一种湿陷性黄土地基的施工方法技术领域
本发明涉及建筑地基处理领域，具体为一种采用SDDC桩和灌注桩后压浆技术联合联合处理黄土地基湿陷性的施工方法。
背景技术
在西北、华北地区常会遇到黄土地基处理问题，通常包括低湿度湿陷性黄土以消除或减小湿陷变形危害为主要目的，同时需提高地基承载力的地基处理问题，以及高湿度软弱黄土（尤其是饱和黄土，多由湿陷性黄土饱水转化而成，饱和度Sr﹥80%）以提高地基承载力、减少有害压缩变形为目的的地基处理问题。由于后者的工程特性多与一般粘性土类似，主要应考虑地基的压缩变形，可按软弱粘性土对待，而前者则主要应考虑地基受水浸湿后的湿陷变形。
传统的湿陷性黄土地基的处理方法主要有以下方法：
（1）垫层，（2）重锤表层夯实，（3）强夯，（4）挤密桩，（5）化学加固，（6）预浸水，（7）桩基础。
以上对湿陷性黄土地基的处理方法中，方法（1）和方法（2）处理深度浅，不宜用于湿陷性黄土深厚的场地；方法（3）对环境的负面影响大，不宜在已有建筑物周围及市区使用；方法（4）所用填料单一，且对桩间土的挤密效果不理想，仅能有限的消除地基湿陷性；方法（5）处理费用昂贵，一般不予采用；方法（6）浸水时场地周围地表下沉开裂，并容易造成“跑水”穿洞，影响周围建筑物的安全；方法（7）处理深厚湿陷性黄土地区，尤其在自重湿陷性黄土场地，为克服负摩擦力带来的不利影响，所需桩较长，经济性差。
以上针对湿陷性黄土地基的传统处理方法中，尤其对自重湿陷性黄土深厚的场地，尚无经济有效的地基处理方法能够满足高层建筑物（高耸构筑物）对地基承载力及沉降量的要求，因此，寻找一种新的湿陷性黄土地基的处理方法是本领域技术人员关注的热点。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺点或不足，本发明的目的在于提供一种采用SDDC桩和灌注桩后压浆技术联合处理湿陷性黄土地基的施工方法。
为了实现上述任务，本发明通过以下的技术方案得以实现：
一种湿陷性黄土地基的施工方法，其特征在于，该方法首先采用SDDC桩法对具有湿陷性的黄土场地进行地基处理；然后，在现场采集原状土，按规范进行室内试验，测得桩间土挤密系数、SDDC桩桩体压实系数，并进行湿陷性评价，若三项指标中有不满足设计规范时，则进行SDDC桩的补桩施工，直至满足设计要求；然后进行灌注桩后压浆施工。
其具体施工的步骤如下：
步骤一，核查地质资料，结合设计参数，选择合适的成孔施工机具；
步骤二，平整场地，清除地上障碍物，标记处理场地范围内的地下构造物及管线，保持场地平整；
步骤三，测量放线，定出控制轴线、打桩场地边线并标识；
步骤四，应用步骤一中选择的施工机具，冲击成孔。成孔施工机具一般采用带桩架的桩机，冲击锤选用橄榄形超重锤。桩机就位、对正、调平后，起吊重锤到达设计高度（一般可提升至10m~18m），橄榄形超重锤自动脱钩，借助橄榄形超重锤的动能冲入土中，反复进行上述操作，直至孔深达到设计要求；
步骤五，分层填料，夯击成桩：
用标准料斗或运料车将按设计拌和好的定量填料分层填入桩孔，然后用成孔时的橄榄形超重锤将填料逐一分层夯实，直至成SDDC桩。且每个桩孔应夯填至桩顶设计标高以上至少0.5m；其中，成孔及填料夯实的施工顺序间隔进行；
步骤六，施工机械移至下一个桩位，重复步骤四、步骤五，直至SDDC桩全部完成；
步骤七，开挖探井采集SDDC桩的桩身填料试样和桩间土试样，做室内常规土工试验，具体要求如下：
