孔內深層強夯法在濕陷性黃土地基處理中的運用

丁小強 許力鵬

(陜西天地地質有限責任公司，陜西西安 710000)

孔內深層強夯法在濕陷性黃土地基處理中的運用

丁小強 許力鵬

(陜西天地地質有限責任公司，陜西西安 710000)

通過運用孔內深層強夯法處理濕陷性黃土地基工程的實例分析，總結了孔內強夯法作用原理、施工控制要點和技術優勢，表明孔內深層強夯法作為一種地基處理技術，能夠較好的消除大厚度濕陷性黃土地基的濕陷性和明顯改善地基承載力。

孔內深層強夯，濕陷性黃土，承載力，地基處理

0 引言

我國濕陷性黃土的分布面積約占我國黃土總面積的60%以上，主要分布在北緯34°～45°、東經102°～114°之間的黃河中游地區［4］。根據《濕陷性黃土地區建筑規范》，關中地區多屬非自重濕陷性黃土，濕陷性黃土層厚度一般都在10 m以上，最深可達20 m左右，土質結構松散，壓縮性較高。因此，在該濕陷性黃土地區的建筑大多都會遇到濕陷性地基處理的問題，一般可采取的措施為素土或灰土擠密樁、CFG樁、孔內深層強夯法、換土墊層復合地基及樁基礎等，其中孔內深層強夯法作為建設部推廣技術，憑借其技術優勢得到了廣泛的運用。

孔內深層強夯法，又稱DDC(Down Hole Deep Compaction)法，是一種有效的深層地基處理方法。孔內深層強夯法能以建筑及工業垃圾等渣土作為孔內填料，進行地基加固處理，在降低成本的同時，做到了廢棄資源的二次利用，符合綠色工程技術概念。尤其在濕陷性黃土地區，孔內深層強夯法能有效消除大厚度濕陷性黃土地基的濕陷性，并改善地基的承載性能，達到地基處理的設計要求。

1 工程實例

寶雞某化工集團鍋爐房項目，主要建筑包括4層20m高鍋爐房(框架結構)，50 m高煙囪(構筑物)。場地屬黃土平原地貌單元，勘察深度40 m范圍內未見地下水，場地地層物理力學性質指標統計見表1。

表1 地層物理力學性質指標統計表

依據規范，擬建鍋爐房為丙類建筑，煙囪為乙類建筑，由于場地地基具有嚴重濕陷性(濕陷性等級為Ⅳ級)，天然地基承載力亦不能滿足要求，因此需要采取地基處理措施增強地基承載力，同時消除濕陷性。綜合考慮采用孔內深層強夯法進行地基處理。根據濕陷性黃土地區丙、乙類建筑地基處理規定，計算得鍋爐房地基濕陷性處理深度為11.3m，煙囪地基濕陷性處理深度為15.6 m。根據《孔內深層強夯法技術規程》規定，最終設計方案為旋挖鉆成孔，成孔直徑500mm，成樁直徑不小于700mm，樁心距1 000mm，樁身填料為素土，正三角形滿堂布置。鍋爐房部分設計有效樁長為8.0 m(樁頂標高-3.5 m，樁底標高-11.5 m)，煙囪部分設計有效樁長為11.5 m(樁頂標高-4.5 m，樁底標高-16.0 m)。要求樁間土平均擠密系數不小于0.93，復合地基承載力特征值Fak≥200 kPa。

2 孔內深層強夯法作用原理

孔內深層強夯技術樁錘采用尖錐桿狀或呈橄欖狀［3］，施工時由深及淺，自下而上均勻加固地基，夯擊時，對填料在垂向是深層動力夯、砸、壓密，對錘側填料，夯錘將產生極大的被動側壓力，這種側應力在短期內集中，對樁周土形成非常大的側向壓力，這種側向的應力集中在成樁后會慢慢向四周釋放，從而反過來又對樁體產生側向約束的緊縛作用，使樁體同時具有粘性樁、散體樁的特點。在軟硬不均土層中這種效果更明顯，樁體在施工擠密過程中，由于夯擊能不變，軟硬不均的地層在受到相同的夯擊能時，就會形成樁徑變化的串珠狀樁體，從而使樁與樁側土的側壁摩擦力顯著提高，在對地層擠密壓實的同時，地層的承載力也顯著提高，這樣處理后的復合地基不僅密實性好而且承載性能優越。

3 孔內深層強夯施工控制要點

施工前應做好場地平整工作，場地具備一定的承載能力(不小于120 kPa)，滿足成孔和強夯設備施工條件，復核樁孔位置等。

1)成孔:黃土地區，考慮到成孔效率，優選旋挖成孔;若表層存在大厚度且粒徑大的雜填土，優先選用沖擊成孔。成孔機具必須保持垂直、穩定。根據規程要求，垂直度偏差不大于孔深的2.5%，成孔中心偏差不超過樁徑的1/4。成孔深度應符合設計要求;黃土地層如果主要為了消除濕陷性，從經濟角度考慮，可在孔底余留1.0 m～2.0 m厚原土層，采用重錘強夯擠壓至地基處理設計標高。

