1.一種提高灌注樁塌孔穩(wěn)定性的強(qiáng)夯加固方法,其特征在于,包括以下步驟:
步驟一:地基易塌孔土層層位深度、厚度及相關(guān)參數(shù)的測定;
步驟二:鉆孔灌注樁塌孔層位致塌力與抗塌力的確定;
步驟三:強(qiáng)夯加固測試試驗與塌孔層內(nèi)摩擦角及黏聚力c′i的測定;
步驟四:塌孔失穩(wěn)判據(jù)準(zhǔn)則與砂性土層塌孔臨界內(nèi)摩擦角的確定;
步驟五:黏性土層黏聚力c′i與內(nèi)摩擦角定量關(guān)系的確定及相關(guān)可靠性檢驗;
步驟六:強(qiáng)夯參數(shù)與相應(yīng)塌孔層內(nèi)摩擦角定量關(guān)系的確定及相關(guān)可靠性檢驗;
步驟七:地基強(qiáng)夯抗塌穩(wěn)定性加固方法與參數(shù)的確定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高灌注樁塌孔穩(wěn)定性的強(qiáng)夯加固方法,其特征在于,步驟一中測定的參數(shù)包括:待加固處理地基的易塌孔土層層位深度z;厚度hi;天然重度γi,地下水位以下取浮重度γ′i;黏聚力ci;內(nèi)摩擦角第i層土的泊松比μi;地下水埋深Δl;測定鉆孔樁機(jī)活動半徑R;鉆孔設(shè)計直徑D0;鉆孔樁機(jī)鉆桿直徑D;鉆孔樁機(jī)整機(jī)工作重量M1及鉆孔棄土質(zhì)量M2;鉆孔樁機(jī)工作時的平均提鉆速度vz;測定護(hù)壁泥漿重度γx;泥漿液面高出水平地面的高度h;提鉆過程中泥漿液面下降最大高度Δh。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高灌注樁塌孔穩(wěn)定性的強(qiáng)夯加固方法,其特征在于,步驟二中鉆孔灌注樁塌孔層位致塌力與抗塌力的確定方法為:
式中:γx----護(hù)壁泥漿重度,單位KN/m3
γw----水的重度,單位KN/m3
vz----鉆桿提升的平均速度,單位m/s
h----泥漿液面高出水平地面的高度,單位m
Δh----提鉆過程中泥漿液面下降最大高度,單位m
Δl----地下水埋深,單位m
D0----鉆孔設(shè)計直徑,單位m
D----鉆孔樁機(jī)鉆桿直徑,單位m
z----塌孔深度,單位m;
式中:γj,γi----分別為第j層與第i層土的重度,單位kN/m3,其中j=i+1
hj----第j層土的厚度,單位m
M1----樁機(jī)整機(jī)工作重量,單位kg
M2----鉆孔棄土質(zhì)量,單位kg
R----鉆孔樁機(jī)活動半徑R,單位m
ci----第i層土的黏聚力,單位kPa
g----重力加速度,一般取值為10m/s2
A----為第i層土體內(nèi)摩擦角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高灌注樁塌孔穩(wěn)定性的強(qiáng)夯加固方法,其特征在于,步驟三中強(qiáng)夯加固測試試驗步驟如下:
1)在待加固處理地基范圍內(nèi)確定至少3個強(qiáng)夯試驗區(qū),不同試驗區(qū)的地層情況相似,并將試驗區(qū)整平;為每個試驗區(qū)確定不同的點(diǎn)夯夯擊能量Qi,任意兩個不同夯擊能量Qi之間差值不低于1000kN·m;
2)進(jìn)行第一遍點(diǎn)夯,夯點(diǎn)等間距分布,每次落錘后測量夯沉量,確保每個夯點(diǎn)最后兩錘的平均夯沉量不大于h沉;當(dāng)夯擊能≥8000kN·m時,h沉=200mm;當(dāng)夯擊能<8000kN·m時,h沉=100mm;夯坑回填及平整;
3)進(jìn)行第二遍點(diǎn)夯,夯點(diǎn)等間距分布,且不與第一遍點(diǎn)夯的夯點(diǎn)重合,每次落錘后測量夯沉量,確保每個夯點(diǎn)最后兩錘的平均夯沉量不大于h沉;當(dāng)夯擊能≥8000kN·m時,h沉=200mm;當(dāng)夯擊能<8000kN·m時,h沉=100mm;夯坑回填及平整;
4)進(jìn)行第一遍滿夯,每夯點(diǎn)兩擊,夯點(diǎn)與夯點(diǎn)錘印搭接1/4-1/2,夯擊能量采用1000-2000kN·m,夯坑回填及平整;
5)進(jìn)行第二遍滿夯,每夯點(diǎn)兩擊,夯點(diǎn)與夯點(diǎn)錘印搭接1/4-1/2,夯擊能量采用1000kN·m;
