孔内强夯灰土挤密法.docx

1、孔内强夯灰土挤密法孔内强夯灰土挤密法在湿陷性黄土地基处理中的应用与实践一、前言湿陷性黄土是一种非饱和的欠压实土，具有较大的孔隙比和垂直节理。在天然状态下，其压缩性较低，遇水浸湿时，土的强度显著降低，在附加压力及土的自重压力下，易引起湿陷性变形，对建筑物影响较大。依据建筑地基基础设计规范（GB50007），对湿陷性黄土场地需进行地基处理，以消除或部分消除湿陷量，确保建筑物安全。处理湿陷性黄土地基，一般采用“换填垫层法”、“强夯法”、“灰土或土挤密法”等，其中灰土挤密法因造价较低，质量容易保证等优点而被广泛采用。灰土挤密法处理黄土地基，挤密成孔一般采用沉管（振动或锤击）或冲击等方法。但在工程实践中

2、，经常发生由于地基土承载力较高，造成沉管或冲击成孔困难、影响施工效率、损坏设备、桩底标高达不到设计要求的现象。若采用大型成孔设备，造成施工成本增加等缺点。针对上述问题，我们结合工程实践，在赵家寨矿井单身宿舍楼地基处理中采用孔内强夯挤密法，较好的解决上述问题，现总结如下：二、孔内深层强夯挤密法概述孔内深层强夯挤密法（也称DDC工法）是通过机具成孔，再向孔内填充材料，用高动能夯锤，分段进行冲、砸、挤压、夯击，是地基土侧向挤压变形，从而达到加固地基土的目的。孔内深层强夯加固的灰土桩体，由于采用高动能的高压夯击和动态的冲、砸、挤压、夯击，不仅桩体十分密实，桩周地基土在受到侧向强挤压应力的作用后，地基土

3、的孔隙比得到改善，从而使桩与桩间土之间形成一个密实的复合体，使复合地基承载力得到显著提高。拟建的赵家寨矿井单身宿舍楼地基，按级湿陷性黄土地基进行设计，根据赵家寨矿井岩土工程勘察报告提供的物理力学指标，结合地区施工经验，估计采用常规沉管或冲击成孔比较困难。经研究决定采用孔内深层强夯挤密法施工工艺。本课题根据赵家寨矿井单身宿舍楼施工实例，对该施工工艺的应用效果进行分析、评价。三、场地工程地质情况根据赵家寨矿井岩土工程勘察报告显示，本场地地层自上而下描述如下：第层：素填土，黄褐色成分以黄土状粉土为主，稍湿，稍密状态，含白色钙质条纹，孔隙发育，且发育大孔隙，虫孔及植物根系较多。具湿陷性，属非自重湿陷性

4、黄土。第-1层：黄土状粉土（Q4新），黄褐色，稍湿，稍密状态，孔隙较发育，虫孔较多，具大孔隙，含钙质条纹，具湿陷性，属非自重湿陷性黄土。整个场地均有分布。层厚0.5m5.8m，平均厚度约2.5m。层顶埋深0.0m3.4m。第-2层：黄土状粉土（Q4新），黄褐色，稍湿，稍密中密状态，孔隙较发育，虫孔较多，具大孔隙，含钙质条纹，具湿陷性，属非自重湿陷性黄土。场地大部分地段有分布。层厚0.5m7.9m，平均厚度约2.3m。层顶埋深0.0m5.5m。第-1层：黄土状粉土（Q4），黄褐褐黄色，稍湿，中密状态为主，局部呈稍密状态，孔隙较发育，虫孔较多，具大孔隙，含钙质条纹，具湿陷性，属非自重湿陷性黄土。场

5、地大部分地段有分布。层厚0.4m9.3m，平均厚度约2.5m。层顶埋深0.8m11.4m。第-1a层：黄土状粉土（Q4），黄褐褐黄色，湿饱和，中密状态为主，局部呈稍密状态，孔隙较发育，虫孔较多，含钙质条纹，具湿陷性，属非自重湿陷性黄土。该层分布在风井场地。第-2层：黄土状粉土（Q4），黄褐褐黄色，稍湿，中密状态为主，局部呈稍密状态，孔隙较发育，虫孔较多，具大孔隙，含钙质条纹，不均匀地具湿陷性，属非自重湿陷性黄土。场地大部分地段有分布。层厚0.8m9.7m，平均厚度约4.7m。层顶埋深1.8m14.6m，平均为6.4m。第-2a层：黄土状粉土（Q4），黄褐褐黄色，湿饱和，中密状态为主，局部呈稍密

