濕陷性黃土地基DDC樁復(fù)合地基應(yīng)用研究

宋明帥 李雅博

摘 要： 我國黃土分布范圍較廣，當前針對如何處理濕陷性黃土地基的方式方法越來越多。DDC樁法作為其中一種處治方法，在公路工程建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。本文在充分掌握濕陷性黃土特殊性質(zhì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體工程案例，對DDC樁的加固機理及施工工藝進行了探討，以期有效消除黃土濕陷性，提高地基承載力，延長工程使用壽命。

關(guān)鍵詞： 濕陷性黃土地基；DDC樁法；特殊性質(zhì)

自上世紀80年代“沈大高速”建成以來，我國高等級公路建設(shè)速度越來越快，公路里程越來越多，目前我國已成為全世界高速公路通車里程最長的國家。據(jù)《國家公路網(wǎng)規(guī)劃（2013-2030）》指出，國家公路網(wǎng)截至2030年，要求整體規(guī)模達到40.1萬公里，全部地市和20萬以上人口城市都要有高速公路，且實現(xiàn)其通達性。近年來，我國公路交通建設(shè)速度較快，對我國交通緊張的現(xiàn)狀起到了緩解作用，且有效提升了我國的綜合國家及競爭力。但伴隨我國經(jīng)濟水平的整體提升，及交通量的日益增長，如何更好地滿足人們的出行需求，如何更好地提高公路建設(shè)質(zhì)量成為了人們普遍關(guān)注的焦點。在工程建設(shè)過程中，往往會遇到不良地基問題，如濕陷性黃土，此類土質(zhì)結(jié)構(gòu)強度較高，在接觸水之后，將呈現(xiàn)出濕陷、軟化的特點。為保證黃土地區(qū)公路建設(shè)的安全性，必須重視濕陷性黃土處理。當前常選用灰土樁、水泥土樁、強夯法等進行濕陷性黃土地基處理。為滿足施工要求，決定選用DDC樁法進行處理。該施工法的應(yīng)用，在濕陷性黃土地基處理中具有良好施工效果。

一、濕陷性黃土的特殊性質(zhì)

粉粒是黃土顆粒構(gòu)成的主要成分，一般含量超過1/2，在粗細粉粒含量中，粗粉粒較多。黃土濕陷性是指在自重或附加應(yīng)力和自重同時作用下，黃土被水浸濕之后，將快速下沉的一種現(xiàn)象。據(jù)相關(guān)研究顯示，當黃土內(nèi)含有大量粉粒時，則其具有較大孔隙比，則其干密度將下降，此時具有更為顯著的濕陷性。作為一種特殊性土，濕陷性黃土的特殊性質(zhì)主要體現(xiàn)在以下3點：

1、結(jié)構(gòu)性

濕陷性黃土是一種以粗粉粒為主體骨架的多孔隙結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)強度較大，相比其他類土，其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系與強度特性存在明顯區(qū)別。當水浸濕土體之后，將嚴重破壞其結(jié)構(gòu)性，進而出現(xiàn)軟化、濕陷等特點。也就是說黃土與含水量之間存在密切聯(lián)系，含水量的多少對此類土的濕陷性影響較大。假設(shè)具有較低含水量的情況下，土的濕陷性較為強烈，此時具有較高承載力，不斷增加含水量的同時，土的濕陷性將逐步下降，隨之承載力也逐步減小。同時，黃土的壓縮性可對在外荷載影響下黃土地基出現(xiàn)的壓縮變形情況進行充分反映。而對黃土壓縮性起決定性作用的因素包括2點，即密實度、含水量，為此，3者間的關(guān)系可通過下表1充分說明。

2、欠壓實性

因地質(zhì)條件較為特別，通常情況下濕陷性黃土沉積過程極為漫長。與顆粒間固化強度的增長速度相比，上覆壓力增長速度更慢，也就是說上覆土重從始至終都在顆粒接觸點間的結(jié)構(gòu)強度以下，黃土顆粒處于較為松散的高孔隙度結(jié)構(gòu)狀態(tài)，并沒有在上覆荷重影響下，呈現(xiàn)出壓密固結(jié)狀態(tài)，也就是說其還處在欠壓密階段，這也是黃土濕陷性產(chǎn)生的必備因素。

3、濕陷性

在濕陷性黃土特性中，濕陷性最為明顯，且重要。在外力、水等作用下，濕陷性黃土結(jié)構(gòu)將被破壞，進而影響其強度，在浸水過程中因此類土具有欠壓密性等特點，將為其下沉提供體積變化條件，也就是說，黃土的濕陷性與結(jié)構(gòu)性、欠壓密性之間密切相連。