（1）按规范取桩间土及SDDC桩的桩身填料试样若干，做室内常规土工试验，其结果应满足桩间土的挤密系数不小于0.93，SDDC桩的桩身的压密系数不小于0.97；
（2）湿陷性评价。为进一步确定湿陷性的消除程度，在场地上开挖探井采集三SDDC桩形心处桩间土的不扰动土试样，进行室内常规土工试验，根据室内试验结果，判定湿陷性的消除程度是否满足设计要求。
若以上各指标已满足设计要求，则进行灌注桩后压浆的施工；否则进行SDDC桩的补桩施工；
步骤八，在进行灌注桩施工之前，采用100mm厚C15混凝土对已采用SDDC桩处理过的地面进行硬化处理；
步骤九，采用全站仪利用指定的轴线交点作控制点，对灌注桩桩位放样、定位，灌注桩的桩位方向距离误差不小于5mm，并用长钉对桩位进行一一标记；
步骤十，制作钢筋笼，验收待用。采用桩身预埋管压浆法，即按设计的压浆深度要求，将压浆管固定在钢筋笼上，压浆装置随钢筋笼一起下放。压浆管之间采用丝扣连接避免焊接；
步骤十一，成孔机具就位，并保持成孔机械平稳，不发生倾斜、位移；
步骤十二，调整成孔机械，用对位圈对好灌注桩桩位，开动成孔机械，达到控制深度后，进行清孔作业；
步骤十三，移动成孔机具到下一灌注桩桩位，重复步骤十一和步骤十二，直至完成所有灌注桩的成孔作业；
步骤十四，将事先制作的安装好注浆管的钢筋笼吊装下放，钢筋笼放入前绑好砂浆垫块或塑料卡，吊放钢筋笼时，要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁；钢筋笼放到设计位置时，应立即固定；在两段钢筋笼之间的连接处进行焊接，以确保钢筋笼的位置正确，保证保护层厚度符合要求；
步骤十五，压浆管试水。每节压浆管随钢筋笼下放时应做试水试验，若发现水柱下降或水柱消失，则应检查压浆管是否有砂眼、丝扣连接是否密封。
钢筋笼放置完毕后孔内进行第二次清孔完成后需再次检查孔内水面，无异常后用堵头封住压浆管上口；
步骤十六，浇筑混凝土灌注桩。用放溜筒浇筑混凝土灌注桩，在放溜筒前再次检查和测量钻孔内虚土的厚度，达到设计要求时进行，混凝土浇筑采用连续进行，混凝土浇筑到灌注桩的桩顶时，应适当超过灌注桩的桩顶设计标高，以保证在凿除浮浆后，灌注桩的桩顶标高符合设计要求。同时，制作同一配合比的试块，每班不得少于一组；
步骤十七，压水试验，压水试验在成桩后24小时内进行。正式压浆前必须进行压水试验，以检查管路及单向阀的畅通状况。
若在桩侧或桩端发生扩孔、塌孔或充盈系数较大的情况时，需特别注意提前进行压水试验，在混凝土浇筑完的5小时内进行以确保能冲开较厚的混凝土覆盖层。
试验时由专人记录冲破压力值及管道畅通情况；
步骤十八，重复步骤十四、步骤十五、步骤十六、步骤十七，完成各灌注桩的成桩工作，同时为后压浆施工做好准备工作；
步骤十九，后压浆施工。采取二次注浆的方式，以充分发挥注浆的作用，获得更佳效果。
（1）初注：灌注桩桩身混凝土养护3～5天后开始压浆，将按设计配置好的水泥浆通过高压泵和预埋压浆管注入到桩底或桩侧土层中去，若为复式压浆，则一般先进行桩侧压浆，12小时后再进行桩底压浆。初注时压力要小，浆液由稀到稠。初注时要密切注意注浆压力、注浆量的变化，并注意注浆节奏。桩底注浆时应设置百分表检测桩的上抬量，避免过大。
（2）二次注浆：第二次注浆的注浆管最好与第一次注浆的注浆管成对称分布。第二次注浆量一般为第一次的1∕3～1∕4，水灰比可适当提高。
（3）同一根桩的压浆顺序：先对上侧管进行压浆，然后下侧管，最后进行端管压浆；同一承台桩的压浆顺序：先四周桩后中心桩。
