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

　　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。

　　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）

　　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。

　　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

　　质量控制标准：

　　①测量放线 桩中心位置偏差≤50ｍｍ。

　　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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