孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法在鹽漬土地基加固中的應(yīng)用

張方成

1 工程概況

某綜合大樓平面形態(tài)呈“凹”字形，占地面積900 m2;地上14層，地下1層，地面總高度47 m，基礎(chǔ)埋深4.2 m，采用鋼筋混凝土筏板式基礎(chǔ)。經(jīng)上部結(jié)構(gòu)計(jì)算，已知該工程基底壓力值為260 kPa。據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，該場(chǎng)地地基土由硫酸鹽漬土組成。自上而下各層土的名稱、厚度及物理力學(xué)指標(biāo)見表1。

表1 地基土物理力學(xué)指標(biāo)一覽表

據(jù)土工試驗(yàn)結(jié)果，擬建場(chǎng)地地基土為自重溶陷性鹽漬土，溶陷性等級(jí)為Ⅱ級(jí)，溶陷性土層埋深15.2 m。基坑開挖后，②號(hào)土層為基底持力層，承載力特征值120 kPa，低于設(shè)計(jì)要求。同時(shí)該層土的溶陷變形、壓縮變形不能滿足擬建物的沉降要求，天然地基不成立，地基應(yīng)進(jìn)行處理。

2 地基處理方案的選擇

擬建工程地基加固處理需同時(shí)解決地基土強(qiáng)度和變形問題，即地基土地基承載力和溶陷性。據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》，擬建物工程屬于甲類建筑，在地基處理時(shí)應(yīng)消除地基土內(nèi)全部溶陷量或穿透溶陷性土層。對(duì)于此類地基要么采用樁筏基礎(chǔ)穿透全部溶陷性土層;要么進(jìn)行地基處理消除基礎(chǔ)以下土層的全部溶陷性。選擇方案時(shí)，在綜合考慮了建筑場(chǎng)地條件，地基土層條件，施工條件，經(jīng)濟(jì)效益、施工工期等因素后，決定采取以孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法(DDC法)處理為主的綜合處理措施。

DDC法是把強(qiáng)夯重力通過自由落體，轉(zhuǎn)化為“高壓強(qiáng)動(dòng)能”，潛入地基的孔道深層領(lǐng)域內(nèi)，對(duì)地基進(jìn)行高動(dòng)能、高壓強(qiáng)、強(qiáng)擠密的沖、砸、擠、壓和劈裂擠密作用，孔內(nèi)的填料受到超壓強(qiáng)的動(dòng)力固結(jié)，同時(shí)樁周土也受到強(qiáng)力的橫向擠壓，擠密效應(yīng)顯著。樁體與樁間土形成“咬合”和“抱緊”的強(qiáng)擠密區(qū)，從而使處理后的復(fù)合地基上下均勻，左右抱緊，密實(shí)咬合，復(fù)合地基土強(qiáng)度和變形均滿足設(shè)計(jì)要求。

3 地基處理設(shè)計(jì)及施工

3.1 地基處理設(shè)計(jì)

本工程孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法處理地基，成孔采用掏孔法，成孔直徑400 mm，夯填樁徑不小于550 mm。填料采用三七灰土，樁體灰土壓實(shí)系數(shù)不小于0.97，處理深度13 m，按等邊三角形滿堂布置，處理面積1 800 m2。設(shè)計(jì)時(shí)樁間距按《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》第6.4.2條公式計(jì)算：

其中，S為樁間距;D為擠密填料孔的直徑，取0.55 m;ρd0為地基處理前壓縮層范圍內(nèi)各層平均干密度，計(jì)算結(jié)果1.33 g/cm3; ρdmax為擊實(shí)試驗(yàn)確定的最大干密度，試驗(yàn)結(jié)果1.72 g/cm3;ˉηc為擠密填孔(達(dá)到D后，即孔徑達(dá)到0.55 m)，3個(gè)孔之間土的平均擠密系數(shù)，取0.93;d為預(yù)鉆孔直徑，取0.4 m。

