国家级工法预成孔深层水下夯实法资料.docx
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国家级工法预成孔深层水下夯实法资料
2013~2014年度国家级工法（申报）
预成孔深层水下夯实地基处理施工工法
完成单位：
中化岩土工程股份有限公司
主要完成人：
高斌峰柴俊虎张仲道
董炳寅祁俊卿
2015年7月30日
北京
目录
1.前言1
2.工法特点2
3.适用范围3
4.工艺原理4
5.施工工艺流程及操作要点5
5.1施工工艺流程5
5.2操作要点5
6.材料与设备8
6.1材料8
6.2施工设备8
7.质量控制9
7.1工程质量控制标准9
7.2工程质量控制措施9
7.3质量检验计划10
8.安全措施12
8.1安全保证措施12
8.2应急预案12
9.环保措施14
10.效益分析15
11.工程实例16
11.1惠州炼油二期2200万吨/年炼油改扩建及100万吨/年乙烯工程16
11.2化工烯烃及聚烯烃装置桩基施工（C10a）总承包工程19
11.3惠州炼油二期储罐工程柱锤冲扩桩复合地基施工工程20
11.4惠州炼化二期储运系统裂解汽油罐区桩基工程21
1.前言
在填海造地项目地基处理工程中，必须有效解决回填土层与下卧软土层的固结沉降问题。
随着填海深度不断增加，地基处理的难度越来越大。
预压法、振冲挤密桩与强夯法等地基处理方法均由于有效处理深度有限或难以进行水下施工，在工程应用中均受到不同程度的限制。
如何有效处理超深层填海造地项目的回填地基具有很大技术难度。
中化岩土工程股份有限公司结合自身技术优势开展技术创新，成功取得了“预成孔深层水下夯实技术”这一国内领先的新技术，该技术通过了中国化工施工企业协会的鉴定，同时形成了预成孔深层水下夯实地基处理施工工法。
该工法在惠州炼油二期2200万吨/年炼油改扩建及100万吨/年乙烯工程、化工烯烃及聚烯烃装置桩基施工（C10a）总承包工程、惠州炼油二期储罐工程柱锤冲扩桩复合地基施工工程与惠州炼化二期储运系统裂解汽油罐区桩基工程中得到成功应用，并取得了良好的经济效益与社会效益。
由于该工法能够进行水下施工，地基处理深度达到30m以上，孔内夯击施工能级达到4000kN.m，有效解决了超深层填海造地回填和软弱下卧层地基的加固处理问题，同时具有处理效果显著、造价低、工期短、绿色环保等特点，具有显著的社会效益与经济效益。
2.工法特点
2.0.1可进行深层水下施工，适用于处理深度大、地下水位高等条件下的地基处理。
2.0.2在预成孔内分层回填分层夯实，通过夯击可对地基土同时产生挤密、冲击和动力夯实等效果。
2.0.3可选用旋挖钻进、长螺旋钻进、冲击成孔、柱锤冲扩等多种方式进行预成孔。
2.0.4采用夯锤不脱钩技术，无需人工挂钩，节约人力提高效率的同时，实现了深层孔内连续作业。
2.0.5在软弱粘性土中，可在孔内填入性质与透水性均较好的粗颗粒材料，形成挤密桩体复合地基。
2.0.6透水性良好的粗颗粒土中，可就地取材，在孔内填入与被加固土体相同的材料，通过夯实与挤密使地基土得到均匀加固。
2.0.7夯实挤密效果好，分层夯实后的成桩直径可达预成孔直径的1.2～1.5倍；
2.0.8适用各种性质的土体，即可用于饱和软粘土，也可用于松散粗颗粒土；应用范围广，即可用于高填方地基，也可用于深厚原状土地基。
2.0.9处理后的地基可有效消除土层自重固结，具有地基承载力高、地基变形小的特点。
2.0.10不需要大量建筑材料，回填材料简单易得，可利用建筑垃圾，无污染、绿色环保。
3.适用范围
本工法主要适用于地下水位高、回填深度大且承载力要求高的地基处理工程。
4.工艺原理
