湿陷性黄土载体桩绿色施工工法

1、湿陷性黄土载体桩绿色施工工法1前言湿陷性黄土载体桩绿色施工工法是近年发展起来的一种具有特色施工工艺的桩型，从受力和施 工工艺来看，载体桩避软就硬，通过特殊设备对深层土料进行填料挤密，使经过处理的复合载体形 成扩展基础，结构上部荷载通过桩身传递到载体，再扩散到深层土层。有效的减小了桩身材料用料， 并通过机械施工减少了对施工工人的依赖，具有较好的技术经济效益。华建建设发展有限公司承接的高性能对位芳纶项目，位于内蒙古自治区呼伦贝尔镇。建设场地 土质从上到下依次为新近填土（厚0.5-2.8m）、杂填土（厚0.6-2.2m）、湿陷性黄土（厚0.7-4.3m）、 角砾（厚4-5.9m）、泥岩，由于新近填土

2、和杂填土土质不均匀，加上建设场地原为古河道，地质条 件较为复杂。针对设计要求桩基承载力较高、土质复杂等施工难题进行了技术攻关，利用湿陷性黄 土载体桩绿色施工技术解决了上述难题。达到了保证工期、质量、环保、并有效的节约了施工成本 的效果，通过对成功施工经验进行总结提炼，形成了此工法，为今后类似的项目施工提供借鉴，推 广应用前景广阔。2工法特点2.0.1直接通过承台（梁）将上部荷载通过传力杆（桩体）传到桩端、载体，再扩散到地质比 较好的土体。传力便捷、安全，基础结构形式简单，施工方便；2.0.2显著提高单桩承载力高：由于载体桩改变了受力特性，增大了端部受力面积，单桩承载 力比普通混凝土灌注桩大幅提

3、高，节省了大量原材料和成本。2.0.3载体桩受力时，载体基础、混凝土桩身和承台（梁）一起组成了一个空间受力体系，该 体系可起调节作用，减少地基不均匀沉降。2.0.4该技术施工方便，工艺简单，质量容易控制。2.0.5绿色环节：载体部分的填充料可采用建筑垃圾、碎石、工业废料等，在降低造价的基础 上，有利于环境保护。3适用范围3.0.1本工法适用于一切使用载体桩技术的工业与民用建筑和一般构筑物。使用范围广，只要 非加固土层存在软塑性黏土、粉土、黄土、砂土、碎石土等，都可以进行载体桩的施工。3.0.2在浅层只有高承载力的低压缩性土，表层有厚的杂填土场地，液化和湿陷性黄土地区， 该施工技术的优越性更明显

4、。但被加固的土层厚度不宜小于2m。当软塑状态的粘性土、素填土、杂 填土和湿陷性黄土经过成桩试验和承载力试验确定载体、桩的承载力满足要求时，载体必须穿透湿 陷性黄土层。4 工艺原理载体桩是通过夯填建筑垃圾（碎砖、混凝土块、砾石）干硬性混凝土，对桩端土进行挤密，形 成复合地基扩展基础，将作用在桩顶上部的竖向荷载，通过桩身传到复合载体，并扩散到基础底部 的持力层。4.1填充料是为了增强混凝土桩端下土体的机密效果而填充的材料。碎砖、碎混凝土块、水泥 拌合物、碎石、卵石及矿渣都可以作为填充料，其中水泥拌合物是指水泥、粉煤灰和粗骨料按一定 比例掺合的混合。对于有些地质条件较好、挤密效果佳的土层，在施工载体

5、时，可以不投填充料而 对桩端土体直接夯实。4.2挤密土体是填充料周围被挤密的土体，距离填充料越远，对挤密土体影响越小。4.3载体由三部分组成：混凝土、夯实填充料、挤密土体。从混凝土、夯实填充料到土体，其 压缩模量逐渐扩散。根据施工经验以及撞断周围土体取样分析，载体的影响范围深度约为3-5m，直 径约为2-3m，即施工完毕时，桩端以下3-5m，直径2-3m范围的土体都得到了有效挤密，载体的构 造如图1、图2。4.4载体桩指由混凝土桩身和载体组成的桩。施工时采用柱锤夯击，护筒跟进成孔，达到设计 标高后，柱锤夯至护筒底一定深度，再分批向孔内投入填充料，用柱锤反复夯实，达到设计要求后 再填入填充料夯实

6、，形成载体，最后再施工混凝土桩身。从受力原理分析，混凝土桩身相当于传力 杆，载体相当于无筋扩展基础。根据桩身混凝土施工方法、施工材料及受力条件等不同，分为现浇 钢筋混凝土桩身载体桩、素混凝土桩身载体桩、预制桩身载体桩。4.5载体桩桩长包括两部分：混凝土桩身长度和载体高度。其中混凝土桩身长度即从承台底到 载体顶的高度；载体的高度因桩端土性和三击贯入度的不同而不同，一般深度在3-5m，在进行设计 时，从安全角度考虑，常常取2m作为载体的计算高度。4.6被加固土层指载体所在的土层，被加固土层的土性直接影响到土体的挤密效果，影响到载 体等效计算面积AO。土颗粒粒径越大，土体的挤密效果也就越好，AO也就

