湿陷性黄土地区淤积地孔内深层强夯施工技术

朱振业

摘要：施工部位位于陕北黄土高原的东北部，其路基地基土质皆为陕北湿陷性黄土或淤积地粉土，地基处理形式多样。对于地基处理设计采用孔内深层强夯处理，又叫DDC法，取得了较好的经济效益和社会效益。文章介绍了孔内深层强夯法的施工技术、施工方法及质量控制。

关键词：湿陷性；黄土地区；淤积地；孔内深层强夯施工技术；地基处理 文献标识码：A

中图分类号：TU753 文章编号：1009-2374（2016）08-0109-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.056

1 工程概况

1.1 工程概述

工程所在区域位于陕北黄土高原的东北部，绥德县中角乡境内，为陕北黄土峁状丘陵区，路线所经之处沟壑纵横，梁、峁起伏，地形条件十分复杂。湿陷性黄土地段填方路基淤积地地基孔内深层强夯处理（Φ60cm）1.8万延米，填方路基淤积地软基处理施工均采用了孔内深层强夯施工技术。

1.2 孔内深层强夯施工技术的简介

1.2.1 工艺原理。对陕北黄土高原地区湿陷性黄土地质条件下路基淤积地地基处理主要采取孔内深层强夯加固处理，其原理为：通过高动能的特制重力夯锤冲击成孔或机具成孔，利用杆状尖锤的高压强夯动能，对孔内填料进行冲击夯扩，破坏原土结构，使填料向孔底和孔周强力压实、挤密，强力挤密周围土体，达到消除黄土的湿陷、提高地基承载力、加固地基的目的。

1.2.2 工艺特点。该工法具有高动能、高压强、强挤密作用、处理深度大、因地制宜、就地取材、以土治土、原位处理、速度快、造价低、技术效果好、经济效益、社会效益显著等特点。

对Ⅱ级及Ⅱ级以上湿陷性黄土路段，可消除其湿陷性，提高复合地基的承载力和抗液化能力，使地基沉降变形小，地基的不均匀性得到改善，能保证结构的使用安全；对附近有房屋或其他构造物的路段，孔内强夯还可降噪、降能。该工法一般处理深度为：基底下10～15m，最大深度可达20m。

1.2.3 适用范围及发展前景。孔内深层强夯法，简称DDC法（Downhole Dynamic Conslidation），1992年司炳文先生发明创造了该项技术专利。

该项技术先后在公路、市政工程、大中城市的高层住宅、办公、工业厂房、大型油罐等工程的地基处理中应用推广，地基经处理后，土的压缩性降低、变形模量、承载力大为提高、湿陷性消除，可作为建筑物地基的良好持力层。该技术既能将渣土变废为宝，消除污染，节约钢材、水泥和建设投资，又能处理各类复杂地基，是具有绿色工程特征的新技术。

该项技术在北京、大连、洛阳、西安、盐城、宝鸡、铜川、咸阳、三门峡、辽宁等地区，数十项大型复杂地基处理工程上应用，特别是在陕西、河南等深层黄土地区的大型电厂冷却塔和主厂房、烟囱、高层建筑及大型油罐地基处理工程中的应用，其技术效果、社会效益和环境保护等方面效果尤其显著，是其他技术无法比拟的，深受工程界和学术界好评，有广阔的应用前景和推广价值。

该项技术已面向全国、走向世界，为人类社会的建设和生存环境的净化奠定了基础。

2 孔内深层强夯的设计与施工

2.1 设计参数的确定与桩孔布置

设计桩径0.6m；桩长6～10m；桩间距1.2～1.6m，在平面上呈梅花形布置（布置区域边线与路堤或构筑物基础轮廓线平行）；加固宽度至坡脚外3m（不少于1排桩）。

夯入的5%的石灰土量：V=1/4ЛD2×L×K（L为设计桩长；K为灰土的挤密系数，K=1.42～2.35），用夯入的灰土量来控制桩的直径。分层填料量为1.2～2.0m3，分层夯击数8击，单击夯击能2000kN·m。

设计的单桩承载力≥400kPa，复合地基承载力≥300kPa。

2.2 施工设备与施工参数

2.2.1 施工设备：冲孔机（配备冲抓锤）、夯实机（配备1.5t的尖头夯锤）、推土机1台、ZL50装载机1台。

2.2.2 施工参数：（1）桩径Φ0.6m；（2）桩长8m；（3）桩间距1.2m，按梅花形布置；（4）加固宽度=路堤底宽+2×3m；（5）分层厚度3m，分层填料量1.8m3（K=2.12）；（6）分层夯击数8击，单击夯击能2000kN·m；（7）5%的石灰土填料的98%压实条件下（室内试验及重型击实试验结果）：最大干密度为1.77g/cm3，最佳含水量为14.1%。

3 施工工艺

孔内深层强夯施工的工艺流程为：施工准备→机械成孔（钻孔法或沉管法）→检孔→机械拌制5%石灰土→分层填孔、夯实→填孔、夯实直至桩顶→检验桩身密实度及承载力→检验复合地基承载力。

3.1 施工准备

施工前要做好人员、机具设备、场地等准备工作，编制施工工艺细则，进行技术培训。

施工前做好雨天防护工作：每作业孔配置遮雨布，孔口周围比地表高30～40cm，防止雨水流入孔内。

检查孔按照设计桩位位置采用经纬仪进行测量放样（用木桩或短钢筋头放样定位），确定各孔位置，钻孔前对桩位进行复核检查。

3.2 机械成孔（冲孔法、钻孔法或沉管法）

冲孔机（或钻机）就位，按设计深度冲（或钻）孔成孔。机械就位后必须平整稳固，确保成孔过程中，不致发生移动或倾斜。

采用隔行隔列、间隔跳打的方法成孔。

3.3 检孔

成孔施工时孔中心点的偏差不超过桩距设计值的5%，桩孔垂直度偏差不大于2%×h（孔深）。检查孔底，清除孔底杂物，夯实孔底（夯实填料前对孔底进行空夯，夯击数为2～3击）。

