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SDDC孔内深层超强夯桩结合灌注桩的垃圾填埋场地基处理施工技术

分类:
技术交流
发布时间:
2020/07/14
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【摘要】:
0引言  中国除县城之外的668个城市中,有⅔的城市处于垃圾包围之中,全国城市垃圾堆存累计侵占土地超过5亿㎡。垃圾填埋场地基具有性质复杂、厚度变化大、强度较低、压缩系数大、腐蚀性和污染性强等特点,因此在服务期内和封顶后都会产生大幅度的沉降,且在填埋场封顶后,填埋体的沉降将持续二三十年甚至更长时间。本文结合西安某垃圾填埋场实例,探讨孔内深层超强夯桩(SDDC桩)结合灌注桩在垃圾填埋场地基处理中的应用

  0 引言

  中国除县城之外的668个城市中,有⅔的城市处于垃圾包围之中,全国城市垃圾堆存累计侵占土地超过5亿㎡。垃圾填埋场地基具有性质复杂、厚度变化大、强度较低、压缩系数大、腐蚀性和污染性强等特点,因此在服务期内和封顶后都会产生大幅度的沉降,且在填埋场封顶后,填埋体的沉降将持续二三十年甚至更长时间。本文结合西安某垃圾填埋场实例,探讨孔内深层超强夯桩(SDDC桩)结合灌注桩在垃圾填埋场地基处理中的应用。

  1 工程概况

  西安某拟建场地位于西安市东郊浐河东岸,南邻已建4号路,西临浐河东路。该场地主要以垃圾填埋杂填土为主,填埋深度约2~5m,场地地形起伏较大。拟建场地占地面积约16807㎡,并局部设有地下1层,其建筑占地面积679.44㎡,地上建筑占地面积4728㎡。拟建场地采用SDDC桩结合灌注桩对垃圾填埋杂填土进行处理。首先,对于非地下室区域,采用ϕ1600mmSDDC桩处理,桩长7.5m,布桩采用等边三角形布置,桩间距2.8m;其次,开挖地下1层区域,并对该区域采用ϕ1600mmSDDC桩处理,桩长 3.5m,布桩采用等边三角形布置,桩间距2.8m;然后非地下室区域与地下1层区域分别采用桩长9.0m、ϕ600mm灌注桩。拟建场地地基处理桩基平面布置如图1所示。

  2 工程难点

  1)本工程中垃圾填埋杂填土,由于堆积时间、形成条件不相同,且厚度变化不均一等原因,导致其工程性质复杂、厚度变化大。

  2)垃圾填埋杂填土组分复杂,堆积年限差异大,垃圾种类多,堆填方式随意,导致孔隙较大,压缩性大而强度低。与相同干密度的天然土相比,垃圾填埋杂填土的压缩性比天然土要高得多,变形模量一般都在6MPa 以下,其地基承载力一般为60~120kPa。

  3)垃圾填埋杂填土是一种欠压密土,土质疏松,孔隙率高,一般具有较高的压缩性。

  3 机械设备和工艺

  3.1机械设备

  3.1.1 SDDC桩夯锤

  1)目前夯锤可用铸钢(铁)或混凝土作为材料,其作用机理基本相同。由铸钢(铁) 制作的夯锤重心较低,冲击晃动较小,夯孔较稳定,夯坑开口易控制,但是在夯孔较深时,容易发生起锤困难。由混凝土制作的夯锤则相反,目前不被普遍采用。

  2)夯锤形状有圆形和方形。圆形夯锤目前被普遍采用,这是由于方形夯锤落地方位易发生变化,与夯孔形状不完全重合,影响对桩的夯击效果。

  3)夯锤底面积的选取一般取决于锤重,若夯击能加大,则锤重加大,静压力值相应加大。

  4)夯锤宜设若干排气孔,用于排除瞬时孔压,孔径宜取250~500mm,孔径过小容易堵孔,丧失作用。

十三张   根据拟建场地工程地质条件和设计施工要求,选用三一SQH400型履带式强夯机,吊臂高22m,起吊ϕ1150mm,长3.2m,重10t的桩锤冲击成孔,桩锤为铸钢材料,锤头成圆弧形。针对本工程场地内存在大量垃圾填埋土,不能直接使用夯锤开孔,只能先借助旋挖钻机开孔后再利用夯锤分层填土强夯。

  3.1.2灌注桩成孔机具

  灌注桩施工的关键是成孔,而成孔后的浇筑工艺则比较简单。灌注桩成孔主要采用机械成孔,便于提高施工效率。采用机械成孔主要有挤土成孔和取土成孔2种方法。

  1)挤土成孔

  打、拔钢管通常采用振动锤,一般采取边拔管边灌注混凝土的方法进行施工,从而大大提高了灌注桩的质量。采用挤土的方法一般只适于直径在500mm以下的桩,对于大直径桩只能采用取土成孔的方法进行施工。

