CN107905212A - 一种原位注水素土挤密桩复合地基的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种原位注水素土挤密桩复合地基的施工方法，主要包括场地清理平整、测量放线、施工设备组装就位、引孔、注水增湿、拔管二次冲孔、底夯回落土、填料增湿、孔内分层填料、挤密夯实成孔、清除顶部松动层、铺摊压实的步骤。使用本发明施工方法，可形成复合地基，具有节省施工机械，降低施工成本，提高工作效率，降低噪音和泥水污染，消纳渣土保持环境的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种黄土地区的地基处理领域，特别涉及一种原位注水素土挤密桩复合地基的施工方法，适用于公路、堤坝、房屋建筑等工程的深厚软基处理。
背景技术
我国幅员辽阔，地质条件复杂且各地差别较大，黄土地基类别多、分布广；特别是在西北甘肃有着深厚黄土地基。随着我国经济的进一步发展，对西北黄土面积要求必然提升，也使得西北黄土工程数量及规模不断扩大。探求技术先进、经济合理、施工方便、质量稳定、承载力高、材料省、环保性强的超深黄土地基处理方式成为岩土工程界亟待解决的问题。
素土挤密桩是黄土地区经常使用的桩型，素土挤密桩是利用沉管、冲击或爆扩等方法在地基中挤土成孔，然后向孔内夯填素土成桩。成桩时，通过成孔过程中的横向挤压作用，桩孔内的土被挤向周围，使桩间土得以挤密，然后将备好的素土(黏性土)分层填入桩孔内，并分层捣实至设计标高。用素土分层夯实的桩体，称为土挤密桩，后者分别与挤密的桩间土组成复合地基，共同承受基础的上部荷载。一般桩长控制在10-12米之间，对于超深地基处理不采用此种桩型。但随着西北黄土地区经济发展，建筑物地基处理一般都超过15米以上，根据目前的实际情况和技术条件，亟需发明一种原位注水素土挤密桩复合地基及施工方法，在工期、工程投资、工程质量之间能够合理平衡，充分素土挤密桩的特点。
发明内容
本发明的目的在于充分发挥原位注水素土挤密桩的特点，针对地基承载力不够的问题采用特定的原位注水素土挤密桩复合地基施工方法，以克服处理深度有限的问题。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下技术方案：
一种原位注水素土挤密桩复合地基的施工方法，其特征在于包括以下施工步骤：
(1)场地清理平整：根据设计要求清理现场；
(2)测量放线：测量出桩位，并在指定位置布设钻孔机；
(3)施工设备组装就位：组装引孔注水沉管桩机及其支架，组装夯扩设备，完成桩基垂直度控制、注水设备调试后开始进行引孔注水沉管桩施工；
(4)引孔：完成桩基垂直度控制、注水设备调试后开始用沉管桩机在低含水率黄土(1)上进行锤击引孔，所述沉管桩机主要包括沉管(10)、囊袋(19)、竖向注水管(23)、注水管A(22)、环形注水管(24)、桩尖(15)和后扩展装置；桩尖(15)连接于沉管(10)的底部，环形注水管(24)共设三道，分别位于沉管(10)外壁的上部、中部和下部，竖向注水管(23)和注水管A(22)固定于沉管(10)内壁；在沉管(10)的上部和下部设有囊袋(19)，后扩展装置设于底部囊袋(19)之下的沉管(10)外壁上；
(5)注水增湿：引孔过程中根据桩身范围土层含水率划分区段，根据土体参数，含水率检验系数、渗透系数、单孔增湿范围进行定量定时注水，借助有压竖向注水管(23)、环形注水管(24)注水，同时由注水管A(22)向囊袋(19)注水，使囊袋(19)扩张，与周围增湿挤密区(4)挤密形成隔水板，囊袋(19)扩张拉动连接钢丝(21)和后扩展板(12)向外，形成整体式支撑；
(6)拔管二次冲孔：向下挖孔到指定位置后，开始上拔沉管(10)，待引孔完成后拔管至一半孔深，孔壁因冲击形成回落土，采用竖向注水管(23)、环形注水管(24)增湿回落土，二次冲孔，挤压夯实回落土；
(7)底夯回落土：夯扩设备进行夯实工作，用夯锤(25)上的固定桩尖(26)、夯扩板(27)夯实回落土，形成回落土夯扩桩端(5)；
(8)填料增湿：按最优含水量闷料增湿；
(9)孔内分层填料：根据夯锤参数、夯击次数、填料参数划分单次填料厚度进行分层填料；