步骤二十，终止压浆。终止压浆的总的控制原则以压浆量为主，压力控制为辅。但压浆参数还应根据地质条件合理选择，如若桩端为密实的砾石卵石层时，应以压浆量为主要控制指标；桩侧为密实的黄土层时则应以压浆压力为主要控制指标。
压浆完毕后立即给压浆管拧上堵头，以免因回浆而降低压浆效果。
步骤二十一，重复步骤十九、步骤二十，连续完成各个灌注桩后压浆的施工工作。
采用本发明的方法能有效解决深厚湿陷性黄土场地上的高层建筑物（高耸构筑物）对地基承载力、沉降量、环境影响等方面要求苛刻的问题。又因采用这种方法后可有效缩短桩长，所以其所带来的经济效益较其他方法更为显著。
附图说明
图1是SDDC桩平面布置示意图；
图2是地基处理剖面示意图；
图3是压浆管埋设示意图。
图中的标记分别表示：1、桩间土，2 、SDDC桩，3、地基下部无湿陷性的天然土层，4、灌注桩，5、注浆管。
下面参照附图和实施例对本发明进行详细说明。
具体实施方式
孔内深层超强夯法（Super Down-hole Dynamic Compaction，简称SDDC），它是以高动能、超压强、强挤密的作用机理通过冲击成孔，由深到浅，逐层强夯成桩，在超压强的动能强夯过程中使桩间土侧面产生很大的动态被动土压力，迫使填料向下和周边压密挤出，使桩间土物理力学指标得到充分的改善。可广泛应用于杂填、液化、湿陷软弱、膨胀等各类特殊地基的处理。该方法适应性强、处理深度大、处理效果好、绿色环保、对环境影响小、经济效益好等优点，近年来被逐渐人们所认识，且处理效果良好。本发明将孔内深层超强夯法引入桩基础方法中，对黄土地基湿陷性进行处理，经实践证明，得到了满意的效果。
本发明中桩基础型式视具体要求，可以采取桩—柱基础、桩—梁基础、桩—墙基础、桩—筏基础、桩—箱基础等，相应布桩方式可采用柱下布桩、墙下布桩、满堂布桩、局部满堂布桩等方式。
参见图1、图2和图3，本发明的湿陷性黄土地基的施工方法，采用SDDC桩和灌注桩（以钻孔灌注桩为例）后压浆技术联合处理湿陷性黄土地基的湿陷性，具体包括下列步骤：
一、SDDC桩2的施工。
步骤一，核查地质资料，结合设计参数，选择合适的成孔施工机具；
步骤二，平整场地，清除地上障碍物，标记处理场地范围内的地下构造物及管线，保持场地平整；
步骤三，测量放线，定出控制轴线、打桩场地边线并标识；
步骤四，应用步骤一中选择的施工机具，冲击成孔。成孔施工机具一般采用带桩架的桩机，冲击锤选用橄榄形超重锤。桩机就位、对正、调平后，起吊重锤到达设计高度（一般可提升至10m~18m），橄榄形超重锤自动脱钩，借助橄榄形超重锤的动能冲入土中，反复进行上述操作，直至孔深达到设计要求；
步骤五，分层填料，夯击成桩。用标准料斗或运料车将按设计拌和好的定量填料（不可选用砖块、毛石、混凝土块等大块坚硬材料作为填料）分层填入桩孔，然后用成孔时的橄榄形超重锤将填料逐一分层夯实，直至成SDDC桩2。每个桩孔应夯填至桩顶设计标高以上至少0.5m；其中，成孔及填料夯实的施工顺序间隔进行；
步骤六，施工机械移位。重复步骤四、步骤五，直至SDDC桩2全部完成；
步骤七，开挖探井采集SDDC桩2的桩身填料试样和桩间土1（上部具有湿陷性的土体）试样，做室内常规土工试验，具体要求如下：
（1）按规范取桩间土1及SDDC桩2桩身填料试样若干，做室内常规土工试验，其结果应满足桩间土1的挤密系数不小于0.93，SDDC桩2的桩身的压密系数不小于0.97；