  2)取土成孔

  取土成孔可分为全套管法、回转斗钻孔法、螺旋钻孔法和反循环法。根据拟建场地工程地质条件和施工设计要求,选择回转斗钻孔法,采用SR150C型旋挖钻机进行取土成孔,其原理是钻斗是一个直径与桩径相同的圆斗,斗底装有切土刀,斗内可容纳一定量的土,斗底刀刃切土,并将土装入斗内,装满后提起钻斗把土卸出,再行落下钻土、提土。

  3。2 施工工艺

  在对拟建场地进行SDDC桩处理的基础上,按照上部建筑结构荷载要求,在建筑物的承重部位进行钻孔灌注桩设计,以确保处理后可以满足上部结构的要求。SDDC桩采用“隔行跳打”的原则施工,施工工序如图2所示,首先施工Aa,Ab,Ac,Ad,A1,A2,A3,A4,然后施工C1,C2,C3,C4,Ca,Cb,Cc,Cd,最后施工Ba,Bb,Bc,Bd,B1,B2,B3,B4。

  4 施工工艺流程及操作要点

  4.1 SDDC桩施工流程及要点

  4。1。1 施工工艺流程(见图3)

十三张   4.1.2 施工要点

  1)平整场地、清除障碍物,为机械作业提供场地条件。对于施工深度较大、柱锤长度不够的情况,可采取先取部分土后冲扩施工。

  2)施工时桩位放线时,为保证桩点的醒目、持久、以防漏掉,采用在场地纵横向撒白灰线或在桩位处灌入白灰的方法。

  3)垃圾填埋场地直接冲击成孔无法达到施工质量要求,只能借助旋挖钻机先成孔后对孔进行冲击,达到挤密冲击成孔的目的,成孔偏差应≤50mm。

  4)锤的质量、落距、夯击材料、分层填料量、总填料量等应根据现场试验确定。本次施工在分层夯填过程中,当回填深度>½桩长时,夯锤至少提升8m,夯击4次;当回填深度<½桩长时,夯锤至少提升5m,夯击6次。

  4。2灌注桩施工流程及要点

  4.2.1施工工艺流程(见图4)

  4.2.2 施工要点

  1)进行钻孔施工时,钻杆位置应准确定位,保证钻杆垂直稳固,以防因钻杆晃动而引起扩大孔径,造成不必要的工程质量误差。

  2)进行钻孔施工时,应随时观察孔内实际情况,用于反馈下一阶段的钻进施工,调整钻进速度。

十三张   3)进行钻孔施工时,如果孔口出现积土或散落土,应及时处理,特别是针对地下水、塌孔、缩孔等异常情况,应做应急处理。

  4)桩顶以下5m范围内进行混凝土浇筑时应做到随浇随振动,并且每次循环浇筑高度均不允许超过1。5m,从而实现对灌注桩工程质量的控制。

  5 质量控制

十三张   质量控制标准:

  ①测量放线 桩中心位置偏差≤50mm。

十三张   ②SDDC桩 分层夯填过程中,当回填深度>½桩长时,夯锤至少提升8m,夯击4次;当回填深度<½桩长时,至少提升5m,夯击6次。保证桩的长度大于垃圾土的厚度,成桩孔径必须>1.8m,桩体土达到中密~密实,桩间土达到中密以上。单桩竖向抗压极限承载力达到2000kN,其承载力特征值均达到1000kN。

  ③灌注桩 抗压极限承载力必须>2900kN。

  ④混凝土强度≥设计强度。

  6 地基处理效果分析

  通过对SDDC桩的各项检测得到如下结果:单桩竖向抗压极限承载力均为2000kN,其承载力特征值均为1000kN,承载力特征值180kPa,非地下室区域桩体密实度在桩长处理深度范围内为中密,地下室区域桩体密实度在桩长处理深度范围内为中密~密实,非地下室区域桩间土密实度在桩长处理深度范围内为中密,地下室区域桩间土密实度在桩长处理深度范围内为中密,满足设计要求。

  通过对混凝土灌注桩的各项检测得到如下结果:灌注桩的抗压极限承载力均>2900kN,桩身结构完整,完整性类别判定为Ⅰ类,满足设计要求。

  7 结语

  1)孔内深层超强夯法通过挤密作用降低桩间土的孔隙比,充分利用和发挥桩间土的承载力,从而提高了复合地基的承载力。

  2)孔内深层超强夯法设备简便,施工质量容易控制,同时本工程填筑料采用大量建筑垃圾,就地取材,如碎砖、灰土、混凝土碎块等,极大地减少建筑垃圾的运输和填埋量,具有良好的节能环保性。

  3)实践证明,该方法对于垃圾填埋场地基处理有效,为垃圾填埋场地基处理设计与施工提供实例。

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