丁小强 许力鹏
(陕西天地地质有限责任公司，陕西西安 710000)
孔内深层强夯法在湿陷性黄土地基处理中的运用
丁小强 许力鹏
(陕西天地地质有限责任公司，陕西西安 710000)
通过运用孔内深层强夯法处理湿陷性黄土地基工程的实例分析，总结了孔内强夯法作用原理、施工控制要点和技术优势，表明孔内深层强夯法作为一种地基处理技术，能够较好的消除大厚度湿陷性黄土地基的湿陷性和明显改善地基承载力。
孔内深层强夯，湿陷性黄土，承载力，地基处理
0 引言
我国湿陷性黄土的分布面积约占我国黄土总面积的60%以上，主要分布在北纬34°～45°、东经102°～114°之间的黄河中游地区［4］。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》，关中地区多属非自重湿陷性黄土，湿陷性黄土层厚度一般都在10 m以上，最深可达20 m左右，土质结构松散，压缩性较高。因此，在该湿陷性黄土地区的建筑大多都会遇到湿陷性地基处理的问题，一般可采取的措施为素土或灰土挤密桩、CFG桩、孔内深层强夯法、换土垫层复合地基及桩基础等，其中孔内深层强夯法作为建设部推广技术，凭借其技术优势得到了广泛的运用。
孔内深层强夯法，又称DDC(Down Hole Deep Compaction)法，是一种有效的深层地基处理方法。孔内深层强夯法能以建筑及工业垃圾等渣土作为孔内填料，进行地基加固处理，在降低成本的同时，做到了废弃资源的二次利用，符合绿色工程技术概念。尤其在湿陷性黄土地区，孔内深层强夯法能有效消除大厚度湿陷性黄土地基的湿陷性，并改善地基的承载性能，达到地基处理的设计要求。
1 工程实例
宝鸡某化工集团锅炉房项目，主要建筑包括4层20m高锅炉房(框架结构)，50 m高烟囱(构筑物)。场地属黄土平原地貌单元，勘察深度40 m范围内未见地下水，场地地层物理力学性质指标统计见表1。
表1 地层物理力学性质指标统计表
依据规范，拟建锅炉房为丙类建筑，烟囱为乙类建筑，由于场地地基具有严重湿陷性(湿陷性等级为Ⅳ级)，天然地基承载力亦不能满足要求，因此需要采取地基处理措施增强地基承载力，同时消除湿陷性。综合考虑采用孔内深层强夯法进行地基处理。根据湿陷性黄土地区丙、乙类建筑地基处理规定，计算得锅炉房地基湿陷性处理深度为11.3m，烟囱地基湿陷性处理深度为15.6 m。根据《孔内深层强夯法技术规程》规定，最终设计方案为旋挖钻成孔，成孔直径500mm，成桩直径不小于700mm，桩心距1 000mm，桩身填料为素土，正三角形满堂布置。锅炉房部分设计有效桩长为8.0 m(桩顶标高-3.5 m，桩底标高-11.5 m)，烟囱部分设计有效桩长为11.5 m(桩顶标高-4.5 m，桩底标高-16.0 m)。要求桩间土平均挤密系数不小于0.93，复合地基承载力特征值Fak≥200 kPa。
2 孔内深层强夯法作用原理
孔内深层强夯技术桩锤采用尖锥杆状或呈橄榄状［3］，施工时由深及浅，自下而上均匀加固地基，夯击时，对填料在垂向是深层动力夯、砸、压密，对锤侧填料，夯锤将产生极大的被动侧压力，这种侧应力在短期内集中，对桩周土形成非常大的侧向压力，这种侧向的应力集中在成桩后会慢慢向四周释放，从而反过来又对桩体产生侧向约束的紧缚作用，使桩体同时具有粘性桩、散体桩的特点。在软硬不均土层中这种效果更明显，桩体在施工挤密过程中，由于夯击能不变，软硬不均的地层在受到相同的夯击能时，就会形成桩径变化的串珠状桩体，从而使桩与桩侧土的侧壁摩擦力显著提高，在对地层挤密压实的同时，地层的承载力也显著提高，这样处理后的复合地基不仅密实性好而且承载性能优越。
3 孔内深层强夯施工控制要点
施工前应做好场地平整工作，场地具备一定的承载能力(不小于120 kPa)，满足成孔和强夯设备施工条件，复核桩孔位置等。