（2）湿陷性评价。为进一步确定湿陷性的消除程度，在场地上开挖探井采集三SDDC桩2形心处桩间土1的不扰动土试样，进行室内常规土工试验，根据室内试验结果，判定湿陷性的消除程度是否满足设计要求。
若以上各指标已满足设计要求，则进行钻孔灌注桩后压浆的施工；否则进行SDDC桩2的补桩施工；
步骤八，在进行钻孔灌注桩4施工之前，采用100mm厚C15混凝土对已采用SDDC桩2处理过的地面进行硬化处理；
二、钻孔灌注桩4后压浆施工
步骤九，采用全站仪利用指定的轴线交点作控制点，对钻孔灌注桩4桩位放样、定位，钻孔灌注桩4的桩位方向距离误差不小于5mm，并用长钉对桩位进行一一标记；
步骤十，钢筋笼制作、验收：
采用桩身预埋管压浆法，即按设计的压浆深度要求，将注浆管5固定在钢筋笼上，压浆装置随钢筋笼一起下放。注浆管5之间采用丝扣连接避免焊接；
步骤十一，钻孔机就位，并保持钻孔机平稳，不发生倾斜、位移；
步骤十二，调直钻孔机架挺杆，用对位圈对好钻孔灌注桩4桩位，开动钻孔机钻进、出土，达到控制深度后，在孔底处进行空转清土后停钻、提钻；成孔质量保证措施是：
1）用测深绳/锤测孔深及虚土厚度不应超过100mm；
2）保持孔内泥浆液面的高度防止缩孔、塌孔；
步骤十三，移动钻孔机到下一钻孔灌注桩4桩位，重复步骤十一和步骤十二，直至完成所有钻孔灌注桩4的成孔作业；
步骤十四，将事先制作的安装好注浆管5的钢筋笼吊装下放，钢筋笼放入前绑好砂浆垫块或塑料卡，吊放钢筋笼时，要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁；钢筋笼放到设计位置时，应立即固定；在两段钢筋笼之间的连接处进行焊接，以确保钢筋笼的位置正确，保证保护层厚度符合要求；
步骤十五，注浆管5试水。每节压浆管5随钢筋笼下放时应做试水试验，若发现水柱下降或水柱消失，则应检查压浆管5是否有砂眼、丝扣连接是否密封。
钢筋笼放置完毕后孔内进行第二次清孔完成后需再次检查孔内水面，无异常后用堵头封住注浆管5上口；
步骤十六，浇筑混凝土。用放溜筒浇筑混凝土，在放溜筒前再次检查和测量钻孔内虚土的厚度，达到设计要求时进行，混凝土浇筑采用连续进行，混凝土浇筑到钻孔灌注桩4的桩顶时，应适当超过钻孔灌注桩4的桩顶设计标高，以保证在凿除浮浆后，钻孔灌注桩4的桩顶标高符合设计要求。同时，制作同一配合比的试块，每班不得少于一组；
步骤十七，压水试验：压水试验在成桩后24小时内进行。正式压浆前必须进行压水试验，以检查管路及单向阀的畅通状况。
若在桩侧或桩端发生扩孔、塌孔或充盈系数较大的情况时，需特别注意提前进行压水试验，在混凝土浇筑完的5小时内进行以确保能冲开较厚的混凝土覆盖层。
试验时由专人记录冲破压力值及管道畅通情况；
步骤十八，重复步骤十四、步骤十五、步骤十六、步骤十七，完成各钻孔灌注桩4的成桩工作，同时为后压浆施工做好准备工作；
步骤十九，后压浆施工。采取二次注浆的方式，以充分发挥注浆的作用，获得更佳效果。
（1）初注：钻孔灌注桩4桩身混凝土养护3～5天后开始压浆，将按设计配置好的水泥浆通过高压泵和预埋压浆管5注入到桩底或桩侧土层中去，若为复式压浆，则一般先进行桩侧压浆，12小时后再进行桩底压浆。初注时压力要小，浆液由稀到稠。初注时要密切注意注浆压力、注浆量的变化，并注意注浆节奏。桩底注浆时应设置百分表检测桩的上抬量，避免过大。
（2）二次注浆：第二次注浆的注浆管5最好与第一次注浆的注浆管5成对称分布。第二次注浆量一般为第一次的1∕3～1∕4，水灰比可适当提高。
（3）同一根桩的压浆顺序：先对上侧管进行压浆，然后下侧管，最后进行端管压浆；同一承台桩的压浆顺序：先四周桩后中心桩。
