安云雷
(中铁十六局集团第一工程有限公司，北京 101300)
1 概述
桩基础在我国具有悠久的历史，它以适应性强，地基变形小，承载力高等一系列优点而被广泛采用[1］。而且桩的类型不断增多，发展迅速，显示出很强的生命力。随着我国社会经济的发展，许多高层、超高层、重型建(构)筑物大量兴建，建筑工程用桩量成倍的增长，这就需要我们发展适用性更强，更安全，更合理，更经济的新型桩基础。
钻孔夯扩挤密法就是近十年来新兴的一种绿色、环保的地基处理技术，先后在我国北方一些地区应用于建筑工程地基处理，目前在国外尚无报道。这种方法在处理湿陷性黄土地基方面与传统挤密法相比有很大优势，将随着工程建设规模扩大而有广阔的发展前景。
2 钻孔夯扩挤密法的特征
钻孔夯扩挤密法一般采用长螺旋钻成孔，重锤在孔内分层夯实填料，其锤尖角为30°左右，使填料向孔周侧向挤压，形成一种复合地基。与以往挤密桩相比，具有以下新特征[2，3］:
1)具有高动能、超压强、强挤密的机理。
该方法处理地基是将超压强E=5×103kN·m/m2～5×104kN·m/m2动能通过孔道潜入孔内深层领域进行冲、砸、挤、压、劈的强夯，使孔内的填料和桩间土得到超压强的动力固结和化学凝固。
2)处理地基范围广。
可广泛处理大厚度、杂填、液化、湿陷、软弱、膨胀以及具有酸、碱、盐腐蚀和人防工事、硬夹层的各类特殊地基的处理，把挤密桩的使用范围进一步扩展到含水量大于24%的土层，在高含水量或饱和土中使用砖碴等作为填料时[2，4］，桩体不仅可以吸收土中的水分，而且兼作超孔隙水压力消散的通道，使高饱和度上的挤密成为可能。
3)处理深度深。
地基处理深度主要决定于机具成孔的深度，一般采用螺旋钻成孔，深度可达30 m左右。
4)地基承载力高，压缩变形小。
由此工法成桩，桩的承载力灰土桩可达3 000 kPa，土桩1 000 kPa～1 800 kPa，素土桩 400 kPa，其变形模量一般 E=40 MPa～100 MPa，减小了压缩变形。
5)桩体呈不等径串珠状，地基刚度比较均匀。
在定值的夯击能作用下，桩体直径随原土层密实度变化而变化。由于该工法侧向冲击挤压力大，可使土层中“软弱”部分产生更大的横向挤密，从而达到桩身在竖向呈串珠(不等径)状，有利于与旁侧的土层结合，改变了桩基传力的机理，大大提高了桩基的承载力，减少了桩的计算长度，保证了桩的施工质量和地基的刚度均匀。
6)桩径大，挤密效果好。
在已成孔中进行强夯冲击挤压是该工法的主要特征，也是其精华所在，无论是何种方法成孔，大范围的挤密作用在夯击时完成，一般桩径为600 mm～2 000 mm，最大桩径可达3 600 mm。
7)用料广泛，经济效益好，具有绿色工程技术特征。
该方法使用的填料很广泛，如碎石、砂、土、工业废料、建筑垃圾等各种无机材料或它们的混合物均可使用，从而消除了固体无机垃圾对社会环境的污染，且可就地取材，节约钢筋水泥，降低工程造价。
8)施工速度快，生产效率高。
该方法机械化程度高，劳动强度低，可提高施工速度，缩短工期，在冬季、雨季均可施工。施工振动小、噪声低，可适用于居民闹市区的危房地基处理。
3 钻孔夯扩挤密法在湿陷性黄土中的应用
3.1 湿陷性黄土的工程特性
黄土是一种第四纪沉积物，我国的黄土和黄土状土的分布面积为64万km2，是国土面积的6.3%，在黄河中游地区，西起贺兰山，东到太行山，北起长城，南到秦岭几乎全部被黄土覆盖，这里黄土发育最好，地层全、厚度大、分布连续，是我国黄土主要分布地区[5，6］。
我国黄土工程性质的研究自建国初期到现在已有五十多年的历史，期间的主要成果有:
1)提出了黄土湿陷系数、挤密系数等一系列重要概念。
2)黄土的本构关系及本构模型研究。
3)黄土动力特性及动本构模型的研究。
4)非饱和黄土力学的研究。
5)湿陷性黄土增湿、减湿特性的研究等。
6)厚层黄土的湿陷性评价及湿陷性黄土地基处理新技术的发展。
3.2 钻孔夯扩挤密法应用实例