1)成孔:黄土地区，考虑到成孔效率，优选旋挖成孔;若表层存在大厚度且粒径大的杂填土，优先选用冲击成孔。成孔机具必须保持垂直、稳定。根据规程要求，垂直度偏差不大于孔深的2.5%，成孔中心偏差不超过桩径的1/4。成孔深度应符合设计要求;黄土地层如果主要为了消除湿陷性，从经济角度考虑，可在孔底余留1.0 m～2.0 m厚原土层，采用重锤强夯挤压至地基处理设计标高。
2)填料:填料粒径选取时参照《孔内深层强夯法技术规程》表4.1.9规定，在填料前，对其中大直径、长条形的建筑或工业垃圾预先进行破碎处理;填料为细粒土时，含水率最好接近最优含水率;要严格控制填料中有机物的含量不超过10%;控制一次填料量，过多、过少将不利桩体质量或造成浪费。
3)夯实:强夯设备就位必须做到稳定垂直，强夯锤锤心要与桩孔中心对正;当遇到局部软土地层缩孔时，采用较大直径硬骨料夯填消除塌孔影响。强夯过程中，必须严格遵照规程中关于重锤的击数及落距等有关参数要求。
4)褥垫层:施工前预留一定厚度土层，使桩顶标高应高出设计标高500mm～1 000 mm，桩体施工完成后，挖凿至设计标高，然后铺设300 mm～500 mm的褥垫层，再对场地实施低能量满夯一遍。
4 承载力及挤密效果
地基处理完成后，对孔内深层强夯桩体及桩间土的承载力进行检测，根据《建筑地基处理技术规范》7.1.5-1公式估算复合地基承载力特征值。采用静载荷试验和动力触探试验，以检测复合地基承载力以及桩身密实度，根据复合地基技术规范等的规定，共布置检测点8个，占总桩数的1%。检测报告显示，孔内深层强夯法处理后的复合地基承载力极限值大于480 kPa，特征值Fak满足200 kPa的设计要求，桩间土平均挤密系数为0.935。
地基处理完成后，为了检测地基土的湿陷性消除情况，采用黄土薄壁取土器沿不同的深度和与桩的水平距离共采取原装样，通过室内土工试验，测得的土样湿陷性、孔隙比，压缩性参数表明，除个别位于边桩位置土样的湿陷性系数略大于0.015外，其余土样湿陷系数均小于0.015，说明通过孔内深层强夯处理后的地层湿陷性已经消除。
综上表明，通过孔内深层强夯方案处理后，原湿陷性黄土地层承载力满足设计要求，地层湿陷性得到消除。
5 结语
孔内深层强夯技术较强夯法、挤密桩等工程技术具有显著的优势，通过工程实践总结孔内深层强夯法特性如下:
1)孔内深层强夯技术加固深度超过15 m，最深可达30 m，对消除深厚层黄土地层湿陷性具有显著效果。
2)孔内深层强夯技术对孔内填料标准要求低，可因地适宜就近取材，如原场地的杂土、砂石、砖块、混凝土块等建筑垃圾和矿区的矸石等工业废料以及其混合物等均可使用，且无需严格加工。
3)由于孔内深层强夯技术是夯击侧向挤密，对夯锤直径要求低，因此桩径可达0.6 m～3.0 m，在软硬不均的地层中，桩体成串珠状，大大增加桩体与桩周土的侧摩阻力，有力改善地层承载性能。
4)孔内深层强夯技术对改善地基承载力具有显著效果，处理后形成的复合地基承载力可达到原天然地基的2倍甚至更多。
5)孔内深层强夯技术能够充分利用建筑或工业垃圾等废料，减少对环境的污染，节约工程材料，降低工程造价，属绿色工程技术，应广泛推广。
运用孔内深层强夯法处理湿陷性黄土地基时，应严把质量关，做好检测工作，最大限度的发挥技术优势;在荷载非常大的深厚湿陷性黄土场地，可把孔内深层强夯法与其他处理技术的结合运用作为以后的实践方向。
［1］ CECS 197∶2006，孔内深层强夯法技术规程［S］.
［2］ JGJ 79—2012，建筑地基处理技术规范［S］.
［3］ 冯志焱.孔内深层强夯法处理湿陷性黄土地基的一个实例［J］.岩土力学，2005(11):1834-1836.
［4］ 王银梅.湿陷性黄土地基处理新途径的探讨［J］.中国地质灾害与防治学报，2008(12):106-109.
［5］ 李修波.DDC—桩基础联合地基处理技术［J］.施工技术，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
丁小强(1987-)，男，助理工程师; 许力鹏(1988-)，男，助理工程师
