CN113653026A - 一种湿陷性黄土夹砂地质条件下强夯成孔的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种湿陷性黄土夹砂地质条件下强夯成孔的方法，包括：一、采用旋挖成孔机械在湿陷性黄土夹砂地质的地基上旋挖成孔，每次成孔深度为0.9m‑1.1m；二、向桩孔内填入含水率在10%‑15%的粘性土，并低落距夯击，使粘性土向孔壁四周扩散挤压，在桩孔内壁形成粘性土保护层；三、再采用旋挖成孔机械钻孔至砂层，再填入粘性土进行锤击，重复上述步骤至孔底设计标高；四、按自下而上分层填料强夯或边填料边强夯，形成孔内深层强夯复合地基。传统的孔内深层强夯成孔方法在湿陷性黄土夹砂地质条件下，前期一次旋挖成孔或后期强夯回填过程中极易塌孔，通过采用粘土护壁，在孔壁上形成一层粘土保护层并采用二次成孔的方法，有效的解决了成孔、成桩过程中的塌孔问题。
Description
技术领域
本发明涉及地基处理工程领域，具体涉及一种湿陷性黄土夹砂地质条件下强夯成孔的方法。
背景技术
孔内深层强夯桩法是目前处理湿陷性黄土的一种有效手段，但是在湿陷性黄土夹砂地质条件下，前期一次旋挖成孔或后期强夯回填过程中都极易塌孔，大大增加了施工的难度，从而导致费用增加及工期滞后。因为是湿陷性黄土，遇水沉陷，常规的泥浆护壁方法根本不能解决塌孔的问题，重新回填成孔，不仅会大大增加成本，造成工期延误，而且成孔的质量也是十分的不理想。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种湿陷性黄土夹砂地质条件下强夯成孔的方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种湿陷性黄土夹砂地质条件下强夯成孔的方法，包括：
步骤一：桩孔定位，采用旋挖成孔机械在湿陷性黄土夹砂地质的地基上钻桩孔，每次旋挖成孔深度为0.9m-1.1m；
步骤二：向桩孔内填入含水率（重量含水率）在10%-15%的粘性土，并采用孔内强夯机械低落距夯击，使粘性土向孔壁四周扩散挤压，在桩孔内壁形成粘性土保护层；
步骤三：再采用旋挖成孔机械钻孔至砂层，再填入粘性土进行锤击，重复上述步骤至孔底设计标高；
步骤四：按自下而上分层填料强夯或边填料边强夯，形成高承载力的密实桩体和强力挤密的桩间土，并形成孔内深层强夯复合地基。
作为优选，成孔机械采用旋挖钻孔机械及强夯成孔机械；
步骤一中，在桩孔定位时，设置桩轴线控制桩及水准点桩并对桩位进行编号，且进行复核，桩孔位置放线并钉标或撒石灰定位。
作为优选，步骤一和步骤三中钻孔时，成孔机械保持垂直稳定，场地承载力不低于120Kpa，垂直度偏差不大于孔深的2.5%，成孔中心偏差不超过桩径的1/4。
作为优选，上述步骤中钻孔以及成桩时，采用隔行隔列、间隔跳打的方法四遍成孔、成桩。
作为本案重要的技术方案，步骤四中，所述填料为水泥土按照设计体积比搅拌混合物，所述土料采用粉质粘土，该土料中有机质含量不超过5%，粒径不超过1/8桩孔直径；水泥土混合料中的土块均小于20mm，搅拌混合后的水泥土含量接近最优含水量，允许误差不大于±2%；
其中填料所采用的素土最优含水量根据以下公式计算：
W=W1/S；
式中： W—素土含水率（%）；
W1—水泥土要求含水率（%）；
S—水泥土中水泥所占比例；
根据上述公式，提前对素土料的含水率进行检测，从而对水泥土的含水率进行主动控制，若素土的含水率偏大时，可提前进行晾晒，不影响工期和水泥土的质量；若素土的含水率偏小，在水泥土搅拌机上安装简易洒水龙头以及在水泥土搅拌机的出料口安装简易的洒水装置，可开启洒水龙头，将水均匀的喷洒在水泥土中，以保证水泥土含水量的均匀。