钻孔夯扩挤密法首先在北方一些地区应用，经具体工程验证只要保证施工质量，其复合地基均能满足要求，与以往的方法如灌注桩、挤密桩等相比节约造价，缩短工期。如北京团结湖公寓北楼为3栋22层塔楼[7］，原计划地基处理方案为CFG桩需工期50 d，费用136万元，而采用钻孔夯密桩施工，工期为35 d，总费用为76万元，节约费用60万元，缩短工期15 d，而且承载力及沉降均满足要求。“世方豪庭”等工程也证明此方法高效低价。由于黄土遇水湿陷的特殊性质，其地基处理的主要目的[8］:
1)消除其全部湿陷量，使处理后的地基为非湿陷性黄土地基，或采用桩基础穿透全部湿陷性黄土层;
2)消除地基的部分湿陷量，控制下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量或湿陷起始压力以符合黄土规范规定的数值。
故而钻孔夯密法引入黄土地区，不仅要求处理后地基满足承载力要求，而且要求满足湿陷性要求，西安、兰州、太原等地已成功使用该方法进行湿陷性黄土地基处理，其处理效果明显，建筑物使用情况良好。
兰州某化工公司住宅楼，采用钻孔夯密桩处理湿陷性黄土，原地基属自重湿陷性黄土场地，湿陷等级为Ⅲ级～Ⅵ级，经处理后消除了处理深度范围内地基土的湿陷性，复合地基承载力可达300 kPa以上。地基湿陷性及承载力均满足要求，建成后使用情况良好。宝鸡第二发电厂是甲类构筑物，建于大厚度严重湿陷性黄土，天然地基承载力100 kPa，湿陷系数 δs＞0.06 ～0.08，采用孔内深层强夯(DDC工法)技术处理后，达到了提高地基承载力，消除湿陷性且地基刚度均匀的目的，通过几年的使用，总沉降量小于国家规范标准，且该工程节约投资1 300万元，消纳土方33万m3。西安新兴大厦建于饱和黄土的软弱层上，其承载力仅有100 kPa，地下水位8 m，采用DDC工法碴土桩处理地基取得了很好的技术效果，复合地基承载力500 kPa，地基刚度均匀，在地基处理范围内地下水全部挤出。此工程不仅没有使用钢材水泥，而且将6 000多立方米无机固体垃圾变废为宝用于地基处理，节约了成本，竣工后经多年使用其沉降量远小于国家规范标准。
4 钻孔夯扩挤密法在使用中存在的问题
钻孔夯扩挤密法是新开发的地基处理技术，没有形成统一的标准，所以在使用中难免存在许多问题，有待进一步研究解决[2］。
4.1 桩体填料
对填料的颗粒成分及含量粒径大小、级配没有明确的规定。由于地基土的性质，含水量的不同所填的材料也应不同。如高含水量地层中，细粒填料如粘性土吸水软化影响桩体的承载力和变形模量，且影响桩间土的排水固结;填料中的有机质含量及污染、辐射等也应作出限制。
4.2 有关参数的确定
现钻孔夯密桩的桩间距一般采用黄土规范公式:
4.3 复合地基质量的检测标准
由于钻孔夯密法处理后的复合地基的评价仍采用沉管法的标准且许多规范、手册等的研究成果矛盾甚多，对此工法处理后的桩体、桩间土及复合地基的评价不够准确，需经研究提出合理的检验标准。
5 结语
1)钻孔夯扩挤密法在使用中所显示出的优势如质量可靠、节约造价、消除污染等决定此工法在黄土地基中的应用更加广泛。
2)钻孔夯扩挤密法在使用中存在的一系列问题有待进一步研究解决。
3)通过试验研究，解决钻孔夯扩挤密法在地基处理设计、施工、检测等方面的关键技术问题，编制合理、标准、科学的使用手册、规范势在必行。
[1]赵 杰.西安地区旋挖钻孔灌注桩承载力的试验研究[D］.西安:长安大学硕士论文，2001.
[2]刘明振，郑广文.夯扩挤密法在黄土地区应用中存在的一些问题[J］.工程勘察，2000(5):26-27.
[3]司炳文.湿陷性黄土地基处理的新技术[A］.全国黄土学术会议论文集[C］.乌鲁木齐:新疆科技卫生出版社，1994.
[4]李世炜.灰土夯扩挤密桩在大荔师范电教综合楼地基处理中的应用 湿陷性黄土地基处理工程实录[M］.北京:中国建筑出版社，2003.
[5]钱鸿缙，罗宇生.湿陷性黄土地基[M］.北京:中国建筑工业出版社，2009.
[6]刘祖典.黄土力学与工程[M］.西安:陕西科学技术出版社，2005.
[7]谭刘华，张 超.钻孔夯扩挤密桩复合地基处理技术[J］.建筑技术，2003(3):36-38.
[8]GB 50025-2004，湿陷性黄土地区建筑规范[S］.