二、工程概況

某公路工程總長度為57.6km，沿線多數(shù)為黃土堆積地貌單元，在整個線路內(nèi)所占比重高達85%。經(jīng)施工勘查可見，施工現(xiàn)場自重濕陷性黃土的壓縮模量為2～5MPa，黃土自重濕陷系數(shù)200kpa與300kpa平均為0.033、0.046，15m內(nèi)的自重濕陷量分別為34.65cm、47.25cm。本路段施工技術(shù)標準高，且對路基施工要求極為嚴格，如何做好路基變形控制已經(jīng)成為路基設(shè)計要點。按照相關(guān)施工規(guī)范規(guī)定，要求路基工后沉降必須控制在30mm以內(nèi)，為此，決定選用DDC樁法進行濕陷性黃土路段施工。

三、DDC樁加固機理

孔內(nèi)深層強夯技術(shù)簡稱DDC，其加固機理如下，先選取專用設(shè)備進行鉆孔施工，隨后將一定量的水泥土分次一層一層地填入孔內(nèi)，隨后選取重力式夯錘進行一系列施工的一種工藝。利用此類高壓實、強擠密夯擊施工法，可最大限度降低黃土濕陷性，達到地基加固的作用，且能大大提高地基承載力。

四、DDC樁施工工藝

1、試樁

施工前，可利用試驗與計算的方式，對樁的用料成分、配合比進行準確確定，隨后即可開始試樁。試樁的主要目的是為了進行樁徑、樁間距等參數(shù)的確定。并進行施工方案的確定。本文以K294+211～K294+360段為例進行試樁。

（1）試樁I區(qū)主要內(nèi)容如表2所示。

（2）試樁II區(qū)主要內(nèi)容如表3所示。

通過分析可見，試樁II區(qū)，在樁間距為90cm，成樁直徑60cm時，其樁間土擠密系數(shù)最小為0.94，且0.96為平均擠密系數(shù)，此時與0.93的設(shè)計要求的最小擠密系數(shù)、與0.95的平均擠密系數(shù)相符，為此，可選用試樁II區(qū)參數(shù)用于指導(dǎo)施工。

2、施工流程

相比其他處理方法，DDC樁法施工并不復(fù)雜，且操作簡單，具體施工流程如下：

（1）場地清理及平整。在施工前，需清理干凈施工場地，當具有較大加固深度時，如樁錘長度與施工要求不符，則可先將局部土挖出，隨后實施沖擴處理。

（2）機械就位。施工機具應(yīng)與樁位對準，可通過撒白灰的方式進行樁位放線，也可選取短鋼釬在樁位進行深擊施工，深度可控制在200mm，隨后將白灰撒入，要求做到樁點明顯，易于辨別，且避免出現(xiàn)漏樁情況。

（3）成孔。通過洛陽鏟成孔，在設(shè)計要求內(nèi)確定孔徑及其深度。按照施工現(xiàn)場土質(zhì)情況，成孔可分3種方法完成，分別為：沖擊成孔、填料沖擊成孔及二次復(fù)打成孔。

（4）成樁。通過柱錘把拌好的填料夯實，1500kg為夯錘自重，6m為落距，可進行10次夯擊。當落距在6m以內(nèi)時，根據(jù)施工情況，可適當增加夯擊次數(shù)，一般控制在14次以內(nèi)。按照設(shè)計標高，完成各個樁孔夯填施工，隨后選取原槽土對樁孔進行夯封，且在600mm以上控制成樁直徑。

在選擇灰土作為填料時，要求其質(zhì)量符合施工規(guī)定，顆粒控制在5mm以內(nèi)，無雜質(zhì)。在攪拌站完成拌和施工后，即可選取自卸汽車向施工場地運送，并按量一層一層地向孔內(nèi)填入。此時，應(yīng)對各根樁做好記錄工作，便于及時發(fā)現(xiàn)問題及處治。

（5）移機。完成上述施工后，即可移機向下根樁施工。

五、結(jié)束語

綜上所述，在公路施工當中，濕陷性黃土問題極為常見，選取何種方式處理對施工更加有效極為關(guān)鍵。DDC樁法的應(yīng)用，不僅能夠提高地基承載力，還具有良好經(jīng)濟性。但在實際應(yīng)用中，還應(yīng)對濕陷性黃土地基所處地質(zhì)、地勢等條件充分考慮，在施工中靈活應(yīng)用，更好地提高治理效果，提升工程建設(shè)的整體質(zhì)量。

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