7、越大。为保证土体的挤密 效果，必须保证加固土层要有一定的埋深，若埋深太浅，载体周围约束力太小，施工时易引起土体的隆起而达不到设计的挤密效果。4.7载体桩持力层指直接承受载体传递荷载的土层。上部荷载通过桩身传递到载体，并最终传 递到土层。4.8三击贯入度采用锤径355mm，质量为3500kg的柱锤，落距为6m，连续三次的累计下沉量。 当填料夯实完毕后，正常的贯入度应该为第二次测得的贯入度不超过第一次的贯入度。若发现不符 合此要求，应分析查明原因，处理完毕后重新测量。5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程5.2施工要点5.2.1施工准备1）桩基组装到位，5.2施工要点5.2.1施工准备1）桩基

8、组装到位，并检查验收合格。2）测量放线测量人员根据规划定位将桩位放线完毕后，报监理验收合格后，在正式施工前，施工技术人员 要对桩位进行复测，确认无误后方可进行施工。图5.2.1-1桩位复测图3）移动桩机就位检查桩机设备工作是否正常，移动桩机就位。5.2.2锤击成孔在确定所要打的桩位中心对齐。先用细长锤底落距夯实地面，在地面土体中形成一个浅孔，用 反压系统将护筒沉至孔底，并调整护筒垂直。提高柱锤夯击成孔，将护筒沉至孔底，经反复操作后，将护筒沉至设计标高处。当接近桩底标 高处时，控制柱锤落距，准确将护筒沉至设计标高。说可:h）反说可:h）反a 典艮甘:d；浜建茨碎土旨也u订:虫员!膜l :混t二赴

9、：?有广2村桩位 :.:沉管至设计标高处w:堂锤沏志.1* .菖次.E驾.如E.月醒.图5.2.2-1施工工艺图例5.2.3填料夯击护筒沉至设计标高后，提升柱锤高出填料口，进行填料，锤做自由落体运动，夯击填充料（填 料量以锤底出护筒底40-60cm为依据）。承载体形成密实状态后，令柱锤以6m落距做自由落体运动，严禁刹车，实测三击贯入度累计值， 必须满足设计要求；如不满足设计要求，应继续填料直至满足要求。图5.2.3-1投放填充料5.2.4钢筋笼制作与安放钢筋笼制作严格按规范要求及设计图纸桩配筋图制作，为保证钢筋保护层厚度。钢筋焊接使用 的焊条必须具有合格证，加强箍应焊接牢固，如需搭接焊，搭接长

10、度按规范执行，两端箍筋必须闭 合，采用点焊焊接牢固。两端焊接牢固，中间箍筋用铅丝绑扎或点焊，焊接面要平整，焊接头焊渣要敲干净，出现虚焊、 脱焊要重新焊接。焊接好的钢筋笼，搬运、安放时应防止碰撞，垂直起吊后，靠自重放入外管，不得施加外力， 注意控制钢筋笼顶的标高，使其允许误差控制在100mm范围内。图5.2.4-1钢筋笼的吊装5.2.5混凝土浇筑成孔后，应立即灌注混凝土。在设计桩顶以上超灌500mm砼，该段砼待桩达到一定强度后凿除，露出主筋锚固段。桩顶段因上覆压力小，易造成混凝土密实度差，并考虑到外管护筒拔出后的空间需要充填，超 灌混凝土应足量。混凝土浇筑完后，立即用振动棒进行振捣。现场应根据成

11、孔深度、扩大头的尺寸计算出不同桩长所需的最小投料量，以此做为控制指标， 若发现投料量严重不足时要找出原因，补足投料量，然后方可进行制桩，保证桩体密实度和桩径。 桩体砼充盈系数不得小于1.1。5.2.6桩身完整性及承载力试验。基桩采用静载试验检测承载力，由业主委托。桩身完整性及单桩竖向抗压承载力应按照载体桩技术标准JGJ/T135-2018规定的检测方法， 检测数量及抽样方式检测验收。5.3劳动力需求表5.3劳动力组织情况表序号单项工程所需人数备注1管理人员12技术人员23电焊工44桩机施工人员35混凝土工46电工26材料与设备6.1施工材料混凝土、钢筋、填充料（碎砖、混凝土块、砾石等）6.2施

12、工设备1台JKL5型载体桩机（1台后援）及其他附属设备。序号设备名称单位数量备注1JK5型载体桩机台1225t汽车吊台13500电焊机台14钢筋切断机台1550振捣棒台27质量控制7.1施工标准载体桩施工应满足载体桩技术标准JGJ135-2018建筑桩基技术规范JGJ94-2008的要求。7.2质量保证措施7.2.1桩位放线：首先由测量人员根据设计图纸放出桩位线，并由专人验线并报监理验收，做 好记录。孔位偏差控制在20mm以内。7.2.2桩机就位，调整护筒就位，确保其垂直度偏差不大于1%。为达到这个标准，要求场地基 本平整，以保证施工机械水平度，桩机底座平面内相对高差不得大于20 cm，确保成