3.4 机械拌制5%石灰土

灰土按照设计的5%比率（重量比）均匀拌合，并做到随拌随用，不宜隔日使用。施工现场严防集水，雨前对石灰土进行及时覆盖。

3.5 分层填孔、夯实

夯实机就位，保持平整稳定，夯锤寻准桩孔中心，并能自由下落至孔底。按设计填料量自孔底由下而上向孔内分层（每层3m）回填5%石灰土，用1.5t的重锤进行分层强夯，使桩体填料夯实并向孔周边夯扩，使桩体填料和桩间土得以挤密。

分层填孔、夯击—填孔、夯击，准确记录每一桩孔的填料量、夯实时间、夯击数及夯击能量等。

3.6 填孔、夯实直至桩顶

分层填孔、夯击直至桩顶成桩。群桩形成复合地基，共同承受基础上部荷载。

3.7 检验桩身密实度及承载力

桩身夯实质量检验：抽样率2%，通过静力触探、标准贯入等试验检验桩身密实度。

3.8 检验复合地基承载力

桩间土：通过触探、标准贯入等试验检验桩间土挤密效果。桩间土质量的检测位置设在等边三角形的中心，检查频率按桩根数的2%进行。

复合地基：通过三桩或单桩载荷试验检测复合地基承载力。淤积地孔内深层强夯复合地基承载力：单桩承载力≥400kPa，复合地基承载力≥300kPa。

4 施工质量控制、要求及检测

4.1 质量控制及要求

4.1.1 严格按照司炳文的孔内深层强夯DDC工法、湿陷性黄土地区地基及建筑地基基础工程设计、施工及验收规范的要求进行施工。

4.1.2 机械成孔的顺序采用隔行隔列、间隔跳打的方法进行，纵横各间隔1～2孔进行跳打，成孔后，如发现缩径、塌孔、障碍物、洞穴、回淤或渗水等现象时应进行记录并采取补救措施，使成孔施工质量必须符合规范要求。

4.1.3 灰土桩：（1）石灰：采用生石灰，消解3～4天后的熟石灰粉的粒径≤5mm，石灰的质量要符合3级以上标准，活性CaO+MgO含量（干重）≥50%，掺量按照5%（重量比）；（2）黄土：其粒径≤5cm；（3）混合料的含水量应尽量接近最佳含水量（手握成团，落地开花），如含水量超过最佳含水量的2%时，可予以晾干或洒水湿润，为保持填料的适宜含水状态，在夏季或雨季备好防护设施。

4.1.4 粉、块填料桩：（1）粉料：以土为主，如黄土、杂土、房碴土、拆除的建筑物的灰片等，含水量大的泥团禁用，粉料必须是松散体状态且其有机物含量≤5%；（2）块料：碎砖、瓦片、石料、承重多孔砖、砼块等无机块料，其粒径≤120mm（大于此粒径的块料应于击碎），冬季施工时块料中不得含有冻土块；（3）粉料和块料的掺配比例，应视现场材料种类而异，以达到合理的级配为准。

4.1.5 为确保成孔质量及其承载力，分层填孔、夯击时应严格控制每一桩孔的填料量、夯实时间、夯击数及夯击能量等。

4.1.6 空桩部分可用各类土料或杂料轻夯至地面。

4.1.7 施工中如发现土质变化较大时，应及时通知建设、设计及监理单位，确定补救措施。

4.2 质量检测

5 安全文明施工保证措施

（1）施工前要观察施工场地及全部近域的高、低压电线、光电缆、管道、通信、通讯线路、地下建筑物、危房（1.5m范围的多年土坯房屋）或有精密仪器的车间等有无异常现象。需进行拆迁、迁移的必须进行调整，以确保施工安全；（2）施工前要做好场地平整工作，清理地上和地下的障碍物，对于不利于机械运行的松软场地和浅层地下洞穴应进行处理，确保施工安全；（3）施工机械就位后，必须平整稳固，以确保成孔和夯实过程中不致发生移动或倾斜；（4）冲孔机成孔后应防止松散土体、杂物等掉入孔中，成孔的桩孔要及时进行夯填，同时注意施工安全，未能及时夯填的桩孔要做出标记，要加盖子盖好，夜间施工现场要设立照明设施，防止人员掉入孔内。

6 结语

（1）湿陷性黄土地区淤积地孔内深层强夯施工在我国陕北高速公路工程中应用广泛，该技术研究可获取新的施工经验，形成相应的工艺及工法，并提高公路路基施工的技术水平；（2）湿陷性黄土地区淤积地孔内深层强夯施工工艺，可推广到公路、市政等路基和类似的结构工程中，经济及社会效益十分显著；（3）通过该工艺的研究，可完善该工艺的施工理论，缩短施工周期，提高施工质量，从而提高企业的经济效益；（4）该工艺因地制宜，就地取材、变废为宝，可利用灰土或当地的渣土，提高企业的经济效益。

参考文献

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[5]国道主干线（GZ35）青岛～银川陕西境吴堡至子洲段高速公路招标文件[S].

[6]孔内深层强夯DDC工法的施工操作及验收规程[S].

[7]建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）[S].

（责任编辑：小 燕）