桩基础进行设计，这样可有效缩短桩长，大幅提高经济效益。又因此类桩基础具有承载力大和抵御复杂荷载能力强的特点，所以，采用此类桩基础，并根据工程特点进行合理设计后，能够满足上部高重结构对基础的稳定性和差异沉降的要求。

Claims (4)

1.一种采用DDC桩和桩基础联合处理黄土地基湿陷性的施工方法，其特征在于，该方法首先采用DDC桩法对具有湿陷性的黄土场地进行地基处理；然后，在现场采集原状土，按规范进行室内试验，测得桩间土挤密系数、DDC桩桩体压实系数，并进行湿陷性评价，若三项指标中有不满足设计规范时，则进行DDC桩的补桩施工，直至满足设计要求；然后按照桩基础法进行灌注桩的施工。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，具体施工方法包括以下步骤：

步骤一，核查地质资料，结合设计参数，选择合适的成孔施工机械；

步骤二，平整场地，清除地上障碍物，标记处理场地范围内的地下构造物及管线，保持场地平整；

步骤三，测量放线，定出控制轴线、打桩场地边线并标识；

步骤四，应用选定的成孔施工机械下钻至设计初始深度，孔底空夯3击，落距5m，测量桩孔深是否达到设计要求，若没达到设计要求则继续夯击，直至桩孔深达到设计深度；

分层填料，填料用标准料斗或运料车将拌和好的填料分层填入桩孔，锤的质量、锤长、落距在确定的情况下，用柱锤夯实形成桩体；每个桩孔应夯填至桩顶设计标高以上至少0.5m；其中，成孔及填料夯实的施工顺序间隔进行；

步骤五，成孔施工机械移位，重复步骤四，直至DDC桩全部完成；

步骤六，开挖探井采集DDC桩的桩身填料试样和桩间土试样，做室内常规土工试验，具体要求如下：

（1）按规范取桩间土及DDC桩的桩身填料试样若干，做室内常规土工试验，其结果应满足桩间土的挤密系数不小于0.93，DDC桩的桩身的压密系数不小于0.97；

（2）湿陷性评价，在场地上开挖探井采集三DDC桩形心处桩间土的不扰动土试样，进行室内常规土工试验，根据室内试验结果，判定湿陷性的消除程度是否满足设计要求；若以上各指标已满足设计要求则按桩基础法进行灌注桩的施工；否则进行DDC桩的补桩施工；

步骤七，在进行灌注桩施工之前，采用100厚C15混凝土对已进行DDC桩的地面进行硬化处理；

步骤八，灌注桩的桩位定位采用全站仪利用指定的轴线交点作控制点，采用极坐标法进行放样，灌注桩的桩位方向距离误差不小于5mm，并用长钉对桩位进行一一标记；

步骤九，钻孔机就位，并保持钻孔机平稳，不发生倾斜、位移；

步骤十，调直钻孔机架挺杆，用对位圈对好灌注桩位，开动钻孔机钻进、出土，达到控制深度后，在孔底处进行空转清土后停钻、提钻；成孔质量保证措施是：

1）用测深绳/锤测孔深及虚土厚度不应超过100mm；

2）保持孔内泥浆液面的高度防止缩孔、塌孔；

步骤十一，移动钻孔机到下一灌注桩位，重复步骤九和步骤十，直至所有灌注桩的成孔施工完成；

步骤十二，将事先制作的钢筋笼吊放至灌注桩的成孔内，钢筋笼放入前绑好砂浆垫块或塑料卡，吊放钢筋笼时，要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁；钢筋笼放到设计位置时，应立即固定；在两段钢筋笼之间的连接处进行焊接，以确保钢筋笼的位置正确，保证保护层厚度符合要求；

步骤十三，用放溜筒水下进行灌注桩的混凝土浇筑，在放溜筒前再次检查和测量钻孔内虚土的厚度，达到设计要求时进行，混凝土浇筑采用连续进行，混凝土浇筑到灌注桩的桩顶时，应适当超过灌注桩的桩顶设计标高，以保证在凿除浮浆后，灌注桩的桩顶标高符合设计要求；

同时，制作同一配合比的试块，每班不得少于一组；

步骤十四，重复步骤十二和步骤十三，连续完成各个灌注桩的施工。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的DDC桩的填料不选用砖块、毛石、混凝土块或大块坚硬材料。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的灌注基础设计时，将DDC桩处理后的地基视为复合地基，且不考虑DDC桩的桩位布置，处理区土体物理力学指标采用平均值。

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