13、孔时夯管垂直; 桩管垂直度用水平尺进行检查并调试。7.2.3控制载体的投料量桩孔成型后，投入填充料，反复夯实挤密。投料量根据每个桩所处的地质条件不同而变化，投 入量不宜大于1.8m3，如投料量大于1.8m3时，应调整桩长或改变施工参数。7.2.4严格控制三击贯入度承载体形成密实状态后，在不填料的情况下，令重锤做自由落体运动，实测三击贯入度，每级 贯入度应比前击小或相等，且三击贯入度的累计值满足设计要求；如不满足设计要求，则应继续填 料夯击至满足三击贯入度的要求。测三击贯入度时，严禁踩刹车和离合，测量要细致、准确，如实记录测量数据。7.2.5控制钢筋笼的制作与安装钢筋笼采用点焊制作，主筋连接采用

14、采用双面焊，焊接要注意同心和焊条规格，同一截面上的 主筋接头不得超过配筋量的50%，箍筋间距和加劲筋距离严格按设计要求施工。钢筋笼安放时注意 孔位，注意吊装时的安全。7.2.6控制混凝土的灌注质量桩身混凝土采用商品混凝土，严格控制混凝土的塌落度。混凝土浇筑完成后，拔出护筒，护筒提升过程应严格控制速度，密切关注混凝土的沉降量。拔 管速度过快容易出现缩径现象，严重者甚至出现断桩。护筒提出后，插入振捣棒振捣，快插慢拔， 注意插入深度。在施工中要按工程进度根据规范要求制作试块并送检，送检样采取标准养护。坍落度试验每台 班不得少于一次。7.2.7放置钢筋笼时，用水准仪测量标高，确保钢筋笼顶标高在允许误差

15、内。7.2.8采取加垫块等措施保证混凝土保护层厚度。7.7质量指标及允许偏差7.7.1桩位允许偏差：序桩径d (mtn)桩径偏差垂I度允 许偏差 很)桩位允许偏:差nun)单桩、条形桩基汨仰 内轴线方向和群桩基 它中的边桩条.形桩基沿箱线方I: 和群桩臬基中间桩1dW双-知1701302d500-201100顷7.7.2钢筋笼制作偏差项次项H允许偏(皿)14筋间距102筋间距或螺旋筋螺距+ 203钢筋笼直径10r 4钢筋笼长度+ 50箍筋间距偏差W20mm，尺量检查两端中间各一点，取最大值。钢筋保护层厚度不小于55 mm,检查钢筋笼放置。7.7.3成桩垂直度偏差W1.0mm，铅锤检查。8安全措

16、施8.1安全保证措施8.1.1建立现场安全保证体系，做到责任明确，层层把关。8.1.2桩机安装需牢固、平稳、可靠。8.1.3设备进场组装检验合格后，方可投入使用。桩机移位和转向时应设专人指挥、专门看护 电缆。8.1.4进入施工现场必须戴安全帽；在桩杆上作业必须系安全带。8.1.5施工现场设置可靠的维护结构，桩孔应可靠覆盖。8.2应急预案8.2.1应急组织体系建立以项目经理为组长的应急管理体系，并配备义务救援队。8.2.2危险源分布情况桩机安装、移位、吊钢筋笼、用电安全。8.2.3预防事故措施起重吊装“十不吊”。桩机桩机安装地点应按要求先期处理，应平整场地，地面应达到35kpa的平均承载力。桩机

17、安装完成后，应试运行。施工作业区域与施工道路隔离。桩机作业时应有统一指挥。8.2.4发生事故时，应及时上报，并采取措施。9环保措施9.1严格按照国家环保法律法规及地方规章制度。9.2混凝土运输过程中，应防止遗撒，并对遗撒的混凝土及时处理。9.3可将建筑工地上的混凝土残渣、碎砖块作为载体材料的一部分加以利用，减少了建筑垃圾 的外运清理。10效益分析10.1经济效益以本工程为例，载体桩机进场后，拼装1天半，试机半天，每天可施工8-10根载体桩，93根 桩11天完成。载体桩施工相对于钻孔灌注桩，不需要泥浆护壁，节省了挖泥浆池和制备泥浆的费用约2万元。成桩28天后，经检测，载体桩的承载力达到设计要求的2倍，满足要求。10.2社会效益10.2.1本工法基于高性能对位芳纶项目施工，得到了建设、设计、勘察、监理及政府的一致认 可，并接待了包括自治区主席等各级领导的莅临考察，具有广泛的社会效益。10.2.2本工法为后续结构、建筑施工打下良好的基础，避免了湿陷性黄土不均匀下沉的风险， 技术效益也比较可观。11应用实例11.1工程概况本工