濕陷性黃土地區淤積地孔內深層強夯施工技術

朱振業

摘要：施工部位位于陜北黃土高原的東北部，其路基地基土質皆為陜北濕陷性黃土或淤積地粉土，地基處理形式多樣。對于地基處理設計采用孔內深層強夯處理，又叫DDC法，取得了較好的經濟效益和社會效益。文章介紹了孔內深層強夯法的施工技術、施工方法及質量控制。

關鍵詞：濕陷性；黃土地區；淤積地；孔內深層強夯施工技術；地基處理 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU753 文章編號：1009-2374（2016）08-0109-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.056

1 工程概況

1.1 工程概述

工程所在區域位于陜北黃土高原的東北部，綏德縣中角鄉境內，為陜北黃土峁狀丘陵區，路線所經之處溝壑縱橫，梁、峁起伏，地形條件十分復雜。濕陷性黃土地段填方路基淤積地地基孔內深層強夯處理（Φ60cm）1.8萬延米，填方路基淤積地軟基處理施工均采用了孔內深層強夯施工技術。

1.2 孔內深層強夯施工技術的簡介

1.2.1 工藝原理。對陜北黃土高原地區濕陷性黃土地質條件下路基淤積地地基處理主要采取孔內深層強夯加固處理，其原理為：通過高動能的特制重力夯錘沖擊成孔或機具成孔，利用桿狀尖錘的高壓強夯動能，對孔內填料進行沖擊夯擴，破壞原土結構，使填料向孔底和孔周強力壓實、擠密，強力擠密周圍土體，達到消除黃土的濕陷、提高地基承載力、加固地基的目的。

1.2.2 工藝特點。該工法具有高動能、高壓強、強擠密作用、處理深度大、因地制宜、就地取材、以土治土、原位處理、速度快、造價低、技術效果好、經濟效益、社會效益顯著等特點。

對Ⅱ級及Ⅱ級以上濕陷性黃土路段，可消除其濕陷性，提高復合地基的承載力和抗液化能力，使地基沉降變形小，地基的不均勻性得到改善，能保證結構的使用安全；對附近有房屋或其他構造物的路段，孔內強夯還可降噪、降能。該工法一般處理深度為：基底下10～15m，最大深度可達20m。

1.2.3 適用范圍及發展前景。孔內深層強夯法，簡稱DDC法（Downhole Dynamic Conslidation），1992年司炳文先生發明創造了該項技術專利。

該項技術先后在公路、市政工程、大中城市的高層住宅、辦公、工業廠房、大型油罐等工程的地基處理中應用推廣，地基經處理后，土的壓縮性降低、變形模量、承載力大為提高、濕陷性消除，可作為建筑物地基的良好持力層。該技術既能將渣土變廢為寶，消除污染，節約鋼材、水泥和建設投資，又能處理各類復雜地基，是具有綠色工程特征的新技術。

該項技術在北京、大連、洛陽、西安、鹽城、寶雞、銅川、咸陽、三門峽、遼寧等地區，數十項大型復雜地基處理工程上應用，特別是在陜西、河南等深層黃土地區的大型電廠冷卻塔和主廠房、煙囪、高層建筑及大型油罐地基處理工程中的應用，其技術效果、社會效益和環境保護等方面效果尤其顯著，是其他技術無法比擬的，深受工程界和學術界好評，有廣闊的應用前景和推廣價值。

該項技術已面向全國、走向世界，為人類社會的建設和生存環境的凈化奠定了基礎。

2 孔內深層強夯的設計與施工

2.1 設計參數的確定與樁孔布置

設計樁徑0.6m；樁長6～10m；樁間距1.2～1.6m，在平面上呈梅花形布置（布置區域邊線與路堤或構筑物基礎輪廓線平行）；加固寬度至坡腳外3m（不少于1排樁）。

夯入的5%的石灰土量：V=1/4ЛD2×L×K（L為設計樁長；K為灰土的擠密系數，K=1.42～2.35），用夯入的灰土量來控制樁的直徑。分層填料量為1.2～2.0m3，分層夯擊數8擊，單擊夯擊能2000kN·m。

設計的單樁承載力≥400kPa，復合地基承載力≥300kPa。

2.2 施工設備與施工參數

2.2.1 施工設備：沖孔機（配備沖抓錘）、夯實機（配備1.5t的尖頭夯錘）、推土機1臺、ZL50裝載機1臺。

2.2.2 施工參數：（1）樁徑Φ0.6m；（2）樁長8m；（3）樁間距1.2m，按梅花形布置；（4）加固寬度=路堤底寬+2×3m；（5）分層厚度3m，分層填料量1.8m3（K=2.12）；（6）分層夯擊數8擊，單擊夯擊能2000kN·m；（7）5%的石灰土填料的98%壓實條件下（室內試驗及重型擊實試驗結果）：最大干密度為1.77g/cm3，最佳含水量為14.1%。

3 施工工藝

孔內深層強夯施工的工藝流程為：施工準備→機械成孔（鉆孔法或沉管法）→檢孔→機械拌制5%石灰土→分層填孔、夯實→填孔、夯實直至樁頂→檢驗樁身密實度及承載力→檢驗復合地基承載力。

