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1、孔内深层强夯(DDC)灰土桩基施工工法工法编号：FJGFEJ18-2011完成单位：中建七局第三建筑有限公司 福建省华航建设工程有限公司主要完成人：涂闽杰 张浩杰 李清火 黄捷 郑祖潭1 前 言工程实践中，很多工程建造于软弱地基上，施工要求地基处理后能达到承载力高、刚度均匀、变形小、费用低、节约材料、污染公害小等要求，孔内深层强夯法作为一项新技术，该法施工具有能显著提高地基承载力、经济环保等优点，近年来已在我国西北、华北等地区得到较好的应用。孔内深层强夯法（down-hole dynamic compaction，简称DDC）,是一种新型深层地基处理方法。该法先成孔至预定深度，然后自下而上分层
2、填料强夯，形成高承载力的密实桩体和强力挤密的桩间土，从而形成DDC桩复合地基。陕西省蒲城县医院综合住院楼采用孔内深层强夯法处理桩基，我司为加强该桩基施工质量控制，开展质量管理活动，QC小组被评为“全国工程建设优秀质量管理小组”称号，并在灰土桩基施工过程中形成本工法。2 特 点2.0.1 适用范围广。可广泛的处理“杂填”、“湿陷”、“液化”、“软弱”、“膨胀”等各类软弱地基。2.0.2 用料标准低。使用的灰土填料可就地取材，无需严格加工。2.0.3 地基承载力和变形模量高，地基变形小。该技术具有超压强、强挤密的效果，地基处理承载力提高的效果显著，且地基变形小。2.0.4 经济环保。采用建筑垃圾灰
3、土处理地基，减少污染，保护环境。3 适用范围3.0.1 本工法适用于加固地下水位以上、天然含水量12%25%、厚度515m的新填土、杂填土、湿陷性黄土以及具有酸、碱、盐腐蚀的地基，具有硬夹层的不均匀地基以及地下人防工事等各种复杂建筑场地的处理。4 工艺原理孔内深层强夯灰土桩施工，是在强夯技术基础上发展的地基加固技术，是根据“动力固结”的机理与现代科学技术为一体的地基处理技术。它的施工是先成孔，再向孔内填按比例拌和的灰土，以高动能、超压强特异重锤在孔内深层领域进行冲砸挤压，使填料灰土在强力的推动下向孔周和底部挤压。其强夯重锤作业是在孔内自下而上完成。夯击能量可达20000KNm/m2。DDC技术
4、处理后的灰土桩地基，可达到遇水不湿陷、地震不液化、压缩变形小、承载力高、刚度均匀，消除了深厚黄土地基的湿陷性，大幅度提高了地基承载力，降低地基压缩性。5 施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程孔内深层强夯灰土桩施工工艺流程如图5.1所示。桩孔定位检查、复核桩位图机械成孔检查孔径、深度等参数是否符合要求否灰土拌合土料、石灰过筛、计量等是否符合要求否桩孔夯填否夯实质量是够否符合要求下道工序图5.1 施工工艺流程图5.2 操作要点5.2.1 桩孔定位桩轴线控制桩及水准点桩设置并编号，且进行复核；桩孔位置放线并钉标桩定位或撒石灰。5.2.2 机械成孔成孔机械应保持垂直稳定，场地承载力不应低于120k
5、pa,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。成孔机械主要采用机械洛阳铲成孔，施工时一般应采用隔行隔列、间隔跳打的方法四遍成孔、成桩（见图5.2.2），以避免后打孔施工时对已打孔的影响。桩间距应根据设计要求确定，常用的孔径、中心距按表5.2.2确定。图5.2.2 成孔、成桩顺序1第一遍打孔、桩；2第一遍打孔、桩；3第一遍打孔、桩；4第一遍打孔、桩表5.2.2 常用孔径、中心距成孔方法成孔直径（mm）中心距夯后桩径（mm）机械成孔40015002.03.0d5502000 注：d成孔直径根据土质情况可在孔底预留一定厚度的原土层，以重锤夯冲至地基处理设计深度，强夯桩底影
6、响深度应为12m。根据设计要求，可在孔底做一人工持力层或扩大头。5.2.3 灰土拌和按照2：8或3：7灰土比例进行拌和，石灰粒径d1020mm,土粒径d（1/101/8）成孔直径，灰土的有机物含量不应超过10%.填料最优含水量应通过试验确定，也可按当地经验确定。可根据公式5.2.3控制素土的最优含水。W=w1/s （5.2.3）式中 W素土含水率（%）； w1灰土要求含水率（%）； s灰土中素土所占比例（一般为0.8或0.7）。采取提前对素土料的含水率检测措施，可对灰土的含水率进行主动控制，若素土的含水率偏大时，可提前进行晾晒，不影响工期和灰土的质量。若素土的含水率偏小，在灰土拌合机上安装简易
