[发明专利]一种提高灌注桩塌孔稳定性的强夯加固方法

说明书

一种提高灌注桩塌孔稳定性的强夯加固方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：地基易塌孔土层层位深度、厚度及相关参数的测定；步骤二：钻孔灌注桩塌孔层位致塌力与抗塌力的确定；步骤三：强夯加固测试试验与塌孔层内摩擦角及黏聚力c_i′的测定；步骤四：塌孔失稳判据准则与砂性土层塌孔临界内摩擦角的确定；步骤五：黏性土层黏聚力c_i′与内摩擦角定量关系的确定及相关可靠性检验；步骤六：强夯参数与相应塌孔层内摩擦角定量关系的确定及相关可靠性检验；步骤七：地基强夯抗塌稳定性加固方法与参数的确定。本发明方法不仅有效地解决孔壁稳定性问题，而且确保了大型钻孔灌注桩施工质量、满足施工工期要求和降低施工成本。

技术领域

本发明涉及地基稳定性评价及加固领域，具体涉及一种防治灌注桩钻孔塌孔的强夯加固测定设计方法。

技术背景

桩基础是增加地基整体稳定性与提高地基承载力的主要基础加固工程之一。按照桩的施工方法可以分为挤土桩、部分挤土桩和非挤土桩。其中，非挤土桩中的钻孔灌注桩以其承载力高、无挤土、施工时无震害、噪音小和宜于在城市建筑物密集地区使用等优点被广泛应用。但是钻孔灌注桩在施工过程中往往会发生孔壁坍塌、缩颈等孔壁稳定性问题，经常造成成桩质量缺陷，严重影响地基承载力，因此有效解决钻孔灌注桩尤其在大孔径条件下的孔壁稳定性问题已成为目前亟待解决的问题。

目前，国内外针对钻孔灌注桩孔壁稳定性研究和分析主要评价方法可以分为三类：一是力学分析方法，基于弹塑性理论建立力学模型，对孔壁稳定性进行力学分析和安全系数的推算；二是数值分析方法，采用有限元软件进行数值模拟，分析土体性质、泥浆相对比重、孔深、孔径等影响因素与钻孔灌注桩孔壁稳定性的关系；三是工程经验分析方法，工程技术人员根据已有施工经验，在桩基础施工规范规定的范围内调节泥浆比重、护筒高度等参数。虽然上述三种方法能够在一定程度上解决孔壁稳定性问题，但是其也具有各自的局限性，例如，力学分析方法往往局限在理论层面对孔壁稳定性的分析，没有提出很好的防治措施，很难应用于工程实践；数值分析方法计算过程较复杂，对孔壁土体的边界条件、本构关系要求比较严格，并受地质模型、简化的力学模型和力学参数的影响，计算结果较难做出准确的评价，也不易于应用到工程实践；而工程经验分析方法缺乏理论基础，其分析方法尚无统一和明确的规定，不能在灌注桩工程的钻孔施工中广泛的推广和应用。

钻孔灌注桩孔壁稳定性受多种因素与条件的影响和控制，如地层结构与性质、地下水渗流作用、护壁泥浆、成孔工艺与施工机械等因素。其中，地层结构与性质作为灌注桩孔壁稳定性的基础性关键因素，若在成孔工艺、泥浆护壁与施工机械一定的条件下，则改良和加固地基土层结构与性质就可以有效的提高孔壁稳定性与防治塌孔灾害。而目前改良加固土层结构与性质最为常用的方法为强夯法。强夯法作为一种改良地基性质的主要方法，它不仅能提高地基的强度并降低其压缩性，而且还能改善其抵抗振动液化的能力和消除土的湿陷性，对进一步提高地基土强度和均匀性，消除不均匀沉降，改善土的物理力学性质和工程特性都具有明显的效果。因此利用强夯技术去改良加固地基性质已成为解决钻孔灌注桩孔壁稳定性问题与防治塌孔灾害的重要途径。

发明内容

鉴于上述方法在灌注桩钻孔施工和稳定性问题评价与防治中存在的局限性，本发明在充分考虑区域内影响钻孔灌注桩孔壁稳定性的众多因素的基础上，系统的分析与研究了钻孔灌注桩孔壁失稳的力学机理与规律，将强夯技术与钻孔灌注桩桩基有效结合，通过一定程度的强夯加固，改善土的物理力学性质和工程特性，进而提高钻孔灌注桩孔壁稳定性，提高地基承载力与孔壁抗塌能力。