2)填料:填料粒徑選取時參照《孔內深層強夯法技術規程》表4.1.9規定，在填料前，對其中大直徑、長條形的建筑或工業垃圾預先進行破碎處理;填料為細粒土時，含水率最好接近最優含水率;要嚴格控制填料中有機物的含量不超過10%;控制一次填料量，過多、過少將不利樁體質量或造成浪費。

3)夯實:強夯設備就位必須做到穩定垂直，強夯錘錘心要與樁孔中心對正;當遇到局部軟土地層縮孔時，采用較大直徑硬骨料夯填消除塌孔影響。強夯過程中，必須嚴格遵照規程中關于重錘的擊數及落距等有關參數要求。

4)褥墊層:施工前預留一定厚度土層，使樁頂標高應高出設計標高500mm～1 000 mm，樁體施工完成后，挖鑿至設計標高，然后鋪設300 mm～500 mm的褥墊層，再對場地實施低能量滿夯一遍。

4 承載力及擠密效果

地基處理完成后，對孔內深層強夯樁體及樁間土的承載力進行檢測，根據《建筑地基處理技術規范》7.1.5-1公式估算復合地基承載力特征值。采用靜載荷試驗和動力觸探試驗，以檢測復合地基承載力以及樁身密實度，根據復合地基技術規范等的規定，共布置檢測點8個，占總樁數的1%。檢測報告顯示，孔內深層強夯法處理后的復合地基承載力極限值大于480 kPa，特征值Fak滿足200 kPa的設計要求，樁間土平均擠密系數為0.935。

地基處理完成后，為了檢測地基土的濕陷性消除情況，采用黃土薄壁取土器沿不同的深度和與樁的水平距離共采取原裝樣，通過室內土工試驗，測得的土樣濕陷性、孔隙比，壓縮性參數表明，除個別位于邊樁位置土樣的濕陷性系數略大于0.015外，其余土樣濕陷系數均小于0.015，說明通過孔內深層強夯處理后的地層濕陷性已經消除。

綜上表明，通過孔內深層強夯方案處理后，原濕陷性黃土地層承載力滿足設計要求，地層濕陷性得到消除。

5 結語

孔內深層強夯技術較強夯法、擠密樁等工程技術具有顯著的優勢，通過工程實踐總結孔內深層強夯法特性如下:

1)孔內深層強夯技術加固深度超過15 m，最深可達30 m，對消除深厚層黃土地層濕陷性具有顯著效果。

2)孔內深層強夯技術對孔內填料標準要求低，可因地適宜就近取材，如原場地的雜土、砂石、磚塊、混凝土塊等建筑垃圾和礦區的矸石等工業廢料以及其混合物等均可使用，且無需嚴格加工。

3)由于孔內深層強夯技術是夯擊側向擠密，對夯錘直徑要求低，因此樁徑可達0.6 m～3.0 m，在軟硬不均的地層中，樁體成串珠狀，大大增加樁體與樁周土的側摩阻力，有力改善地層承載性能。

4)孔內深層強夯技術對改善地基承載力具有顯著效果，處理后形成的復合地基承載力可達到原天然地基的2倍甚至更多。

5)孔內深層強夯技術能夠充分利用建筑或工業垃圾等廢料，減少對環境的污染，節約工程材料，降低工程造價，屬綠色工程技術，應廣泛推廣。

運用孔內深層強夯法處理濕陷性黃土地基時，應嚴把質量關，做好檢測工作，最大限度的發揮技術優勢;在荷載非常大的深厚濕陷性黃土場地，可把孔內深層強夯法與其他處理技術的結合運用作為以后的實踐方向。

［1］ CECS 197∶2006，孔內深層強夯法技術規程［S］.

［2］ JGJ 79—2012，建筑地基處理技術規范［S］.

［3］ 馮志焱.孔內深層強夯法處理濕陷性黃土地基的一個實例［J］.巖土力學，2005(11):1834-1836.

［4］ 王銀梅.濕陷性黃土地基處理新途徑的探討［J］.中國地質災害與防治學報，2008(12):106-109.

［5］ 李修波.DDC—樁基礎聯合地基處理技術［J］.施工技術，2012(4):24-30.

The application of deep hole dynam ic com paction method in collapsible loess foundation treatm ent

Ding Xiaoqiang Xu Lipeng

(Shaanxi TiandiGeological Limited Liability Company，Xi’an 710000，China)

Through the example analysis on deep hole dynamic compaction method treatment of collapsible loess foundation engineering，this paper summed up the principle of hole dynamic compactionmethod，construction control key points and technological advantages，showed the deep hole dynamic compaction method as a foundation treatment technology，could better eliminate the collapsibility of big thickness collapsible loess and greatly improve the bearing capacity of foundation.

deep hole dynamic compaction，collapsible loess，bearing capacity，foundation treatment

TU472.31

A

1009-6825(2015)29-0084-02

2015-08-03

丁小強(1987-)，男，助理工程師; 許力鵬(1988-)，男，助理工程師