SDDC素土擠密樁在回填未固結(jié)濕陷性地基處理中的應(yīng)用

連 明

（甘肅第六建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

為了拓展城市空間，“平山造地”、“填溝造地”的建設(shè)項(xiàng)目日益增多，在黃土高原出現(xiàn)了大量的超厚度回填黃土地基工程，回填黃土的厚度也越來越大。但是，對于該類區(qū)域建設(shè)的高層建筑，地基處理成為一大施工難題，若處理不當(dāng)，會造成地基塌陷，甚至發(fā)生工程質(zhì)量事故。本文就超厚人工回填且回填土未固結(jié)區(qū)域的SDDC 素土擠密樁（以下簡稱“SDDC 樁”）施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究，并著重論述施工要點(diǎn)及難點(diǎn)，為同類工程的施工提供參考。

1 SDDC樁施工工藝原理及優(yōu)點(diǎn)

西北某地區(qū)地基土為黃土丘陵梁峁地貌的人工回填平整場地，填土層厚度大并具有濕陷性，填土堆積時(shí)間較短，固結(jié)尚未完成，為提高樁間土側(cè)摩阻力和消除黃土濕陷性，本地區(qū)大多采用強(qiáng)夯處理，施工難度較大，且施工質(zhì)量不能保證。經(jīng)過多方論證及方案對比，最終選擇采用孔內(nèi)SDDC 樁施工法對該區(qū)域的地基土進(jìn)行處理。

1.1 SDDC樁施工工藝原理

SDDC 樁施工法，即孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法，是一種深層地基處理方法[1]。該方法采用旋挖鉆機(jī)成孔至預(yù)定深度，然后自下而上分層填料（素土）強(qiáng)夯或邊填料邊強(qiáng)夯，形成由高承載力的密實(shí)樁體和強(qiáng)力擠密的樁間土共同組成的具有較高承載力的復(fù)合地基[2]。

1.2 SDDC樁的優(yōu)點(diǎn)

（1）采用SDDC樁工藝對施工場地范圍內(nèi)進(jìn)行全面處理，可提高地基承載力，確保建筑物主體結(jié)構(gòu)安全。

（2）SDDC樁為工程后期的鉆孔灌注樁成孔創(chuàng)造了條件，SDDC形成的素土樁上鉆孔構(gòu)成高承載力的鋼筋混凝土灌注樁。

（3）擠密時(shí)可利用現(xiàn)場土方，減少土方外運(yùn)量，就地取材，只要土體含水率滿足要求便可施工[3]。

（4）在后期灌注樁施工過程中避免了塌孔和孔底沉渣厚度超標(biāo)等問題，施工質(zhì)量可靠。

（5）施工時(shí)采用機(jī)械化，施工進(jìn)度快，節(jié)約工期，生產(chǎn)效率高，受季節(jié)影響小。

2 施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)及控制要點(diǎn)

2.1 利用試驗(yàn)樁確定施工參數(shù)

通過試驗(yàn)樁確定填料土的最優(yōu)含水率、最大干密度、壓實(shí)系數(shù)、擠密系數(shù)、填料厚度、夯擊能量、夯擊次數(shù)及樁直徑、樁間距等。填料土不得含有雜土、磚瓦、塊石、木屑、雜草等，土塊粒徑不得大于150mm，土料質(zhì)量根據(jù)擊實(shí)試驗(yàn)確定的最大干密度和最優(yōu)含水量控制（含水量為最優(yōu)含水量的+3%）。

（1）根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際及初設(shè)施工參數(shù)情況，確定SDDC樁施工的試樁區(qū)域，經(jīng)研討最終確定分為2個階段、4 個區(qū)域進(jìn)場SDDC 試驗(yàn)樁施工。首先進(jìn)行第一階段一個區(qū)域的SDDC樁的施工，如圖1所示。

圖1 第一階段試驗(yàn)區(qū)

（2）按照預(yù)先制定的方案，第一階段樁徑1200mm，樁間距2400mm（18 根）和樁間距2600mm（21 根），樁深均為22m。初步確定夯擊能量10t 重錘，重錘提升高度6m，自由釋放，每次素土填料2.0m3，對每層填料夯擊6次壓實(shí)，循環(huán)直至成孔樁夯填至與地表平齊，試樁完成；按照梅花樁進(jìn)行跳樁施工，進(jìn)行第二根試樁施工，共計(jì)試驗(yàn)樁39 根。在最后一根試樁完成后14d，進(jìn)行樁間、樁身土擠密系數(shù)測定。檢測結(jié)果：樁身壓實(shí)系數(shù)平均為0.89，樁間土平均擠密系數(shù)為0.83，不能滿足設(shè)計(jì)要求。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 第一階段試驗(yàn)樁試驗(yàn)數(shù)據(jù)

