SDDC素土挤密桩在回填未固结湿陷性地基处理中的应用

2022-11-21连明

四川水泥 2022年11期

连明

（甘肃第六建设集团股份有限公司，甘肃兰州 730000）

0 引言

为了拓展城市空间，“平山造地”、“填沟造地”的建设项目日益增多，在黄土高原出现了大量的超厚度回填黄土地基工程，回填黄土的厚度也越来越大。但是，对于该类区域建设的高层建筑，地基处理成为一大施工难题，若处理不当，会造成地基塌陷，甚至发生工程质量事故。本文就超厚人工回填且回填土未固结区域的SDDC 素土挤密桩（以下简称“SDDC 桩”）施工技术的应用进行研究，并着重论述施工要点及难点，为同类工程的施工提供参考。

1 SDDC桩施工工艺原理及优点

西北某地区地基土为黄土丘陵梁峁地貌的人工回填平整场地，填土层厚度大并具有湿陷性，填土堆积时间较短，固结尚未完成，为提高桩间土侧摩阻力和消除黄土湿陷性，本地区大多采用强夯处理，施工难度较大，且施工质量不能保证。经过多方论证及方案对比，最终选择采用孔内SDDC 桩施工法对该区域的地基土进行处理。

1.1 SDDC桩施工工艺原理

SDDC 桩施工法，即孔内深层强夯法，是一种深层地基处理方法[1]。该方法采用旋挖钻机成孔至预定深度，然后自下而上分层填料（素土）强夯或边填料边强夯，形成由高承载力的密实桩体和强力挤密的桩间土共同组成的具有较高承载力的复合地基[2]。

1.2 SDDC桩的优点

（1）采用SDDC桩工艺对施工场地范围内进行全面处理，可提高地基承载力，确保建筑物主体结构安全。

（2）SDDC桩为工程后期的钻孔灌注桩成孔创造了条件，SDDC形成的素土桩上钻孔构成高承载力的钢筋混凝土灌注桩。

（3）挤密时可利用现场土方，减少土方外运量，就地取材，只要土体含水率满足要求便可施工[3]。

（4）在后期灌注桩施工过程中避免了塌孔和孔底沉渣厚度超标等问题，施工质量可靠。

（5）施工时采用机械化，施工进度快，节约工期，生产效率高，受季节影响小。

2 施工关键环节及控制要点

2.1 利用试验桩确定施工参数

通过试验桩确定填料土的最优含水率、最大干密度、压实系数、挤密系数、填料厚度、夯击能量、夯击次数及桩直径、桩间距等。填料土不得含有杂土、砖瓦、块石、木屑、杂草等，土块粒径不得大于150mm，土料质量根据击实试验确定的最大干密度和最优含水量控制（含水量为最优含水量的+3%）。

（1）根据现场实际及初设施工参数情况，确定SDDC桩施工的试桩区域，经研讨最终确定分为2个阶段、4 个区域进场SDDC 试验桩施工。首先进行第一阶段一个区域的SDDC桩的施工，如图1所示。

图1 第一阶段试验区

（2）按照预先制定的方案，第一阶段桩径1200mm，桩间距2400mm（18 根）和桩间距2600mm（21 根），桩深均为22m。初步确定夯击能量10t 重锤，重锤提升高度6m，自由释放，每次素土填料2.0m3，对每层填料夯击6次压实，循环直至成孔桩夯填至与地表平齐，试桩完成；按照梅花桩进行跳桩施工，进行第二根试桩施工，共计试验桩39 根。在最后一根试桩完成后14d，进行桩间、桩身土挤密系数测定。检测结果：桩身压实系数平均为0.89，桩间土平均挤密系数为0.83，不能满足设计要求。试验结果见表1。

