孔內深層強夯法在濕陷性黃土地區的應用實例研究

徐建春 蔡佩宏

1. 湖南省輕紡設計院有限公司 湖南 長沙 410000；

2. 中國輕工業長沙工程有限公司 湖南 長沙 410000

1 工程概況

本項目位于陜西咸陽市禮泉縣，一層倉庫，長52.5m，寬16m，高4.2m，框架結構。地貌單位屬黃土塬。擬建建筑物工程重要性等級為二級，場地等級為三級，地基等級為二級，擬建建筑物巖土工程勘察等級為乙級。擬建場地在勘探深度18.00m范圍內未見地下水，設計時可不考慮地下水對淺埋基礎的影響。依據勘察報告，勘探孔所揭示的深度范圍內地層劃分為8個工程地質層[1]，自上而下見下表：

表1 地層巖性一覽表

表2 各黏性土的壓縮性判定表

2 濕陷性評價

根據地勘報告，場地內分布的黑壚土②，黃土③、⑤，古土壤④、⑥土樣均有濕陷性，各土層的濕陷下限深度為8.5～14.5m。自天然地面算起，累計至其下非濕陷性黃土層頂面止，自重濕陷量的計算值Δzs為107.37～261.99mm，擬建場地為自重濕陷性黃土場地。自基礎底面算起，累計至非濕陷性黃土層頂面或鉆孔地面止，濕陷量的計算值Δs為321.9～882.90mm，地基濕陷性等級為Ⅱ-Ⅲ級，擬建建筑宜按Ⅲ級進行設計[2]。

3 地基處理方案比選

3.1 灰土墊層法

根據當地建筑設計經驗和地基土的工程特征，擬建建筑物地基處理可采用灰土墊層方案，處理厚度可取4m，并宜采取整片處理。采用本方法進行地基處理后，其下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量大于200mm，不滿足規范要求，根據地區施工經驗，應提高擬建建筑的防水措施，即采取嚴格防水措施，并應按（GB50025-2004）規范第5.4.6條規定采取結構措施[3]。

3.2 孔內深層強夯法

為滿足下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量不大于200mm，擬建建筑地基處理可采用深層強夯法工法（DDC）或擠密樁法復合地基方案。處理厚度可根據下表確定。

表3 建筑物處理深度一覽表

參用《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）表5.3.5-1取得各巖土層樁的極限側阻力標準值，按表4取得主要巖土層樁的極限端阻力標準值。

表4 灰土擠密樁法樁樁基估算參數表

施工前必須按相關規范要求進行試樁，具體樁基參數以試樁值為準。復合地基承載力特征值，應通過現場復合地基載荷試驗確定[4]。

3.3 結論

灰土墊層法處理厚度過大，且產生基坑開挖深度大，土方量增加，基坑支護等巖土問題，且處理后仍難以滿足規范要求。孔內深層強夯法能夠較好的解決此類地基問題，因此本項目采用孔內深層強夯法。

4 孔內深層強夯法

孔內深層強行法，又稱DDC法，該方法先成孔至預定深度，然后自下而上分層填料強夯或邊填料邊強夯，形成高承載力的密實狀體和強力擠密的樁間土。DDC法在處理時可以使用建筑垃圾或工業垃圾、渣土作為孔內填料，這既能夠對廢物重新利用，也在成本上有所節約，同時也符合國家對于綠色施工的要求。DDC法在濕陷性黃土較深的地區對地基處理效果尤其明顯，特別在成本方面非常顯著，還能夠在消除濕陷性的同時提高地基承載力[5]。

本項目地基濕陷性等級為Ⅱ-Ⅲ級，且為整片地基處理，根據規范，地基處理每邊超出建筑物外墻的寬度不宜小于處理土層厚度的1/2，并不應小于2.0m。

本項目選用沉管成孔方法，成孔直徑?400，成樁直徑≥550mm，采用等正三角形布置，樁距為950mm，排距為823mm。樁孔內用灰土（3∶7）分層夯實回填，要求填料壓實系數大于等于0.97，成孔后排底夯10擊，落距不小于4m。施工時應嚴格按照《孔內深層強夯法技術規程》第5章、第6.1節進行施工及第6.2節進行檢測。樁端持力層位于第⑤層黃土灰土擠密樁設計樁頂標高為-1.400m，樁長不小于15.00m。基坑開挖時樁頂標高以上預留500mm厚土層，待灰土擠密樁施工完畢，挖除預留500mm厚土層，在灰土樁頂標高以上設置500厚3:7灰土褥墊層，其壓實系數不應小于0.95，其上素混凝土墊層。樁間土成孔擠密后的平均擠密系數≥0.93，最小擠密系數≥0.88，處理后的地基承載力特征值≥250kPa，且部分消除濕陷[6]。

布樁示意圖如下圖。

圖1 樁體豎向示意圖

圖2 布樁間距示意圖

5 施工控制

由于本項目位于陜西咸陽，施工前應按《建筑場地墓坑探查與處理技術規程》DBJ-57-2010的規定作相應的普探并處理。基坑開挖時應按地質報告所提供的參數1∶0.5放坡。地面邊坡1.0m范圍內不得堆載，并應采取可靠的排水措施，充分保證土體邊坡、周圍建筑物及工程機械的穩定和施工人員安全。

成孔時要定位準確，成孔順序為由內到外或者是由一側到另外一側，不能從周圍到中心的順序，此外還要保證施工連續性。施工完成后要有保護措施，如采用蓋板蓋好，并做好記錄。回填土料嚴格控制有機物含量，有機物含量應小于規范要求。石灰粒徑在10～20mm，土的粒徑為（1/10～1/8）成孔直徑。夯填時設備應平整固定，夯錘與樁孔對中，下落時呈自由落體狀態。施工中根據規范控制好回填量、夯錘高度以及次數，做好施工記錄，不漏樁、不漏夯[7]。

6 結束語

DDC法對孔內填料要求低，可因地制宜就地取材，無須嚴格加工，且經過地基處理有效的改善和提高地基承載力性能，經過處理的復核地基承載力明顯提高。孔內深層強夯還能減少對環境的影響，節約工程材料，降低工程造價。

本文通過黃土地區項目實際設計經歷，對DDC法灰土樁的設計施工相關重點予以歸納總結，積累了一些設計經驗，希望能為其他相似場地上同類地基處理方案提供借鑒。