进一步的，步骤四中，夯填时，夯实机平稳就位、对中，夯锤能够自由落入孔底，落距不小于8m，填料前先对孔底进行不小于4击预夯。
作为本案重要的技术方案，步骤四中，砂层地质第一、二遍成孔成桩施工时，成一孔夯填一孔；
第一、二遍施工完成后，后续夯填施工顺序先外排后里排，同排内应间隔1-2桩孔进行；对大型工程采取分段施工，以免因振动挤压造成相邻孔缩孔成坍孔；应分层回填夯实，每次回填厚度为0.9m-1.1m，回填量可根据以下公式确定：
Q=H×S；
式中：Q—分层填料量（m）；
H—填料堆积厚度（m）；
S—桩孔面积（㎡）；
夯填时采用履带式夯实机，夯实时每层夯实不少于10锤，夯锤高度不小于8m；施打时，逐层用小装载机向孔内下料，逐层夯实；桩顶高出设计桩顶标高不小于0.5m，在褥垫层施工时将高出部分铲除。
优选的，所述桩孔深度为1m，每次回填厚度也为1m。
优选的，步骤一中，低落距夯填的落距范围为5m-6m。
综上，本发明的有益效果在于：传统的孔内深层强夯桩成孔方法在湿陷性黄图夹砂地质条件下，前期一次旋挖成孔或后期强夯回填过程中极易塌孔，通过本申请采用粘土护壁，在孔壁上形成一层粘土保护层并二次成孔的方法，有效的解决了成孔、成桩过程中的塌孔问题；同时，通过对桩位点的控制以及成孔顺序、成孔过程中每次成孔深度、粘性土含水率、重锤落距以及锤击次数的研究，与传统施工技术相比，本申请的技术方案施工高效、质量明显提高，有效的避免塌孔，经济效益显著。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明钻孔、成桩时顺序图；（其中，1、第一遍打孔、桩；2、第二遍打孔、桩；3、第三遍打孔、桩；4、第四遍打孔、桩）。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供了一种湿陷性黄土夹砂地质条件下强夯成孔的方法，包括以下步骤：
步骤一：桩孔定位，采用旋挖成孔机械在湿陷性黄土夹砂地质的地基上钻桩孔，每次旋挖成孔深度为0.9m-1.1m,优选桩孔深度为1m。每次的成孔深度为1m，二次成孔深度既不能过深，过深容易塌孔；又不能太浅，太浅会造成人、材、机的浪费以及工期的滞后。其中，成孔机械采用旋挖成孔机械及强夯成孔机械；在桩孔定位时，设置桩轴线控制桩及水准点桩并对桩为进行编号，且进行复核，桩孔位置放线并钉标或撒石灰定位，通过对桩位点的合理编组排号，提高桩位点的控制精度，既可以避免遗漏，又能提高施工效率。
步骤二：向桩孔内填入含水率在10%-15%的粘性土，并采用孔内强夯机低落距夯击，使粘性土向孔壁四周扩散挤压，在桩孔内壁形成粘性土保护层，该粘性土保护层可有效避免砂层塌孔。
步骤三：再采用旋挖成孔机械钻孔至砂层，再填入粘性土进行锤击，重复上述步骤至孔底设计标高；通过不断的钻孔、回填、夯击循环工作，使桩孔内形成粘性护壁。
步骤四：按自下而上分层填料强夯或边填料边强夯，形成高承载力的密实桩体和强力挤密的桩间土，并形成孔内深层强夯复合地基。
作为本案优选的实施方式，步骤一和步骤四中钻孔时，成孔机械保持垂直稳定，场地承载力不低于120Kpa，垂直度偏差不大于孔深的2.5%，成孔中心偏差不超过桩径的1/4。
进一步的，钻孔以及成桩时，采用隔行隔列、间隔跳打的方法四遍成孔、成桩，如图1所示，1代表第一遍打孔、桩；2代表第二遍打孔、桩；3代表第三遍打孔、桩；4代表第四遍打孔、桩；打四遍孔、桩，并且间隔跳打，以免后续成孔施工时对已完成的桩孔造成扰动塌孔，桩的间距应根据设计要求确定。