（3）分析第一階段的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，不能滿足施工區(qū)域地基承載力的要求，進(jìn)行第二階段試驗(yàn)樁施工，該階段共有3個試驗(yàn)區(qū)域，如圖2所示。

圖2 第二階段試驗(yàn)區(qū)

（4）結(jié)合第一次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)及相關(guān)的施工記錄，進(jìn)行第二次試驗(yàn)，重新選擇試驗(yàn)位置。在重錘10t不變的前提下，提升高度為8m，樁徑1200mm，樁間距2400mm，有效樁深21.2m，夯擊次數(shù)每層8 擊，對3 個施工試驗(yàn)區(qū)重新進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集，每個試驗(yàn)區(qū)的回填土填料（虛方）依次為2.0m（313根）、1.5m（313根）、1.0m3（13 根），梅花樁進(jìn)行跳樁施工，共計(jì)試樁39 根。施工時(shí)，先施工第一排奇數(shù)樁，即按照“隔一打一”順序進(jìn)行施工，再進(jìn)行第一排偶數(shù)樁施工；第一排完成后按照同樣的順序依次施工第三、第二排樁。檢測結(jié)果：樁身壓實(shí)系數(shù)均達(dá)到0.97，樁間土的擠密系數(shù)＞0.88。對樁間土的擠密效果，完全能夠消除場地內(nèi)濕陷性黃土的濕陷性。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 第二階段試驗(yàn)樁試驗(yàn)數(shù)據(jù)

（5）根據(jù)試樁結(jié)果確定該場地SDDC 樁施工，其有效樁長21.2m，樁徑1200mm、樁間距2400mm，樁身壓實(shí)系數(shù)不小于0.97，樁間土最小擠密系數(shù)不小于0.88，平均擠密系數(shù)不小于0.93，素土最大干密度1.75g/m3，最優(yōu)含水率14.3%。施工時(shí)，梅花形布置跳樁施工，如圖3所示。

圖3 SDDC樁梅花形布置跳樁施工

2.2 樁位施工放樣

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及現(xiàn)場土質(zhì)的實(shí)際情況，開展大規(guī)模地基處理施工，首先依據(jù)施工方案提供的現(xiàn)場坐標(biāo)控制點(diǎn)，采用全站儀進(jìn)行坐標(biāo)控制點(diǎn)位復(fù)核，樁位坐標(biāo)點(diǎn)測量精度控制在0.4D（D為樁徑）。按照設(shè)計(jì)坐標(biāo)點(diǎn)位進(jìn)行放點(diǎn)，樁位用白灰和警戒小旗進(jìn)行標(biāo)記，以保證樁位的準(zhǔn)確度。

2.3 鉆機(jī)成孔

SDDC樁成孔利用旋挖鉆機(jī)成孔，旋挖鉆機(jī)微調(diào)施工場地平整度，使鉆機(jī)安放平穩(wěn)，確保機(jī)械安全和成孔順直，成孔直徑和孔深按試樁施工參數(shù)孔徑D=1200mm，孔深H≥29m（有效孔深21.2m）。成孔機(jī)械應(yīng)保持垂直穩(wěn)定，垂直度偏差不應(yīng)大于孔深的2.5%。成孔中心偏差不應(yīng)超過樁徑的1/4。若出現(xiàn)塌孔、縮孔等情況時(shí)，及時(shí)解決處理，待處理完成后，繼續(xù)鉆孔，直到孔深達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.4 成孔驗(yàn)收

為保證孔內(nèi)濕度，增加樁間土壓實(shí)度，鉆孔過程中采取邊鉆進(jìn)邊適量加水的方式進(jìn)行，旋挖鉆機(jī)成孔后，樁孔先用水平安全網(wǎng)防護(hù)，再用立體標(biāo)準(zhǔn)化防護(hù)欄桿進(jìn)行防護(hù)，之后監(jiān)理等相關(guān)人員對孔徑（孔徑1200mm）和孔深（有效孔深21.1m）進(jìn)行驗(yàn)收，各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求后，方可組織夯機(jī)進(jìn)行孔內(nèi)強(qiáng)夯作業(yè)。成孔如圖4所示。

