孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法在濕陷性黃土地基處理中的運(yùn)用

丁小強(qiáng) 許力鵬

(陜西天地地質(zhì)有限責(zé)任公司，陜西西安 710000)

孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法在濕陷性黃土地基處理中的運(yùn)用

丁小強(qiáng) 許力鵬

(陜西天地地質(zhì)有限責(zé)任公司，陜西西安 710000)

通過運(yùn)用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基工程的實(shí)例分析，總結(jié)了孔內(nèi)強(qiáng)夯法作用原理、施工控制要點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，表明孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法作為一種地基處理技術(shù)，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(nèi)深層強(qiáng)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(jīng)102°～114°之間的黃河中游地區(qū)［4］。根據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》，關(guān)中地區(qū)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(dá)20 m左右，土質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，壓縮性較高。因此，在該濕陷性黃土地區(qū)的建筑大多都會(huì)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(nèi)深層強(qiáng)夯法、換土墊層復(fù)合地基及樁基礎(chǔ)等，其中孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法作為建設(shè)部推廣技術(shù)，憑借其技術(shù)優(yōu)勢(shì)得到了廣泛的運(yùn)用。

孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法，又稱DDC(Down Hole Deep Compaction)法，是一種有效的深層地基處理方法?？變?nèi)深層強(qiáng)夯法能以建筑及工業(yè)垃圾等渣土作為孔內(nèi)填料，進(jìn)行地基加固處理，在降低成本的同時(shí)，做到了廢棄資源的二次利用，符合綠色工程技術(shù)概念。尤其在濕陷性黃土地區(qū)，孔內(nèi)深層強(qiáng)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(dá)到地基處理的設(shè)計(jì)要求。

1 工程實(shí)例

寶雞某化工集團(tuán)鍋爐房項(xiàng)目，主要建筑包括4層20m高鍋爐房(框架結(jié)構(gòu))，50 m高煙囪(構(gòu)筑物)。場地屬黃土平原地貌單元，勘察深度40 m范圍內(nèi)未見地下水，場地地層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 地層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

依據(jù)規(guī)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(yán)重濕陷性(濕陷性等級(jí)為Ⅳ級(jí))，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(qiáng)地基承載力，同時(shí)消除濕陷性。綜合考慮采用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法進(jìn)行地基處理。根據(jù)濕陷性黃土地區(qū)丙、乙類建筑地基處理規(guī)定，計(jì)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(jù)《孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，最終設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)有效樁長為8.0 m(樁頂標(biāo)高-3.5 m，樁底標(biāo)高-11.5 m)，煙囪部分設(shè)計(jì)有效樁長為11.5 m(樁頂標(biāo)高-4.5 m，樁底標(biāo)高-16.0 m)。要求樁間土平均擠密系數(shù)不小于0.93，復(fù)合地基承載力特征值Fak≥200 kPa。

2 孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法作用原理

孔內(nèi)深層強(qiáng)夯技術(shù)樁錘采用尖錐桿狀或呈橄欖狀［3］，施工時(shí)由深及淺，自下而上均勻加固地基，夯擊時(shí)，對(duì)填料在垂向是深層動(dòng)力夯、砸、壓密，對(duì)錘側(cè)填料，夯錘將產(chǎn)生極大的被動(dòng)側(cè)壓力，這種側(cè)應(yīng)力在短期內(nèi)集中，對(duì)樁周土形成非常大的側(cè)向壓力，這種側(cè)向的應(yīng)力集中在成樁后會(huì)慢慢向四周釋放，從而反過來又對(duì)樁體產(chǎn)生側(cè)向約束的緊縛作用，使樁體同時(shí)具有粘性樁、散體樁的特點(diǎn)。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(shí)，就會(huì)形成樁徑變化的串珠狀樁體，從而使樁與樁側(cè)土的側(cè)壁摩擦力顯著提高，在對(duì)地層擠密壓實(shí)的同時(shí)，地層的承載力也顯著提高，這樣處理后的復(fù)合地基不僅密實(shí)性好而且承載性能優(yōu)越。

3 孔內(nèi)深層強(qiáng)夯施工控制要點(diǎn)

施工前應(yīng)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(qiáng)夯設(shè)備施工條件，復(fù)核樁孔位置等。

1)成孔:黃土地區(qū)，考慮到成孔效率，優(yōu)選旋挖成孔;若表層存在大厚度且粒徑大的雜填土，優(yōu)先選用沖擊成孔。成孔機(jī)具必須保持垂直、穩(wěn)定。根據(jù)規(guī)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(yīng)符合設(shè)計(jì)要求;黃土地層如果主要為了消除濕陷性，從經(jīng)濟(jì)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(qiáng)夯擠壓至地基處理設(shè)計(jì)標(biāo)高。