作为本案重要的技术方案，步骤四中，所述填料为水泥土料按照设计体积比搅拌混合物，所述土料采用粉质粘土，该土料中有机质含量不超过5%，粒径不超过1/8桩孔直径。其中填料采用现场机械搅拌混合，各种用料计量准确，配合比符合设计值，混合的水泥土外观颜色均一，拌合均匀，水泥土混合料中的土块均小于20mm，搅拌混合后的水泥土含量接近最优含水量，允许误差不大于±2%；混合料拌和后现场可根据“手捏成团、落地散花”判断其含水量是否合适。
所述填料中所采用的素土最优含水量根据以下公式计算：
W=W1/S；
式中： W—素土含水率（%）；
W1—水泥土要求含水率（%）；
S—水泥土中水泥所占比例。
采取提前对素土料的含水率检测措施，可对水泥土的含水率进行主动控制，若素土的含水率偏大时，可提前进行晾晒，不影响工期和水泥土的质量。若素土的含水率偏小，在水泥土拌合机上安装简易洒水龙头在水泥土拌和机的出料口安装简易的洒水装置，可开启洒水龙头，将水均匀的喷洒在水泥土中，以保证水泥土含水量的均匀。
进一步的，上述步骤四中，成孔后及时夯填，夯填前先进行检孔，测量成孔深度、孔径，作好记录。夯填时，夯实机平稳就位、对中，夯锤能够自由落入孔底，落距不小于8m，填料前先对孔底进行不小于4击预夯，夯击次数以孔底发出清脆响声为止。填料、夯击交替进行，边填边夯，均匀下料，均匀夯击至基坑底面。填料时应按试验确定的填料量进行，每次填料后，必须夯够规定的锤击数后方能进行下次填料。通过对粘性土含水率的调整、重锤的落距及锤击次数的组合，使“黏土护壁”效果达到最优。
优选的，步骤四中，砂层地质第一、二遍成孔成桩施工时，要成一孔夯填一孔，以免因机械行走及振动挤压造成相邻孔塌孔。第一、二遍施工完成后，后续夯填施工顺序应先外排后里排，同排内应间隔1～2孔进行；对大型工程可采取分段施工，以免因振动挤压造成相邻孔缩孔成坍孔。应分层回填夯实，每次回填厚度为1m左右。回填量可根据公式（2）确定。
Q=H×S；
式中：Q—分层填料量（m）；
H—填料堆积厚度（m）；
S—桩孔面积（㎡）。
夯填时采用履带式夯实机，夯实时每层夯实不少于10锤，夯锤高度不小于8m。施打时，逐层用小装载机向孔内下料，逐层夯实。桩顶高出设计桩顶标高不小于0.5m，在褥垫层施工时将高出部分铲除。
水泥土回填夯实采用连续施工，每个桩孔一次性分层回填夯实，不得间隔停顿或隔日施工，以免降低桩的承载力。每次加料前夯击必须听到“清脆锤击声”后，再加料回填，直至原地面。
优选的，所述每次桩孔深度为1m，每次回填厚度也为1m。
优选的，步骤一中，低落距夯填的落距范围为5m-6m。
在实际应用中，具体实施例如下：
三门峡职业技术学院新校区建设项目，1#、2#、3#学生宿舍楼单栋楼建筑面积约27126.87㎡，地上六层框架结构，基础为孔内深层强夯桩复合地基，桩长5～7.7m不等；专家周转住房建筑面积约3060.70㎡，地上十层剪力墙结构，基础为孔内深层强夯桩复合地基，桩长11.5m。地基处理形式均采用孔内深层强夯处理。桩孔填料采用1：7水泥土。桩预钻孔直径不小于1200mm，成桩直径不小于1800mm，桩中心间距2600mm，正三角形布置。根据地勘报告，各建筑地基处理范围内存在2～6m厚砂层，且厚度分布不均匀。
针对湿陷性黄土夹砂地质采用孔内深层强夯处理地基时，存在严重的塌孔问题，通过对成孔方法及顺序、填料控制、成桩方法等进行研究，采取“淤泥护壁”，孔内置换的方式，有效解决了孔内深层强夯施工在湿陷性黄土地区夹砂地质条件下地基处理过程中出现的塌孔问题。大大缩短了工期，节约了成本，提高了施工效率。为以后国内的类似工程积累了宝贵经验。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种湿陷性黄土夹砂地质条件下强夯成孔的方法，其特征在于，包括：