本工法施工采用CGE400AF型强夯机，进行不脱钩施工与自动记录，实现了超深层连续夯击并自动生成施工记录；采用设置特殊导流孔的夯锤，最大限度消除地下水对夯击能的损耗，保证地基加固效果。
本工法首先在地基土中预先成孔，直接穿透回填土层与下卧软土层，然后在孔内由下而上逐层回填并逐层夯击。
对地基土产生挤密、冲击与振动夯实等多重效果。
孔内采用粗颗粒材料形成良好的排水通道，软弱土层能够得到有效固结。
孔内填料在夯击作用下形成散体桩，与加固后的桩间土共同分担上部结构荷载，形成散体桩复合地基。
图4-1预成孔深层水下夯实法地基加固原理示意图
5.施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
5.1.1场地整平，测放孔位。
5.1.2在地基土中预先成孔。
5.1.3孔内第一次填料，填料量以分层厚度进行控制。
5.1.4孔内第一次夯实，夯击能与分层厚度相匹配，夯击过程中夯锤不脱钩，逐次夯击直至满足收锤标准。
5.1.5由下而上，逐层回填逐层夯实，填料、夯击交替进行，直至地表，完成一个孔位的施工。
5.1.6逐孔施工，完成全部孔位施工。
5.1.7采用满夯夯实表层土体。
图5.1.7-1预成孔深层水下夯实法施工工艺流程图
5.2操作要点
5.2.1施工准备
（1）钻孔直径：
根据施工经验与设计桩径确定，钻孔直径宜位0.8～0.9倍设计成桩直径；
（2）夯锤的选择：
根据地质条件、施工能级、设计孔径等综合确定，孔内夯击所采用的夯锤直径一般较孔径小200～300mm，锤重一般为5-20T，满夯施工应采用直径2.0～3.0m的平锤；
图5.2.1-1孔内夯击夯锤外观示意图
（3）设备的选择：
成孔设备根据地质条件选用长螺旋钻机、旋挖钻机、冲击钻机等，强夯设备选用具有不脱钩施工与自动测量技术的强夯机。
5.2.2预成孔
（1）成孔设备就位前，应进行孔位复测，钻头中心对准孔位，调平钻机夯机；
（2）钻进过程中应保证孔壁直立，避免塌孔缩颈等现象，必要时采用泥浆护壁或套管跟进等护壁措施；
（3）钻孔直径宜为0.8～0.9倍设计成桩直径，同时不得小于0.8倍设计成桩直径；
（4）钻进过程中应采取有效措施保证成孔垂直度要求；
（5）钻渣应及时进行清理；
（6）钻进过程中应随时对孔位、孔径、垂直度等指标进行检查；
（7）钻进至设计深度后，及时清理孔底沉渣。
5.2.3孔内填料与夯击
（1）在预成孔内分层填料并分层夯击；
（2）孔内填料采用粗颗粒材料，填料质量须满足设计要求；
（3）每次填料的厚度应严格控制，避免超填；
（4）孔内夯击夯锤直径应较钻孔直径少200～300mm；
（5）夯击过程中严格控制落距，保证夯击能满足要求；
（6）孔内夯击连续进行，夯击次数与最后两击平均夯沉量应严格满足设计要求；
（7）夯锤应严格对中成孔中心，使夯锤能自由落入孔底；
（8）夯锤应慢速上提，避免扰动孔壁造成塌孔；
（9）夯击过程中如果出现提锤困难时，在夯锤提出后应采用旋挖等方式清理孔内淤积的软土后再进行夯击，避免桩体存在软弱夹层；
（10）地下水位附近，应适当减小填料厚度并适当增加夯击次数；
（11）每个孔施工至地表后，应核算总填料量是否符合成桩质量要求。
5.2.4表层满夯
（1）满夯施工应采用直径为2.0～3.0m的铸钢或铸铁平锤；
（2）锤印严格搭接，做到满夯夯击全覆盖；
（3）每点夯击次数应严格控制，以满足设计要求；
（4）施工过程中应采取有效措施保持落距不变，保证施工能级满足设计要求。
6.材料与设备
6.1材料
本工法所使用的材料主要为孔内填料，填料应选择粗颗粒材料，可采用中粗砂、碎石、建筑垃圾等材料。