步骤二十，终止压浆。终止压浆的总的控制原则以压浆量为主，压力控制为辅。但压浆参数还应根据地质条件合理选择，如若桩端为密实的砾石卵石层时，应以压浆量为主要控制指标；因桩侧为密实的黄土层时则应以压浆压力为主要控制指标。
压浆完毕后立即给压浆管5拧上堵头，以免因回浆而降低压浆效果。
步骤二十一，重复步骤十九、步骤二十，连续完成各个钻孔灌注桩4后压浆的施工工作。
冬、雨期施工注意事项：
（1）冬期当温度低于0℃以下浇筑棍凝土时，应采取加热保温措施。浇筑时，混凝土的温度按冬施工方案规定执行。在桩顶未达到设计强度50%以前不得受冻；当气温尚于30℃时应根据具体情况对混凝土采取缓凝措施。
（2）雨期严格坚持随钻随浇筑混凝土的规定，以防成孔后灌水造成塌孔。现场必须有排水的各种措施，防止地面水流入槽内，造成边坡塌方或基土沉陷、成孔机械倾斜等。
另外在雨期当场地有积水或土层含水量较高时，冲击成孔吸锤现象严重，此时可采用钻机钻孔，但必须适当增加对孔内填料的夯击次数；
采用本发明的方法进行施工时，SDDC桩2的填料不选用砖块、毛石、混凝土块或其他大块坚硬材料。
灌注桩基础设计时，将SDDC桩2处理后的地基视为复合地基，且不考虑SDDC桩2的桩位布置，处理区土体物理力学指标采用平均值，地基下部无湿陷性的天然土层3的物理力学指标采用地质勘察报告提供的数据。
上面以举例方式对本发明进行了具体说明，但本发明不限于上述具体实施例。
下面是对本发明的原理进行说明。
孔内深层超强夯法（SDDC）在成孔过程中，迫使孔内原状土侧向挤出，使桩周一定范围内的土体受到挤压、扰动和重塑，在填料时，迫使孔内填料再次侧向挤压孔壁，使桩周更大范围内的土体再次受到挤压、扰动和重塑，强夯巨大的夯击能量产生的波和动应力反复作用，迫使土骨架产生塑性变形，从而提高土的密实度和抗剪强度，改善土的变形特性，形成的串珠状桩体与桩间土相咬合，承载力高，因成孔时的强挤密作用，此法消除黄土湿陷性效果方面较其他方法更为有效。其加固机理主要有以下四点：
（1）成孔及成桩过程中对原上的动力挤密作用；
（2）桩体充填置换作用（包括桩身及挤入桩间土的骨料）；
（3）采用灰土时，生石灰的水化和胶凝作用（化学置换）。在湿陷性黄土地区，通过SDDC法处理的地基在改善土体物理力学性状的同时能够有效消除湿陷性。然后，在形成的SDDC桩复合地基上进行采用后压浆技术联合的灌注桩的设计与施工。
后压浆施工过程中采用复式压浆技术的灌注桩加固机理主要有：
（1）渗透固结作用；
（2）挤密充填作用；
（3）劈裂加筋作用；
（4）扩底扩径效应。
在上述机理作用下，使地基土体的物理力学性状得到进一步改善，使注浆处黄土的湿陷性得到进一步消除，灌注桩的承载力得到大幅提高，相同荷载下桩基础沉降量大幅减小。
综上所述，采用本发明的黄土地基湿陷性的施工方法与传统的方法相比，其创新性贡献为：
（1）在上述两方面作用下，黄土地基的湿陷性得以消除，进而因黄土地基湿陷性所造成的桩侧负摩阻力问题得以解决，因此桩基础可按不考虑负摩擦力的常规桩基础进行设计；
（2）因为灌注桩采用了SDDC桩和灌注桩后压浆技术联合联合处理，所以桩承载力的大幅提高、相同荷载作用下桩基础沉降量大幅减小。因此，在满足规范要求的前提下可有效缩短桩长，大幅提高经济效益。又因桩基础具有承载力大和抵御复杂荷载能力强的特点，根据工程特点进行合理设计后，能够满足上部高层建筑物（高耸构筑物）对基础的稳定性和差异性沉降的要求。