6)強(qiáng)夯施工結(jié)束14-28天后,測定強(qiáng)夯后塌孔層位的內(nèi)摩擦角與黏聚力c′i。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高灌注樁塌孔穩(wěn)定性的強(qiáng)夯加固方法,其特征在于,步驟四中:根據(jù)塌孔層的致塌力與抗塌力,確定土層的內(nèi)摩擦角為抗塌補(bǔ)償性物理力學(xué)指標(biāo)與參數(shù)值,并建立其塌孔失穩(wěn)判據(jù)準(zhǔn)則,即當(dāng)P抗≥P塌時,鉆孔灌注樁孔壁穩(wěn)定,當(dāng)P抗<P塌時,鉆孔灌注樁孔壁破壞;
對于砂性土,黏聚力c′i=0,為保證鉆孔灌注樁孔壁穩(wěn)定,由P抗≥P塌確定砂性土層塌孔臨界內(nèi)摩擦角
式(3)中所涉及到的符號同式(1)和式(2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高灌注樁塌孔穩(wěn)定性的強(qiáng)夯加固方法,其特征在于,步驟五的具體方法為:
1)根據(jù)多項式回歸分析,確定強(qiáng)夯加固后塌孔層黏聚力c′i與內(nèi)摩擦角的定量相關(guān)關(guān)系如下:
式中:a0、a1、…、am是與c′i無關(guān)的相關(guān)性系數(shù),m是大于等于2的正整數(shù);
其中,多項式回歸評價方程相關(guān)性系數(shù)的確定步驟如下:通過不斷增加自變量的高次項對實測值進(jìn)行逐漸逼近,直至回歸方程精度滿足評價要求;
2)多項式回歸評價方程相關(guān)可靠性分析如下:
相關(guān)指數(shù)0≤r2≤1,其值越接近于1,說明方程預(yù)測精度越高;當(dāng)m=2時,若r2≥α,方程符合精度要求,若r2<α?xí)r,方程不符合精度要求,取一元多項式回歸方程次冪m=3,重新計算回歸方程,若方程仍不符合精度要求,取一元多項式回歸方程次冪取m+1,依次循環(huán)計算直至其相關(guān)指數(shù)大于α為止,α為設(shè)定值,一般α≥0.9。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高灌注樁塌孔穩(wěn)定性的強(qiáng)夯加固方法,其特征在于,步驟六的具體方法為:
1)根據(jù)多項式回歸分析,確定內(nèi)摩擦角與夯擊能量Qi的變化規(guī)律與定量關(guān)系如下:
式中:b0、b1、…、bp都是與無關(guān)的相關(guān)參數(shù),p是大于等于2的正整數(shù);
其中,多項式回歸評價方程相關(guān)系數(shù)的確定步驟如下:通過不斷增加自變量的高次項對實測值進(jìn)行逐漸逼近,直至回歸方程評價精度滿足要求;
2)多項式回歸評價方程相關(guān)可靠性分析如下:
相關(guān)指數(shù)0≤R2≤1,其值越接近于1,說明方程預(yù)測精度越高;當(dāng)p=2時,若R2≥β,方程符合精度要求,若R2<β時,方程不符合精度要求,取一元多項式回歸方程次冪p=3,重新計算回歸方程,若方程仍不符合精度要求,取一元多項式回歸方程次冪取p+1,依次循環(huán)計算直至其相關(guān)指數(shù)大于β為止,β為設(shè)定值,一般β≥0.9。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的提高灌注樁塌孔穩(wěn)定性的強(qiáng)夯加固方法,其特征在于,步驟七的具體方法為:
1)對于塌孔層為砂性土層,則以塌孔層位抗塌補(bǔ)償性指標(biāo)內(nèi)摩擦角值為依據(jù),根據(jù)步驟六中塌孔層內(nèi)摩擦角與夯擊能量的回歸方程和塌孔臨界失穩(wěn)判據(jù)準(zhǔn)則,確保塌孔層位內(nèi)摩擦角需滿足即根據(jù)式(13)確定臨界內(nèi)摩擦角對應(yīng)的強(qiáng)夯加固夯擊能量Qmin;
2)對于塌孔層為黏性土層,則根據(jù)式(4)強(qiáng)夯加固后塌孔層黏聚力與內(nèi)摩擦角的定量關(guān)系,確定不同內(nèi)摩擦角與相應(yīng)黏聚力值,并依次將與c′i值帶入式(1)、(2),經(jīng)過試算直至滿足P抗≥P塌時,此時內(nèi)摩擦角作為黏性土塌孔內(nèi)摩擦角臨界值并依據(jù)其內(nèi)摩擦角臨界值確定對應(yīng)的強(qiáng)夯加固夯擊能量Qmin;
3)根據(jù)步驟三中的強(qiáng)夯抗塌加固測定方法與相應(yīng)抗塌強(qiáng)夯參數(shù)Qmin,對整個待加固地基進(jìn)行強(qiáng)夯加固處理。