3.1 施工準備

施工前要做好人員、機具設備、場地等準備工作，編制施工工藝細則，進行技術培訓。

施工前做好雨天防護工作：每作業孔配置遮雨布，孔口周圍比地表高30～40cm，防止雨水流入孔內。

檢查孔按照設計樁位位置采用經緯儀進行測量放樣（用木樁或短鋼筋頭放樣定位），確定各孔位置，鉆孔前對樁位進行復核檢查。

3.2 機械成孔（沖孔法、鉆孔法或沉管法）

沖孔機（或鉆機）就位，按設計深度沖（或鉆）孔成孔。機械就位后必須平整穩固，確保成孔過程中，不致發生移動或傾斜。

采用隔行隔列、間隔跳打的方法成孔。

3.3 檢孔

成孔施工時孔中心點的偏差不超過樁距設計值的5%，樁孔垂直度偏差不大于2%×h（孔深）。檢查孔底，清除孔底雜物，夯實孔底（夯實填料前對孔底進行空夯，夯擊數為2～3擊）。

3.4 機械拌制5%石灰土

灰土按照設計的5%比率（重量比）均勻拌合，并做到隨拌隨用，不宜隔日使用。施工現場嚴防集水，雨前對石灰土進行及時覆蓋。

3.5 分層填孔、夯實

夯實機就位，保持平整穩定，夯錘尋準樁孔中心，并能自由下落至孔底。按設計填料量自孔底由下而上向孔內分層（每層3m）回填5%石灰土，用1.5t的重錘進行分層強夯，使樁體填料夯實并向孔周邊夯擴，使樁體填料和樁間土得以擠密。

分層填孔、夯擊—填孔、夯擊，準確記錄每一樁孔的填料量、夯實時間、夯擊數及夯擊能量等。

3.6 填孔、夯實直至樁頂

分層填孔、夯擊直至樁頂成樁。群樁形成復合地基，共同承受基礎上部荷載。

3.7 檢驗樁身密實度及承載力

樁身夯實質量檢驗：抽樣率2%，通過靜力觸探、標準貫入等試驗檢驗樁身密實度。

3.8 檢驗復合地基承載力

樁間土：通過觸探、標準貫入等試驗檢驗樁間土擠密效果。樁間土質量的檢測位置設在等邊三角形的中心，檢查頻率按樁根數的2%進行。

復合地基：通過三樁或單樁載荷試驗檢測復合地基承載力。淤積地孔內深層強夯復合地基承載力：單樁承載力≥400kPa，復合地基承載力≥300kPa。

4 施工質量控制、要求及檢測

4.1 質量控制及要求

4.1.1 嚴格按照司炳文的孔內深層強夯DDC工法、濕陷性黃土地區地基及建筑地基基礎工程設計、施工及驗收規范的要求進行施工。

4.1.2 機械成孔的順序采用隔行隔列、間隔跳打的方法進行，縱橫各間隔1～2孔進行跳打，成孔后，如發現縮徑、塌孔、障礙物、洞穴、回淤或滲水等現象時應進行記錄并采取補救措施，使成孔施工質量必須符合規范要求。

4.1.3 灰土樁：（1）石灰：采用生石灰，消解3～4天后的熟石灰粉的粒徑≤5mm，石灰的質量要符合3級以上標準，活性CaO+MgO含量（干重）≥50%，摻量按照5%（重量比）；（2）黃土：其粒徑≤5cm；（3）混合料的含水量應盡量接近最佳含水量（手握成團，落地開花），如含水量超過最佳含水量的2%時，可予以晾干或灑水濕潤，為保持填料的適宜含水狀態，在夏季或雨季備好防護設施。

4.1.4 粉、塊填料樁：（1）粉料：以土為主，如黃土、雜土、房碴土、拆除的建筑物的灰片等，含水量大的泥團禁用，粉料必須是松散體狀態且其有機物含量≤5%；（2）塊料：碎磚、瓦片、石料、承重多孔磚、砼塊等無機塊料，其粒徑≤120mm（大于此粒徑的塊料應于擊碎），冬季施工時塊料中不得含有凍土塊；（3）粉料和塊料的摻配比例，應視現場材料種類而異，以達到合理的級配為準。

4.1.5 為確保成孔質量及其承載力，分層填孔、夯擊時應嚴格控制每一樁孔的填料量、夯實時間、夯擊數及夯擊能量等。

4.1.6 空樁部分可用各類土料或雜料輕夯至地面。

4.1.7 施工中如發現土質變化較大時，應及時通知建設、設計及監理單位，確定補救措施。

4.2 質量檢測

5 安全文明施工保證措施

（1）施工前要觀察施工場地及全部近域的高、低壓電線、光電纜、管道、通信、通訊線路、地下建筑物、危房（1.5m范圍的多年土坯房屋）或有精密儀器的車間等有無異?，F象。需進行拆遷、遷移的必須進行調整，以確保施工安全；（2）施工前要做好場地平整工作，清理地上和地下的障礙物，對于不利于機械運行的松軟場地和淺層地下洞穴應進行處理，確保施工安全；（3）施工機械就位后，必須平整穩固，以確保成孔和夯實過程中不致發生移動或傾斜；（4）沖孔機成孔后應防止松散土體、雜物等掉入孔中，成孔的樁孔要及時進行夯填，同時注意施工安全，未能及時夯填的樁孔要做出標記，要加蓋子蓋好，夜間施工現場要設立照明設施，防止人員掉入孔內。

6 結語

（1）濕陷性黃土地區淤積地孔內深層強夯施工在我國陜北高速公路工程中應用廣泛，該技術研究可獲取新的施工經驗，形成相應的工藝及工法，并提高公路路基施工的技術水平；（2）濕陷性黃土地區淤積地孔內深層強夯施工工藝，可推廣到公路、市政等路基和類似的結構工程中，經濟及社會效益十分顯著；（3）通過該工藝的研究，可完善該工藝的施工理論，縮短施工周期，提高施工質量，從而提高企業的經濟效益；（4）該工藝因地制宜，就地取材、變廢為寶，可利用灰土或當地的渣土，提高企業的經濟效益。

參考文獻

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（責任編輯：小 燕）