表1 第一阶段试验桩试验数据

（3）分析第一阶段的试验数据，不能满足施工区域地基承载力的要求，进行第二阶段试验桩施工，该阶段共有3个试验区域，如图2所示。

图2 第二阶段试验区

（4）结合第一次试验的数据及相关的施工记录，进行第二次试验，重新选择试验位置。在重锤10t不变的前提下，提升高度为8m，桩径1200mm，桩间距2400mm，有效桩深21.2m，夯击次数每层8 击，对3 个施工试验区重新进行试验数据采集，每个试验区的回填土填料（虚方）依次为2.0m（³13根）、1.5m（³13根）、1.0m³（13 根），梅花桩进行跳桩施工，共计试桩39 根。施工时，先施工第一排奇数桩，即按照“隔一打一”顺序进行施工，再进行第一排偶数桩施工；第一排完成后按照同样的顺序依次施工第三、第二排桩。检测结果：桩身压实系数均达到0.97，桩间土的挤密系数＞0.88。对桩间土的挤密效果，完全能够消除场地内湿陷性黄土的湿陷性。试验结果见表2。

表2 第二阶段试验桩试验数据

（5）根据试桩结果确定该场地SDDC 桩施工，其有效桩长21.2m，桩径1200mm、桩间距2400mm，桩身压实系数不小于0.97，桩间土最小挤密系数不小于0.88，平均挤密系数不小于0.93，素土最大干密度1.75g/m³，最优含水率14.3%。施工时，梅花形布置跳桩施工，如图3所示。

图3 SDDC桩梅花形布置跳桩施工

2.2 桩位施工放样

根据试验数据及现场土质的实际情况，开展大规模地基处理施工，首先依据施工方案提供的现场坐标控制点，采用全站仪进行坐标控制点位复核，桩位坐标点测量精度控制在0.4D（D为桩径）。按照设计坐标点位进行放点，桩位用白灰和警戒小旗进行标记，以保证桩位的准确度。

2.3 钻机成孔

SDDC桩成孔利用旋挖钻机成孔，旋挖钻机微调施工场地平整度，使钻机安放平稳，确保机械安全和成孔顺直，成孔直径和孔深按试桩施工参数孔径D=1200mm，孔深H≥29m（有效孔深21.2m）。成孔机械应保持垂直稳定，垂直度偏差不应大于孔深的2.5%。成孔中心偏差不应超过桩径的1/4。若出现塌孔、缩孔等情况时，及时解决处理，待处理完成后，继续钻孔，直到孔深达到设计要求。

2.4 成孔验收

为保证孔内湿度，增加桩间土压实度，钻孔过程中采取边钻进边适量加水的方式进行，旋挖钻机成孔后，桩孔先用水平安全网防护，再用立体标准化防护栏杆进行防护，之后监理等相关人员对孔径（孔径1200mm）和孔深（有效孔深21.1m）进行验收，各项指标符合设计要求后，方可组织夯机进行孔内强夯作业。成孔如图4所示。

图4 成孔验收

2.5 孔内回填土料分层夯实

孔深达到设计要求且验收合格后，将夯机就位对正、调平后，先将夯锤（锤重10t）放下去，在孔底空夯2次，再进行填料，填料采用装载机每次回填2 方（虚方），夯锤提升高度为8m 自由落体下落，使夯锤自重下落产生的动能冲击对回填土进行夯填，反复作业夯至设计要求标高，每层夯击8 次，夯填完成后挪移至下一孔位，成桩直径≥1600mm。分层夯填如图5所示。

图5 SDDC桩检测点示意图

图5 SDDC桩分层夯填示意图

2.6 桩身、桩间土压实度检测

（1）SDDC 桩应检测桩体和桩间土的干密度，并将其分别换算成平均压实系数和平均挤密系数。并在地基处理的全部深度内，分层取样测定挤密土及孔内填料的湿陷性及压缩性。

（2）孔内填料的夯实质量，应及时抽样检查，其数量不得少于总孔数的2%，每台班不应少于1 孔。全部孔深内，宜每1m 取土样测定干密度，检测点的位置应在距孔心2/3孔半径处，如图6所示。

2.7 回填料的控制

依据现场土质状况，填料土采用的素土，其最大粒径＜100mm，有机质含量＜5%。施工时，回填土料为提前闷制而成，应提前一天加水浸湿，且按照要求用塑料布对加水浸湿土料进行保湿覆盖，保证第二天回填用量和土的最优含水率，施工含水率控制在最优含水率的±2%左右，实际可用“手握成团、落地开花”的标准直观地判断含水率。