6、状态，孔隙较发育，虫孔较多，具大孔隙，含钙质条纹，不均匀地具湿陷性，属非自重湿陷性黄土。场地局部地段有分布。分布不均匀，多呈透镜体。第-3层：黄土状粉土（Q4），黄褐褐黄色，稍湿，中密状态为主，局部呈稍密状态，孔隙较发育，虫孔较多，具大孔隙，含钙质条纹，不均匀地具湿陷性，属非自重湿陷性黄土。场地大部分地段有分布。层厚0.4m7.8m，平均厚度约1.7m。层顶埋深4.4m17.6m。第-4层：黄土状粉质粘土（Q4），黄褐色，稍湿饱和，可塑状态，夹黄土状粉土。场地大部分地段有分布。层厚0.2m5.0m，平均厚度约1.9m。层顶埋深7.8m18.5m，平均为12.4m。第-1层：黄土状粉土（Q3），

7、黄褐褐黄色，稍湿饱和，中密状态为主，局部呈稍密状态，孔隙较发育，虫孔较多，直立性好，不具湿陷性。整个场地均有分布。层厚0.2m9.7m，平均厚度约3.0m。层顶埋深9.7m16.7m，平均为13.3m。第-2层：黄土状粉土（Q3），黄褐褐黄色，稍湿饱和，中密状态为主，局部呈密实状态，孔隙较发育，虫孔较多，直立性好，不具湿陷性。整个场地均有分布。层厚0.3m5.7m，平均厚度约2.7m。层顶埋深11.4m20.2m，平均为17.7m。第-1层：粉质粘土（Q3），黄褐色略带棕红色，饱和，硬塑坚硬状态，以硬塑状态为主，含褐色铁锰质结核，不规则的含钙质结核。整个场地均有分布。揭穿的最大厚度10.8m，

8、平均厚度约7.3m。层顶埋深17.9m25.1m，平均为22.5m。第-2层：粉质粘土（Q3），黄褐色略带棕红色，饱和，硬塑坚硬状态，以硬塑状态为主，含褐色铁锰质结核，不规则的含钙质结核。整个场地均有分布。揭穿的最大厚度14.6m，平均厚度约12.7m。层顶埋深28.9m34.8m，平均为32.4m。第层：强风化泥岩，颜色较杂，以棕红色、灰黄色、灰绿色为主，饱和，隐晶结构，块状构造，多风化成粘土状和碎、块石状。层顶埋深45.1m46.8m，平均为46.0m。各层地基土承载力特征值、压缩模量及压缩性评价见下表：场地工程地质概况层号岩土名称承载力特征值（kPa）压缩模量（MPa）压缩性评价素填土7

9、03.5高-1黄土状粉土805.0中-2黄土状粉土1208.0中-1黄土状粉土14010.0中-1a黄土状粉土1158.0中-2黄土状粉土1308.0中-2a黄土状粉土1107.0中-3黄土状粉土15011.0中-4黄土状粉质粘土1208.0中-1黄土状粉土18012.0中-2黄土状粉土20013.0中-1粉质粘土32013.0中-2粉质粘土27011.0中强风化泥岩320E043低 拟建的工业场地和风井场地在30m的勘探深度范围内均未见地下水。四、灰土挤密桩设计参数拟建的赵家寨矿井单身宿舍楼为砖混结构，6层，地基采用灰土挤密桩处理（灰土比为37）。设计有效桩长7.0m，成孔直径400 mm，

10、桩径不小于500mm，桩间距为1200mm，正方形布桩，要求桩端进入第-1层黄土状粉土，设计总桩数为1723根，要求处理后的复合地基承载力特征值fsak200kPa。五、施工方案及工艺要求1、成孔：采用机制洛阳铲排土成孔，成孔顺序采用先外后里，隔行隔列，间隔成孔的方法成孔。以防止夯扩时邻孔坍塌，并使地基土能被均匀挤密。本工程成孔直径为400mm，桩径及桩长误差应满足建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB502022002）。2、填料：桩体材料由土料和白灰组成，土料为就地挖取的粉质粘土，与白灰的配合比为37。现场采用计量斗拌合样品作为参照拌合而成，三七灰土的含水量现场简易鉴定标准以“手捏成团，落