圖4 成孔驗(yàn)收

2.5 孔內(nèi)回填土料分層夯實(shí)

孔深達(dá)到設(shè)計(jì)要求且驗(yàn)收合格后，將夯機(jī)就位對正、調(diào)平后，先將夯錘（錘重10t）放下去，在孔底空夯2次，再進(jìn)行填料，填料采用裝載機(jī)每次回填2 方（虛方），夯錘提升高度為8m 自由落體下落，使夯錘自重下落產(chǎn)生的動能沖擊對回填土進(jìn)行夯填，反復(fù)作業(yè)夯至設(shè)計(jì)要求標(biāo)高，每層夯擊8 次，夯填完成后挪移至下一孔位，成樁直徑≥1600mm。分層夯填如圖5所示。

圖5 SDDC樁檢測點(diǎn)示意圖

圖5 SDDC樁分層夯填示意圖

2.6 樁身、樁間土壓實(shí)度檢測

（1）SDDC 樁應(yīng)檢測樁體和樁間土的干密度，并將其分別換算成平均壓實(shí)系數(shù)和平均擠密系數(shù)。并在地基處理的全部深度內(nèi)，分層取樣測定擠密土及孔內(nèi)填料的濕陷性及壓縮性。

（2）孔內(nèi)填料的夯實(shí)質(zhì)量，應(yīng)及時(shí)抽樣檢查，其數(shù)量不得少于總孔數(shù)的2%，每臺班不應(yīng)少于1 孔。全部孔深內(nèi)，宜每1m 取土樣測定干密度，檢測點(diǎn)的位置應(yīng)在距孔心2/3孔半徑處，如圖6所示。

2.7 回填料的控制

依據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)狀況，填料土采用的素土，其最大粒徑＜100mm，有機(jī)質(zhì)含量＜5%。施工時(shí)，回填土料為提前悶制而成，應(yīng)提前一天加水浸濕，且按照要求用塑料布對加水浸濕土料進(jìn)行保濕覆蓋，保證第二天回填用量和土的最優(yōu)含水率，施工含水率控制在最優(yōu)含水率的±2%左右，實(shí)際可用“手握成團(tuán)、落地開花”的標(biāo)準(zhǔn)直觀地判斷含水率。

3 成樁質(zhì)量控制

3.1 成樁質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）嚴(yán)格控制填料土的質(zhì)量，每天對填料、樁身采樣進(jìn)行含水量的檢查和樁身壓實(shí)系數(shù)檢測，以指導(dǎo)填料拌合及成樁夯實(shí)工作。

（2）樁孔要防止漏鉆，土料干濕要適度，回填厚度和夯擊次數(shù)要按規(guī)定進(jìn)行，以免樁出現(xiàn)夾層、松散等情況。

（3）在探井取樣檢測時(shí)，探井定位、取樣部位要準(zhǔn)確，保證試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)的真實(shí)性及準(zhǔn)確性。

（4）施工順序采用間隔打法，以免因振動、擠壓，造成相鄰樁孔出現(xiàn)頸縮或塌孔。

3.2 成樁質(zhì)量檢測

承載力檢驗(yàn)應(yīng)在成樁14～28d 后進(jìn)行，鉆探井抽樣檢測時(shí)，全部孔深內(nèi)，宜每1m 取土樣測定干密度，檢測點(diǎn)的位置應(yīng)在距孔心2/3 孔半徑處。檢測數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的1%，且每項(xiàng)單體工程復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)不應(yīng)少于3 點(diǎn)。經(jīng)處理后的復(fù)合地基濕陷性滿足《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》的要求。

4 結(jié)束語

SDDC 素土擠密樁是經(jīng)過實(shí)踐證明的效果良好的地基處理技術(shù)，經(jīng)濟(jì)且合理，可提高地基承載力，有效減少地基處理時(shí)間，縮短項(xiàng)目建設(shè)周期。在施工過程中，需加強(qiáng)過程管控，逐項(xiàng)進(jìn)行報(bào)驗(yàn)，把一切影響施工質(zhì)量的因素及時(shí)控制處理，確保工程施工質(zhì)量和施工安全。