填料的最大粒径不宜大于孔径的1/3且不大于500mm，粘粒含量不应大于5%，有机质含量不应大于5%。
对地基承载力有较高要求的工程，可在填料中掺入适量生石灰或水泥等材料以加固桩头部分。
6.2施工设备
本工法施工机具如表6.2-1所示。
表6.2-1预成孔深层水下夯实地基处理施工工法施工设备配置表
序号
设备名称
设备型号
单位
数量
用途
1
强夯机
CGE400AF
台
1
孔内夯击与满夯施工
2
成孔设备
旋挖钻机
台
1
成孔
3
铸钢柱锤
10t
台
1
孔内夯击
4
铸钢平锤
18t
台
1
满夯施工
5
推土机
TY-220
台
1
场地平整
6
挖掘机
卡特320
台
1
孔内填料
7
全站仪
托普康326
台
1
测量放线
8
水准仪
DS3
台
1
高程测量
9
塔尺
5m
把
1
高程测量
7.质量控制
7.1工程质量控制标准
7.1.1实施本工法必须遵照执行国家和行业《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011、《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002等相关规范与标准。
7.1.2预成孔深层水下夯实地基处理施工工法偏差项目应满足表7.1.2-1的要求。
表7.1.2-1成孔允许偏差表
序号
检查项目
允许偏差或允许值
检查方法
单位
数值
1
填料含泥量
%
≤5
实验室测定
2
填料有机质含量
%
≤5
培烧法
3
桩位
mm
≤50
用钢尺量
4
垂直度
%
≤1.5
用经纬仪检查桩管
5
桩径
mm
-20
用钢尺量
6
桩长
mm
+500
测桩孔深度
7
夯锤落距
mm
±300
钢索设标志
8
锤重
kg
±100
称重
9
满夯范围
设计要求
用钢尺量
7.1.3超出现行规范与标准的分层填料厚度允许偏差±100mm，夯锤直径允许偏差±50mm，累计填料量深度不应小于设计桩长或设计成孔深度的1.5倍。
7.1.4孔内夯击与满夯施工应满足强夯施工工艺与设计要求。
7.2工程质量控制措施
7.2.1钻进过程中应保证孔壁直立，避免塌孔缩颈等现象，必要时采用套管跟进等护壁措施。
7.2.2严格控制分层填料厚度，避免超填，严禁一次回填至孔口。
7.2.3严格控制填料粒径、含泥量与有机质含量，保证填料质量满足要求。
7.2.4严格控制孔内夯击次数与最后两击平均夯沉量，保证地基加固效果。
7.2.5夯锤应严格对中成孔中心，使夯锤能自由落入孔底。
7.2.6夯锤应慢速上提，避免扰动孔壁造成塌孔。
7.2.7夯击过程中如果出现提锤困难时，在夯锤提出后应采用旋挖等方式清理孔内淤积的软土后再进行夯击，避免桩体存在软弱夹层。
7.2.8地下水位附近，应适当减小填料厚度并适当增加夯击次数。
7.2.9每个孔施工至地表后，应核算总填料量是否符合成桩质量要求。
7.2.10严格控制满夯施工质量，保证表层土体得到有效加固。
7.3质量检验计划
7.3.1本工法质量检验应依照国家相关施工规范和质量验收标准进行。
7.3.2应制订质量检验计划，使过程质量和工程质量均满足规定要求。
质量检验、试验计划见表7.3.2-1。
表7.3.2-1质量检验、试验计划
序号
检查项
检查和验收
自检点
共检点
停检点
施工单位
监理单位
施工单位
质监部门
监理单位
施工单位
1
定位测量
〇
〇
2
钻孔间距
〇
〇
3
钻孔直径
〇
4
成孔深度
〇
5
填料质量
〇
〇
6
填料厚度
〇
7
填料数量
〇
8
夯锤重量
〇
〇
9
夯锤直径
〇
10
落距
〇
〇
11
夯击次数
〇
12
最后两击平均夯沉量
〇
13
满夯搭接
〇
升级会员 