11、地开花”为原则。三七灰土拌合后应使用20mm的钢筛过筛后使用。3、成桩：本工程夯锤直径为395mm园钢，底部呈园锥状，重量为1.8吨。夯实机就位应平整、稳定，并能保证自由下落到孔底。夯填成孔前应先对孔底进行不小于4次的夯击，然后分层填料进行夯击。每次填料量为0.080.1m3，夯击次数为810次，夯锤落距为46m。为保证桩顶施工质量，一般情况下实际桩顶标高，应高出设计桩顶标高0.30.5m，待施工基础承台时凿除。4、质量控制成孔过程中应随时检查孔深、孔径，其误差应控制在规范规定以内，否则不能进行下一步工序。夯击施工时，应将强夯锤对准桩孔中心，机身要平稳，桅杆要牢靠，提锤高度、落距、击数要符合施

12、工工艺要求，严禁溜锤、空锤及刹车放锤，充分发挥高动能，超强冲、砸、挤压效果。填充料先经过筛（筛孔20mm），并严格按设计配合比拌制，从而确保桩体有一定的强度。成桩前，应进行地基土处理前的最大干密度测试，以及三七灰土，素土击实试验。桩施工后应进行桩间土、桩体环刀取样，确定桩间土挤密系数、桩体压实系数是否满足规范要求。六、处理效果及分析为检验孔内深层强夯灰土挤密桩的处理效果，对该工程采用了以下三种方法进行质量检测。（1）、现场载荷试验依据建筑地基处理技术规范（JGJ792002），对该工程进行了9个点的单桩复合地基承载力静载荷试验。其主要目的是通过载荷试验检测，确定地基土复合地基承载力及沉降量是否

13、满足设计要求，具体检测结果如下表：单桩复合地基静载试验概况试点编号测试日期最大加载压力（kPa）总沉降量（mm）回弹量（mm）残余沉降量（mm）弹性变形（mm）塑性变形（mm）历时（min）F1(100#桩)2005.9.140014.534.2610.2729.3270.681680F2(195#桩)2005.9.240011.883.468.4229.1270.881440F3(58#桩)2005.9.340021.696.0815.6128.0371.971800F4(406#桩)2005.9.44009.563.116.4532.5367.471380F5(583#桩)2005.9.5

14、4008.702.546.1629.2070.801350F6(1356#桩)2005.9.64009.112.336.7825.5874.421350F7(780#桩)2005.9.740011.163.407.7630.4769.531440F8(1651#桩)2005.9.840010.132.917.2228.7371.271410F9(1146#桩)2005.9.94007.922.875.0536.2463.761230由上表可知，9个检测点的单桩复合地基承载力特征值均为200kPa，沉降量均在规范规定以内。故此，可以判定该场地处理后复合地基承载力特征值为200kPa，满足设计要求

15、。（详见“检测报告”）2）钻探取样与原位测试为判定处理后桩间土与原状土物理力学指标的变化情况，依据岩土工程勘察规范（GB500212001），对桩间土采用了钻探取样、标准贯入试验、静力触探和室内土工试验等勘察手段。共完成工作量如下表：勘察工作量统计表勘探总进尺90.0m/9孔取原状土样件钻探孔60.0m/6孔土常规试验组静探孔30.0m/3孔颗粒分析组孔口标高测量9个标贯试验次根据静力触探、标准贯入试验以及室内土工试验结果综合分析，桩间土力学指标综合取值，与原状土比较如下表：土层力学指标综合取值比较表层号静 力 触 探标 贯 试 验土 工 试 验 综 合比贯入阻力Ps压缩模量Es承载力特征值f

16、ak捶击数N63.5压缩模量Es承载力特征值fak压缩模量Es承载力特征值fak 压缩模量Es承载力特征值fak原状土桩间土原状土桩间土原状土桩间土原状土桩间土原状土桩间土原状土桩间土原状土桩间土原状土桩间土原状土桩间土原状土桩间土0.95.0804.34.0703.2703.570-11.36.5954.55.0806.0805.080-22.59.01307.98.51208.01208.0120-14.411.017012.610.516010.014010.0140-1a2.18.01159.01208.0115-22.69.014010.49.61458.01208.0130-2a1

17、.47.01107.0110-34.111.017014.611.017011.0150111503）桩体及桩间土干密度检测依据建筑地基处理技术规范（JGJ792002），对处理深度内桩体和桩间土进行干密度检测，检测数量为总桩数的1。并分别换算桩间土的平均挤密系数为0.96，桩体内的平均压实系数为0.985，均大于规范要求，符合设计要求。六、结论在湿陷性黄土地基处理中，对沉管或冲击成孔困难的地基土，采用孔内深层强夯灰土挤密法施工工艺，同样可获得较好的处理效果。同时具有对施工环境影响小，振动及噪声低、施工成本低等特点。因而，是一种较为经济合理的地基处理方法。可以因地适宜的推广应用，并在理论上进一步探讨、完善。