2)填料:填料粒徑選取時(shí)參照《孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法技術(shù)規(guī)程》表4.1.9規(guī)定，在填料前，對(duì)其中大直徑、長條形的建筑或工業(yè)垃圾預(yù)先進(jìn)行破碎處理;填料為細(xì)粒土?xí)r，含水率最好接近最優(yōu)含水率;要嚴(yán)格控制填料中有機(jī)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(zhì)量或造成浪費(fèi)。

3)夯實(shí):強(qiáng)夯設(shè)備就位必須做到穩(wěn)定垂直，強(qiáng)夯錘錘心要與樁孔中心對(duì)正;當(dāng)遇到局部軟土地層縮孔時(shí)，采用較大直徑硬骨料夯填消除塌孔影響。強(qiáng)夯過程中，必須嚴(yán)格遵照規(guī)程中關(guān)于重錘的擊數(shù)及落距等有關(guān)參數(shù)要求。

4)褥墊層:施工前預(yù)留一定厚度土層，使樁頂標(biāo)高應(yīng)高出設(shè)計(jì)標(biāo)高500mm～1 000 mm，樁體施工完成后，挖鑿至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后鋪設(shè)300 mm～500 mm的褥墊層，再對(duì)場地實(shí)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(duì)孔內(nèi)深層強(qiáng)夯樁體及樁間土的承載力進(jìn)行檢測，根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》7.1.5-1公式估算復(fù)合地基承載力特征值。采用靜載荷試驗(yàn)和動(dòng)力觸探試驗(yàn)，以檢測復(fù)合地基承載力以及樁身密實(shí)度，根據(jù)復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范等的規(guī)定，共布置檢測點(diǎn)8個(gè)，占總樁數(shù)的1%。檢測報(bào)告顯示，孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法處理后的復(fù)合地基承載力極限值大于480 kPa，特征值Fak滿足200 kPa的設(shè)計(jì)要求，樁間土平均擠密系數(shù)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(nèi)土工試驗(yàn)，測得的土樣濕陷性、孔隙比，壓縮性參數(shù)表明，除個(gè)別位于邊樁位置土樣的濕陷性系數(shù)略大于0.015外，其余土樣濕陷系數(shù)均小于0.015，說明通過孔內(nèi)深層強(qiáng)夯處理后的地層濕陷性已經(jīng)消除。

綜上表明，通過孔內(nèi)深層強(qiáng)夯方案處理后，原濕陷性黃土地層承載力滿足設(shè)計(jì)要求，地層濕陷性得到消除。

5 結(jié)語

孔內(nèi)深層強(qiáng)夯技術(shù)較強(qiáng)夯法、擠密樁等工程技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢(shì)，通過工程實(shí)踐總結(jié)孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法特性如下:

1)孔內(nèi)深層強(qiáng)夯技術(shù)加固深度超過15 m，最深可達(dá)30 m，對(duì)消除深厚層黃土地層濕陷性具有顯著效果。

2)孔內(nèi)深層強(qiáng)夯技術(shù)對(duì)孔內(nèi)填料標(biāo)準(zhǔn)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(qū)的矸石等工業(yè)廢料以及其混合物等均可使用，且無需嚴(yán)格加工。

3)由于孔內(nèi)深層強(qiáng)夯技術(shù)是夯擊側(cè)向擠密，對(duì)夯錘直徑要求低，因此樁徑可達(dá)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(cè)摩阻力，有力改善地層承載性能。

4)孔內(nèi)深層強(qiáng)夯技術(shù)對(duì)改善地基承載力具有顯著效果，處理后形成的復(fù)合地基承載力可達(dá)到原天然地基的2倍甚至更多。

5)孔內(nèi)深層強(qiáng)夯技術(shù)能夠充分利用建筑或工業(yè)垃圾等廢料，減少對(duì)環(huán)境的污染，節(jié)約工程材料，降低工程造價(jià)，屬綠色工程技術(shù)，應(yīng)廣泛推廣。

運(yùn)用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基時(shí)，應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，做好檢測工作，最大限度的發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì);在荷載非常大的深厚濕陷性黃土場地，可把孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法與其他處理技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用作為以后的實(shí)踐方向。

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

［2］ JGJ 79—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］ 馮志焱.孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基的一個(gè)實(shí)例［J］.巖土力學(xué)，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(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2008(12):106-109.

［5］ 李修波.DDC—樁基礎(chǔ)聯(lián)合地基處理技術(shù)［J］.施工技術(shù)，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(qiáng)(1987-)，男，助理工程師; 許力鵬(1988-)，男，助理工程師