7、洒水龙头在灰土拌和机的出料口安装简易的洒水装置，可开启洒水龙头，将水均匀的喷洒在灰土中，以保证灰土含水量的均匀。5.2.4 桩孔夯填夯实机平稳就位、对中，夯锤应能自由落入孔底，落距3.5m。填料前先对孔底进行12击预夯，夯击次数以孔底发出清脆响声为止。填料、夯击交替进行，边填边夯，均匀下料，均匀夯击至基坑底面。填料时应按试验确定的填料量进行，每次填料后，必须夯够规定的锤击数后方能进行下次填料。夯填施工顺序应先外排后里排，同排内应间隔12孔进行；对大型工程可采取分段施工，以免因振动挤压造成相邻孔缩孔成坍孔。应分层回填夯实，每次回填厚度为250-400mm。回填量可根据公式5.2.4确定。Q=HS
8、 (5.2.4)式中 Q分层填料量（m3）； H填料堆积厚度（m）； S桩孔面积（m2）。电动卷场机或提升式夯实机，夯实时每层夯实不少于10锤。施打时，逐层以量斗向孔内下料，逐层夯实，当采用偏心轮夹杆式连续夯实机，则将灰土用铁锹随夯击不断下料，每下二锹夯二击，均匀地向桩孔下料、夯实。桩顶应高出设计标高不小于0.5cm，挖土时将高出部分铲除。若孔底出现饱和软弱土层时，可采取加大成孔间距，以防由于振动而造成已打好的桩孔内挤塞；当孔底有地下水流入，可采用井点降水后再回填填料或向桩孔内填入一定数量的干砖渣和石灰，经夯实后再分层填入填料。5.3 劳动力组织劳动力组织见表5.3表5.3 劳动力组织情况表（
9、单位：工日/100根）序号工序名称技工人数普工人数1桩孔定位222机械成孔10103灰土拌合20304桩孔夯填20256 材料与设备6.1 材 料6.1.1 土料可采用就地挖出的粘性土及塑性指数大于4的粉土，不得含有有机杂质或用耕植土；土料应过筛，其颗粒不应大于15mm。6.1.2 石灰应用级以上新鲜的块灰，使用前1-2d消解并过筛，其颗粒不应大于5mm，不得夹有未熟化的生石灰块粒及其他杂质，也不得含有过多的水分。6.2 设 备主要机具设备详见表6.2主要机具设备表。表6.2 主要机具设备表序号名称型号性能能耗数量用途1机械洛阳铲80型打桩深度：1-20米7.5kw2成孔2提升式夯机QH400
10、允许夯锤重量20t160kW2夯实3小型装载机YY-20F额定斗容量0.8m347 kW2运料7 质量控制7.1 质量控制标准DDC灰土桩质量标准执行中国工程建设标准CECS197：2006孔内深层强夯法技术规程7.1.1 主控项目灰土挤密桩的桩数、排列尺寸、孔径、深度、填料质量及配合比，必须符合设计要求或施工规范的规定。7.1.2 一般项目1 施工前应对土及灰土的质量、桩孔放样位置等做检查。一般来说，现场用灰土拌合机拌和3：7灰土有利于控制配合比。2 施工中应对桩孔直径、桩孔深度、夯击次数、填料的含水量等做检查。夯填桩时施工时一般控制分层填料量、柱锤夯击次数、柱锤落距这三个施工参数。通过对填
11、料的反复锤击使桩径扩大到设计要求以保证桩间土的挤密系数符合设计要求。三个施工参数之间存在互补关系。施工中可采用计量法进行控制，即分层填料量严格按照试桩确定的填料量进行计量控制，施工中应采用固定的器具填料，保证分层填料量小于试桩确定的分层填料量。为保证施工质量，除对分层填料进行计量外还应对每根桩的总填料量进行计量，总填料量可按公式7.1.2 进行计算：VxVkd/s （7.1.2）式中 Vx满足设计要求下孔内应填灰土量（虚方量） Vk设计要求成桩后的桩体积 s孔内填料在拌和后松散状态下且含水率在规范允许偏差范围内的干密度（现场测定） d灰土达到设计要求应控制的干密度 由式c=d /dmax 可求
12、出d值 式中 c设计压实系数 dmax轻型标准击实试验测得灰土的最大干密度当同一范围内多根桩的总填料量小于计算量时，应停止施工，查明原因，必要时会同勘察设计单位处理。待原因分析及问题解决后方可继续施工。3 施工结束后，应检查成桩的质量及地基承载力。4 DDC灰土桩地基质量检验标准应符合表7.1.2的规定。 表7.1.2 质量检验标准项目序号检查项目允许偏差或允许值检查方法单位数值主控项目1桩长mm500测桩管长度或垂球测孔深2地基承载力设计要求按规范方法3桩体及桩间土干密度设计要求现场取样检查4桩径mm-20用钢尺量一般项目1土料有机质含量%5试验室焙烧法2石灰粒径mm5筛分法3桩位偏差满堂布