(10)挤密夯实成孔：组合挤密成孔采用正三角形布置、成孔采用“隔行、隔排、跳打”的方法，分层夯实成桩，四遍成活，边成孔边填料夯实挤密形成素土挤密桩(6)；
(11)清除顶部松动层：因引孔、打夯后，表面土层出现松动，根据施工情况去除表面松动层，换填碾压承载板(7)；
(12)铺摊压实：表面松动层用回填土进行分层铺填压实至设计标高。
进一步地，所述桩尖上设有夯扩板(16)、活动板(17)。
所述后扩展装置由固定板(11)、后扩展板(12)、弹簧(13)、限位板(14)、连接耳(18)、连接钢丝(21)组成，连接钢丝(21)一端连接在囊袋(19)上，一端连接在连接耳(18)上。
上述施工方法中，除引孔注水沉管桩机外还可采用长螺旋旋钻机、旋控钻机、锤击沉管挤密桩机。引孔过程中根据桩身范围土层含水率化分区段，根据土体参数，含水率检验系数、渗透系数、单孔增湿范围，以最优异含水率为控制指标进行定量定时注水，是否采用有压注水及静置消散时间。如果需要时借助竖向注水管(23)、环形注水管(24)和囊袋(19)作为隔水板隔水。沉管拔管过程中孔顶均匀注水增湿。
使用本发明的原位注水素土挤密桩复合地基施工方法，可形成复合地基，具有节省施工机械，降低施工成本，提高工作效率，降低噪音和泥水污染，消纳渣土保持环境的优点。
附图说明
图1是原位注水素土挤密桩复合地基剖面示意图；
图2是引孔注水沉管桩机示意图；
图3是桩位布置平面图；
图4是引孔注水沉管桩机截面图；
图5是夯扩施工示意图；
图6是固定桩尖正视图；
图7是固定桩尖俯视图；
图8是引孔注水沉管桩机拔管示意图；
图9是本发明施工工艺流程图。
1-低含水率黄土，2-坚硬土层，3-杂填土，4-增湿挤密区，5-回落土夯扩桩端，6-素土挤密桩，7-碾压承载板，8-软土层，9-相对硬土层，10—沉管、11—固定板、12—后扩展板、13—弹簧、14—限位板、15—桩尖、16—扩展板、17—活动板、18—连接耳、19—囊袋、20—注水孔、21—连接钢丝、22—注水管A、23—竖向注水管、24—环形注水管、25-夯锤、26-固定桩尖、27-夯扩板。
具体实施方式
素土挤密桩设计参数及施工技术要求，囊袋设计参数及施工技术要求，连接钢丝的制作工艺等，本实施方式中不再累述，重点阐述本发明涉及结构的实施方式。
图1是本发明原位注水素土挤密桩复合地基剖面示意图。参照图8所示的用于原位注水素土挤密桩施工的沉管桩机，主要包括沉管10、囊袋19、竖向注水管23、注水管A22、环形注水管24、桩尖15和后扩展装置；桩尖15连接于沉管10的底部，桩尖上设有夯扩板16。环形注水管24共设三道，分别位于沉管10外壁的上部、中部和下部，竖向注水管23和注水管A22固定于沉管10内壁；在沉管10的上部和下部设有囊袋19，后扩展装置设于底部囊袋19之下的沉管10外壁上。后扩展装置由固定板11、后扩展板12、弹簧13、限位板14、连接耳18、连接钢丝21组成，连接钢丝21一端连接在囊袋19上，一端连接在连接耳18上。
图1所示的原位注水素土挤密桩复合地基包括素土挤密桩6和碾压承载板7，素土挤密桩6底部为回落土夯扩桩端5，在素土挤密桩6周围形成有增湿挤密区4。低含水率黄土1从上之下依次为杂填土3、软土层8、相对硬土层9和坚硬土层2。
采用上述沉管桩机打设原位注水素土挤密桩的施工方法，包括以下施工步骤：
(1)场地清理平整：根据设计要求清理现场；
(2)测量放线：测量出桩位，并在指定位置布设钻孔机；
(3)施工设备组装就位：组装引孔注水沉管桩机及其支架，组装夯扩设备，完成桩基垂直度控制、注水设备调试后开始进行引孔注水沉管桩施工；
(4)引孔：完成桩基垂直度控制、注水设备调试后开始用沉管桩机在低含水率黄土1上进行锤击引孔，所述沉管桩机主要包括沉管10、囊袋19、竖向注水管23、注水管A22、环形注水管24、桩尖15和后扩展装置；桩尖15连接于沉管10的底部，环形注水管24共设三道，分别位于沉管10外壁的上部、中部和下部，竖向注水管23和注水管A22固定于沉管10内壁；在沉管10的上部和下部设有囊袋19，后扩展装置设于底部囊袋19之下的沉管10外壁上；
