孔内深层强夯法(DDC 法)在湿陷性黄土地区的应用

马丽红

1 孔内深层强夯法(DDC法)概述

孔内强夯法又称孔内强夯技术(简称DDC技术),是新近发明的一种地基处理技术,它的作用机理是把渣土(碎砖瓦、石、砂、土、碎混凝土块、工业废料以及它们的混合物等)用于地基处理,能大量消耗建筑及工业垃圾,利用各种无机固体废料进行地基加固处理,减少环境污染,变废为宝。DDC工法是在综合了重锤夯实、强力夯实、钻孔灌注桩、钢筋混凝土预制桩、灰土桩、碎石桩、双灰桩等地基处理技术的基础上,扬长避短,集“高动能”“高压强”“强挤密”各效应于一体,完成对软弱层的处理。

2 工程概况

某工程地形起伏较大,南高北低,陡坎及冲沟发育。南北向宽约300 m～400 m,高差约30.0 m。场地内发育有南北走向的四条冲沟,最大冲沟位于场地的西部,纵穿整个场地,深8 m～10 m,宽50 m～70 m,冲沟底部为第四系坡洪积物。场地北侧填方区的最大填方厚约10 m,为保证场地填方区的稳定,建议在站址北侧及东西两侧高差较大的地段设置挡土墙。平整场地后再进行地基处理(DDC桩),要求桩底进入2层～3层土1 m,有效桩长不小于16.8 m,有效桩顶标高1 433.40 m,等边三角形布桩,桩间距1.2 m,成孔直径400 mm,成桩直径大于650 mm。桩体材料为3∶7(体积比)灰土,分层夯实,压实系数大于 0.97,桩间土的挤密系数大于 0.95。处理后要求复合地基承载力特征值 fspk≥300 kPa,压缩模量 Esp＞20 MPa,单桩承载力 fpk＞500 kPa;桩间土地基承载力 fsk≥200 kPa,压缩模量 Es＞15 MPa,地基整体刚度均匀,全部消除湿陷性。

3 施工平面布置

3.1 布置原则

在满足施工的前提下,尽量减少施工用地,尽量少租用农田,施工现场布置紧凑合理,所有临建均布置在站外。合理布置各种施工设施,科学布置施工道路,尽量降低运输消耗,提高施工效率。合理确定施工区域和场地面积,尽量减少专业工种之间的交叉作业。各项施工设施布置都要满足管理方便、有利生产、方便生活,满足安全、防火和环保要求。

3.2 施工水源

现场用水由自来水供水,搅拌场设置一容积为20 m3水箱供回填土平时洒水及搅拌机用水。

3.3 施工电源

现场用电主要为施工机械及照明,在现场设一个总电源箱。施工现场中心、搅拌场及生活区共设3个配电盘,配电盘内设空气开关、漏电保护器等,根据现场施工需要配备设置,总电源箱电源从变压器线路接设,并设醒目警示标志。现场固定线路及主电源线均采取架空或埋设布设。

4 施工方案

4.1 施工准备

4.1.1 施工技术资料准备

1)收到图纸后,项目部认真审核图纸,按公司《施工技术管理制度实施细则》的有关要求组织内部的图纸会审,为参加项目法人及监理工程师组织的施工图会审做准备。2)施工图会审分阶段进行,具体时间安排由项目法人确定。

4.1.2 施工准备

1)核查地质资料,结合设计参数,选择合适的施工机械和施工方法。2)施工前清除地表耕植土,平整场地,清除障碍物,标记处理场地范围内地下构造物及管线。3)测量放线,定出控制轴线、打桩场地边线并标识。4)施工前进行成桩工艺试验,确定施工工艺和参数,试桩数量应符合设计要求,且不得少于2根。

4.2 施工工艺

1)机具就位:施工机具就位,使柱锤对准桩位。2)成孔:采用长螺旋钻机钻孔成孔,成孔直径400 mm,深度达到设计要求。3)孔内填料、成桩:用标准料斗或运料车将拌和好的填料分层填入桩孔,用柱锤夯实形成桩体。锤的质量、锤长、落距在确定的情况下,通过工艺试验确定分层填料量、夯击次数。每个桩孔应夯填至桩顶设计标高以上至少0.5 m,其上部桩孔宜用原槽土夯封。施工中要求技术人员作好每根桩的记录,并对发现的问题及时进行分析处理。4)移位:施工机具移位,重复上述步骤进行下一根桩施工。柱锤冲扩法施工夯击能量大,易发生地面隆起,造成表层桩和桩间土出现松动,从而降低处理效果,因此成孔及填料夯实的施工顺序宜间隔进行。

4.3 施工工艺流程

清理平整场地→布置桩位→钻孔→钻孔检测→孔内填料→柱锤分层冲夯→成桩检测→施工机具移位→施工机具就位→填料拌和→初步确定施工参数。

5 DDC法处理湿陷性黄土的性能

5.1 桩体的质量

填土(灰土)厚度10.5 m～11.8 m,实际桩长20.3 m,但桩底未进入 2层～3层;桩体直径:填土深度部分0.4 m,天然土深度部分0.55 m。桩长范围内填料压实系数平均值c=0.98＞0.97,桩体质量满足设计要求。

5.2 桩间土的处理效果

取土至21 m处,处理深度范围内桩间土湿陷性基本消除;桩间土在桩长范围内最小挤密系数ηcmin:填土部分为0.98,天然土部分为0.91,均大于0.88,满足规范要求。桩间土压缩模量:填土部分18.90 MPa,天然土部分13.47 MPa。

5.3 桩体载荷试验

桩体载荷试验成果见表1。

表1 桩体载荷试验成果汇总表

5.4 桩间土载荷试验

桩间土载荷试验成果见表2。

表2 桩间土载荷试验成果汇总表

5.5 复合地基承载力及复合地基压缩模量

根据桩体、桩间土载荷和土工试验成果,结合 CECS 197∶2006孔内深层强夯法技术规程第4.2.3条及4.2.4条公式计算复合地基承载力及复合地基压缩模量,计算参数取值见表3。

复合地基承载力:fspk=305 kPa;复合地基压缩模量:填土部分 Esp=19.85 MPa,天然土部分 Esp=16.03 MPa。

表3 计算参数取值表

6 结语

孔内深层强夯法是先成孔,然后在桩孔内对填料进行强夯冲击挤压,使填料向孔底和周围挤密压缩,形成桩体,同时对土层进行冲击,以达到消除地基土的各种不良特性,提高地基承载力的目的。通过结合工程实例研究了孔内深层强夯法(DDC法)在湿陷性黄土地区的施工方案及处理效果,为进一步在湿陷性黄土地区推广此工法有重要的意义。

[1] GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].

[2] CECS 197∶2006,孔内深层强夯法技术规程[S].

[3] GB 50025-2004,湿陷性黄土地区建筑规范[S].

[4] JGJ 79-2002,建筑地基处理技术规范[S].