13、桩0.4d条基布桩0.25d用钢尺量4垂直度1.5用经纬仪测桩管5桩径mm-20用钢尺量注：桩径允许偏差是指个别断面。7.1.3 特殊工艺关键控制点控制，见表7.1.3表7.1.3 特殊工艺关键控制点控制 序号关键控制点控 制 措 施1施工顺序分段施工2灰土拌制土料、石灰过筛、计量，拌制均匀3桩孔夯填石灰桩应打一孔填一孔，若土质较差，夯填速度较慢，宜采用间隔打法，以免因振动、挤压，造成相邻桩孔出现颈缩或坍孔4管理施工中应加强管理，进行认真的技术交底和检查；桩孔要防止漏钻或漏填；灰土要计量拌匀；干湿要适度，厚度和落锤高度、锤击数要按规定，以免桩出现漏填灰、夹层、松散等情况，造成严重质量事故8 安
14、全措施8.0.1 工人进入工地后应进行三级安全教育和职业健康安全教育。各工种结合培训进行安全操作规程教育后方能上岗，桩机机长等特殊工种必须持证上岗，新工人应进行上岗教育。8.0.2 桩机等机械及设备组装和使用前应根据建筑机械使用安全技术规程检查各部件工作是否正常,确认运转合格后方能投入使用。8.0.3 施工现场的临时用电必须按照施工方案布置完成并根据施工现场临时用电安装技术规范（JGJ46-88）检查合格后才可以投入使用。8.0.4 振动或锤击沉桩机安放平稳，经常检查设备情况。8.0.5 桩成孔后，应在孔口加盖板封挡并设显著标识，防止人员或工具掉入孔中。9 环保措施9.0.1 成立对应的施工环
15、境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有防火及废弃物处理的规章制度。9.0.2 将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。9.0.3 优先选用先进的环保机械。采取措施降低施工噪音到允许值以下，同时尽可能避免夜间施工。9.0.4 对施工场地道路进行硬化，并在晴天经常对施工通行道路进行洒水，防止尘土飞扬，污染周围环境。10 效益分析10.0.1 社会效益由于孔内深层强夯(DDC)灰土桩基施工时是由深
16、及浅在孔内填夯，因此减少了振动及噪声对周围环境的影响，施工公害也较小，并且该方法可大量消耗废料和垃圾，变废为宝，不仅不造成污染，而且还起到保护环境的作用。10.0.2 经济效益传统的处理软土地基的方法主要采用粉喷桩、管桩等，这些由于使用水泥、石灰、钢材等材料，需要特殊的搅拌钻机，所以造价高，施工工艺复杂；而孔内深层强夯(DDC)灰土桩基可用大量废料和垃圾作为填料，可节约钢材、水泥，减少开挖地基和地基处理所用材料的往返运输，降低了工程造价，大大节约了工程费用。11 应用实例本工法成功地应用于陕西省蒲城县医院综合住院楼、陕西临潼天荣骊景苑、西安湖景佳苑等工程，工程质量满足规范和合同要求。现以陕西省
17、蒲城县医院综合住院楼工程为实例。11.0.1 工程概况蒲城县医院综合住院楼位于陕西省蒲城县延安街西段，总建筑面积2.5万m2，地上16层，地下1层，总建筑高度63 米。主体采用现浇框架剪力墙结构，筏板基础，基础埋深-7.00m。场地为类自重湿陷性黄土，厚度达30m，采用DDC法灰土桩复合地基，桩距900mm，成孔直径400mm，夯后桩径550mm，总计4345根。11.0.2 施工情况该工程桩基在施工过程中按照本工法施工，按照各工艺流程、操作要点做好各项施工工作，制定相应的安全、环保措施，严格控制施工质量，通过采取控制石灰杂质、灰土含水率、分层填料量以及增加夯垂重量等措施，有效地确保了DDC桩
18、基施工质量，施工过程中我们对桩基进行抽样检测，共检测28跟桩，280个取样点，经检测夯后桩径均达到580mm，桩体的平均压实系数为：0.98，满足工程要求。11.0.3 工程评价在DDC灰土挤密桩施工完成后，进行静载荷试验，试验结果显示复合地基承载力特征值不小于250kpa，符合设计要求；同时进行湿陷性地基处理效果检测，检测结果显示桩间土湿陷性系数值均小于0.015， DDC灰土桩复合地基满足设计要求。综合以上两种检测结果，DDC灰土桩复合地基满足设计要求。DDC灰土桩工程优良的施工质量为确保整个工程的创优奠定了坚实的基础，为实现甲、乙双方合同目标提供了有力的保证。目前，该工程已顺利通过各方竣工验收，投入使用。