樁間距計(jì)算結(jié)果：S=0.95 m;實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，樁間距為0.90 m。

根據(jù)CECS 197∶2006孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法技術(shù)規(guī)程第4.2.3條公式，復(fù)合地基的承載力特征值按下式計(jì)算：

其中，fpk為樁體單位面積承載力特征值，fpk=550 kPa;fsk為處理后樁間土承載力標(biāo)準(zhǔn)值，fsk=170 kPa;m為面積置換率，取0.34。

經(jīng)計(jì)算：fspk=300 kPa;滿足擬建物的荷載設(shè)計(jì)要求。

3.2 施工

1)放線、定樁位，據(jù)建筑方提供的測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，進(jìn)行施工放線，測(cè)放樁位，樁位誤差不大于50 mm。

2)成孔，采用長螺旋鉆快速干鉆成孔，達(dá)到設(shè)計(jì)深度。鉆孔中的土除一部分被擠壓到孔壁，其余部分?jǐn)D壓后與鉆桿形成一土柱，提鉆時(shí)帶到孔口。成孔時(shí)隔排隔點(diǎn)跳打，即分4遍成孔成樁。

3)夯填：該工序是整個(gè)施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。采用1.8 t圓柱形子彈頭(直徑300 mm+20 mm)重錘進(jìn)行夯實(shí)，夯擊能不小于2 500 kN，孔底先空夯不少于3擊，測(cè)孔深，達(dá)標(biāo)后，分層填料，每層填灰土料約0.12 m3，即1 m。夯擊次數(shù)，下部10擊，上部12擊。及時(shí)做好各項(xiàng)施工記錄，確保工程質(zhì)量及進(jìn)度。

4 地基處理效果綜合評(píng)價(jià)

4.1 復(fù)合地基載荷試驗(yàn)

按設(shè)計(jì)院要求及《地基驗(yàn)收規(guī)范》要求，由建設(shè)方、監(jiān)理等相關(guān)部門，在場(chǎng)地內(nèi)布置了三組載荷試驗(yàn)，選擇A7-16，B8-23，C3-27號(hào)樁進(jìn)行了單樁復(fù)合地基豎向抗壓載荷試驗(yàn)，其載荷試驗(yàn)的Q—S曲線見圖1。

由圖1可見，所抽檢的三根DDC樁，單樁復(fù)合地基靜荷載曲線均為緩變均勻沉降型曲線，加荷至520 kPa均未出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)，判定未達(dá)到極限荷載。單樁復(fù)合地基承載力特征值按極限法取值，復(fù)合地基承載力特征值fak≥260 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 樁間土溶陷性及擠密系數(shù)評(píng)價(jià)

采用人工探井在樁間共取了42組Ⅰ級(jí)原狀樣，進(jìn)行巖土物理力學(xué)常規(guī)試驗(yàn)和溶陷性試驗(yàn)。綜合試驗(yàn)結(jié)果表明，試驗(yàn)測(cè)得消除了地基的全部溶陷量，同時(shí)樁間土最小擠密系數(shù)0.88～0.9。

實(shí)測(cè)沉降量，該工程主體封頂后，實(shí)測(cè)沉降量55 mm～87.5 mm，小于規(guī)范規(guī)定的地基容許變形值200 mm，且沉降趨于穩(wěn)定。

5 結(jié)語

為解決鹽漬土地基的溶陷性高，地基強(qiáng)度低等問題，采用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法處理地基，共布置DDC樁2 560根，施工順序由外向內(nèi)進(jìn)行，施工時(shí)嚴(yán)格控制每次填料量和總填料量以及孔內(nèi)強(qiáng)夯次數(shù)。實(shí)踐證明，孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法地基處理技術(shù)簡單，成樁快，工期短，成本低，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

［1］ 常士驃，張?zhí)K民.工程地質(zhì)手冊(cè)［M］.第4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007：2.

［2］ CECS 197∶2006，孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］ GBJ 25-2004，濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范［S］.

［4］ JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.