(5)注水增湿：引孔过程中根据桩身范围土层含水率划分区段，根据土体参数，含水率检验系数、渗透系数、单孔增湿范围进行定量定时注水，借助有压竖向注水管23、环形注水管24注水，同时由注水管A22向囊袋19注水，使囊袋19扩张，与周围增湿挤密区4挤密形成隔水板，囊袋19扩张拉动连接钢丝21和后扩展板12向外，形成整体式支撑；
(6)拔管二次冲孔：向下挖孔到指定位置后，开始上拔沉管10，待引孔完成后拔管至一半孔深，孔壁因冲击形成回落土，采用竖向注水管23、环形注水管24增湿回落土，二次冲孔，挤压夯实回落土；
(7)底夯回落土：夯扩设备进行夯实工作，用夯锤25上的固定桩尖26、夯扩板27夯实回落土，形成回落土夯扩桩端5；
(8)填料增湿：按最优含水量闷料增湿；
(9)孔内分层填料：根据夯锤参数、夯击次数、填料参数划分单次填料厚度进行分层填料；
(10)挤密夯实成孔：组合挤密成孔采用正三角形布置、成孔采用“隔行、隔排、跳打”的方法，分层夯实成桩，四遍成活，边成孔边填料夯实挤密形成素土挤密桩6；
(11)清除顶部松动层：因引孔、打夯后，表面土层出现松动，根据施工情况去除表面松动层，换填碾压承载板7；
(12)铺摊压实：表面松动层用回填土进行分层铺填压实至设计标高。
Claims (3)
1.一种原位注水素土挤密桩复合地基的施工方法，其特征在于包括以下施工步骤：
(1)场地清理平整：根据设计要求清理现场；
(2)测量放线：测量出桩位，并在指定位置布设钻孔机；
(3)施工设备组装就位：组装引孔注水沉管桩机及其支架，组装夯扩设备，完成桩基垂直度控制、注水设备调试后开始进行引孔注水沉管桩施工；
(4)引孔：完成桩基垂直度控制、注水设备调试后开始用沉管桩机在低含水率黄土(1)上进行锤击引孔，所述沉管桩机主要包括沉管(10)、囊袋(19)、竖向注水管(23)、注水管A(22)、环形注水管(24)、桩尖(15)和后扩展装置；桩尖(15)连接于沉管(10)的底部，环形注水管(24)共设三道，分别位于沉管(10)外壁的上部、中部和下部，竖向注水管(23)和注水管A(22)固定于沉管(10)内壁；在沉管(10)的上部和下部设有囊袋(19)，后扩展装置设于底部囊袋(19)之下的沉管(10)外壁上；
(5)注水增湿：引孔过程中根据桩身范围土层含水率划分区段，根据土体参数，含水率检验系数、渗透系数、单孔增湿范围进行定量定时注水，借助有压竖向注水管(23)、环形注水管(24)注水，同时由注水管A(22)向囊袋(19)注水，使囊袋(19)扩张，与周围增湿挤密区(4)挤密形成隔水板，囊袋(19)扩张拉动连接钢丝(21)和后扩展板(12)向外，形成整体式支撑；
(6)拔管二次冲孔：向下挖孔到指定位置后，开始上拔沉管(10)，待引孔完成后拔管至一半孔深，孔壁因冲击形成回落土，采用竖向注水管(23)、环形注水管(24)增湿回落土，二次冲孔，挤压夯实回落土；
(7)底夯回落土：夯扩设备进行夯实工作，用夯锤(25)上的固定桩尖(26)、夯扩板(27)夯实回落土，形成回落土夯扩桩端(5)；
(8)填料增湿：按最优含水量闷料增湿；
(9)孔内分层填料：根据夯锤参数、夯击次数、填料参数划分单次填料厚度进行分层填料；
(10)挤密夯实成孔：组合挤密成孔采用正三角形布置、成孔采用“隔行、隔排、跳打”的方法，分层夯实成桩，四遍成活，边成孔边填料夯实挤密形成素土挤密桩(6)；
(11)清除顶部松动层：因引孔、打夯后，表面土层出现松动，根据施工情况去除表面松动层，换填碾压承载板(7)；
(12)铺摊压实：表面松动层用回填土进行分层铺填压实至设计标高。
2.如权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述桩尖上设有扩展板(16)、活动板(17)。
3.如权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述后扩展装置由固定板(11)、后扩展板(12)、弹簧(13)、限位板(14)、连接耳(18)、连接钢丝(21)组成，连接钢丝(21)一端连接在囊袋(19)上，一端连接在连接耳(18)上。
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