步骤一：桩孔定位，采用旋挖成孔机械在湿陷性黄土夹砂地质的地基上旋挖成孔，每次旋挖成孔深度为0.9m-1.1m；
步骤二：向桩孔内填入含水率在10%-15%的粘性土，并采用强夯机械低落距夯击，使粘性土向孔壁四周扩散挤压，在桩孔内壁形成粘性土保护层；
步骤三：再采用旋挖成孔机械钻孔至砂层，再填入粘性土进行锤击，重复上述步骤至孔底设计标高；
步骤四：按自下而上分层填料强夯或边填料边强夯，形成高承载力的密实桩体和强力挤密的桩间土，并形成孔内深层强夯复合地基。
2.根据权利要求1所述一种湿陷性黄土夹砂地质条件下强夯成孔的方法，其特征在于：成孔机械采用旋挖成孔机械及强夯成孔机械；
步骤一中，在桩孔定位时，设置桩轴线控制桩及水准点桩并对桩位进行编号，且进行复核，桩孔位置放线并钉标或撒石灰定位。
3.根据权利要求1所述一种湿陷性黄土夹砂地质条件下强夯成孔的方法，其特征在于：步骤一和步骤三中钻孔时，成孔机械保持垂直稳定，场地承载力不低于120Kpa，垂直度偏差不大于孔深的2.5%，成孔中心偏差不超过桩径的1/4。
4.根据权利要求1所述一种湿陷性黄土夹砂地质条件下强夯成孔的方法，其特征在于：上述步骤中钻孔以及成桩时，采用隔行隔列、间隔跳打的方法四遍成孔、成桩。
5.根据权利要求1所述一种湿陷性黄土夹砂地质条件下强夯成孔的方法，其特征在于：步骤四中，所述填料为水泥土料按照设计体积比搅拌混合物，所述土料采用粉质粘土，该土料中有机质含量不超过5%，粒径不超过1/8桩孔直径；水泥土混合料中的土块均小于20mm，搅拌混合后的水泥土含量接近最优含水量，允许误差不大于±2%；
其中填料所采用的素土最优含水量根据以下公式计算：
W=W1/S；
式中：W—素土含水率（%）；
W1—水泥土要求含水率（%）；
S—水泥土中水泥所占比例；
根据上述公式，提前对素土料的含水率进行检测，从而对水泥土的含水率进行主动控制，若素土的含水率偏大时，可提前进行晾晒，不影响工期和水泥土的质量；若素土的含水率偏小，在水泥土搅拌机上安装简易的洒水装置，将水均匀的喷洒在水泥土中，使水泥土含水量均匀。
6.根据权利要求5所述一种湿陷性黄土夹砂地质条件下强夯成孔的方法，其特征在于：步骤四中，夯填时，夯实机平稳就位、对中，夯锤能够自由落入孔底，落距不小于8m，填料前先对孔底进行不小于4击预夯。
7.根据权利要求1所述一种湿陷性黄土夹砂地质条件下强夯成孔的方法，其特征在于：步骤四中，砂层地质第一、二遍成孔成桩施工时，成一孔夯填一孔；
第一、二遍施工完成后，后续夯填施工顺序先外排后里排，同排内应间隔1-2桩孔进行；对大型工程采取分段施工，以免因振动挤压造成相邻孔缩孔成坍孔；应分层回填夯实，每次回填厚度为0.9m-1.1m，回填量可根据以下公式确定：
Q=H×S；
式中：Q—分层填料量（m）；
H—填料堆积厚度（m）；
S—桩孔面积（㎡）；
夯填时采用履带式夯实机，施打时，逐层用小装载机向孔内下料，逐层夯实；桩顶高出设计桩顶标高不小于0.5m，在褥垫层施工时将高出部分铲除。
8.根据权利要求7所述一种湿陷性黄土夹砂地质条件下强夯成孔的方法，其特征在于：采用履带式夯实机夯实填料时每层夯实不少于10锤，夯锤高度不小于8m。
9.根据权利要求7所述一种湿陷性黄土夹砂地质条件下强夯成孔的方法，其特征在于：所述桩孔深度为1m，每次回填厚度也为1m。
10.根据权利要求1所述一种湿陷性黄土夹砂地质条件下强夯成孔的方法，其特征在于：步骤一中，低落距夯填的落距范围为5m-6m。
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