孔内深层强夯法桩处理地基实例分析

王 伟 兵

(山西机械化建设集团有限公司，山西 太原 030009)

孔内深层强夯法桩，是一种在原有强夯技术基础上发展起来的地基处理技术。孔内深层强夯法桩与其他地基处理技术不同之处在于：是先成孔再通过孔道将强夯引入到地基深处，采用特异型重锤对孔内的填料自下而上分层进行孔内深层强夯法作业，孔内的填料在竖向深层方向上压密固结的同时对桩周围的土亦进行横向方向上的挤密加固。经孔内深层强夯法桩处理后的地基，在整体刚度上较均匀，地基承载力有很大提高，最高可提高9倍，变形沉降小，形成的地基不受地下水的影响，其处理深度可以达30 m及其以上。它的施工是先成孔，再向孔内填料，并以较高的动能采用特异重锤在孔内深层进行冲砸挤压，最终的结果使填料在强力的推动下向孔底和孔周挤压形成桩体。该方法处理深度深、综合效果好、施工工艺相对简单、对周围坏境影响相对较小，目前在西南地区民航机场建设中也已在多个机场广泛使用。

下面以一工程实例介绍孔内深层强夯法桩处理地基的应用情况。

1 工程概况

西南地区贵州某机场工程地质地层分布为：1)第四系松散堆积物：①耕土、②填土、③粘土及粉质粘土、④角砾、⑤淤泥质土、⑥有机质土；2)下石灰统摆佐组：①灰岩、②白云岩；3)中石灰统黄龙群：①灰岩、②白云岩；4)上石灰统马平群：①灰岩、②砂岩、③泥页岩；5)二叠系下统梁山组：①砂岩、②炭质页岩、③泥岩;6)二叠系下统栖霞组。

场区出漏的碳酸盐岩地层以中风化灰岩为主，少量白云岩，岩体整体较完整，局部破碎；场区地表岩溶中等发育，地下岩溶中等～强发育。

根据道槽区沉降计算结果，清除植物土后原地面需要排水固结的区域、土层厚度大于6 m的区域，主要分布在岩溶洼地等低洼地带，软塑～可塑状粉质粘土甚至达到10 m以上，在高填方荷载下将产生很大的工后沉降，需要进行排水固结处理。柱锤强夯处理深度超过6 m效果不理想，根据试验段施工情况碎石桩处理效果也不理想。孔内深层强夯法桩对深层地基处理效果好，该法预先成孔至设计要求深度，再自下而上分层填料进行强夯，进而形成具有较高承载能力的密实桩体和强力挤密的桩间土。孔内深层强夯法桩类似于加强型的大直径的碎石桩，具有强力的挤密、置换作用；当采用硬质岩爆破料作为填料时，桩体同时具备竖向排水通道，有利于地基土排水固结。根据CECS 197—2006孔内深层强夯法技术规程，孔内深层强夯法桩处理厚度很厚，可达30 m以上，处理单位面积的地基孔内深层强夯桩法价格比碎石桩便宜。因此，采用孔内深层强夯桩法处理，正三角形布置，桩体间距分为4 m,5 m,6 m。

2 孔内深层强夯法桩的设计

孔内深层强夯法桩处理地基，本工程布桩方式为正三角布桩，主要参数如下：

成孔方式为旋挖成孔，成孔直径1.2 m，桩长在边坡区到达全风化岩层角砾层，在道槽区到达岩层。桩间距分为4 m,5 m,6 m，夯后桩径2.0 m，单击夯能不小于1 000 kN·m,每层击数5击～7击，每层最后两击平均夯沉量不大于15 cm。

由于孔内深层强夯法桩成孔较深(普遍10 m左右，最深要求达20 m)且场区土层较软，为保证工期和质量，必须采用带风槽的橄榄型的孔内深层强夯法桩专用夯锤以及配套的自动脱钩装置、吸锤装置。分2批成桩，第二批桩位布置在第一批桩位之间。每层单点击数仅为参考，停夯标准以每层最后两击平均夯沉量为准；分层外孔内加料夯击形成桩体，直至达到夯沉量要求；夯沉量根据夯锤钢丝上的刻度快速量测。桩体采用挖方区中风化岩或白云岩爆破料，级配应满足不均匀系数Cu≥5，曲率系数Cc=1～3，最大粒径不得超过30 cm，含泥量不大于5%。孔内深层强夯法桩施工完成后，采用800 kN·m能级满夯找平，相关参数及要求满足设计要求。

原地形较陡时，应根据地形随着填筑施工由低处向高处分块进行施工，并适当进行平整以创造工作面。清除植物土后，利用挖方区中风化灰岩或白云岩爆破料兼做施工垫层和排水垫层，厚度一般不超过50 cm，垫层料要求同孔内深层强夯法桩体材料。孔内深层强夯法桩旋挖成孔的弃土可作为土面区填料，若含水量过大造成压实度无法满足设计要求，则需晾晒或与挖方区石料混合作为土面区填料。

3 施工与检测

3.1 施工准备

1)该施工方法对施工水平较高，施工队伍应有孔内深层强夯法桩施工经验。由于孔内深层强夯法桩成孔较深(普遍10 m左右，最深要求达20 m)且场区土层较软，为保证工期和质量，必须采用带风槽的橄榄型的专用夯锤以及配套的自动脱钩装置、吸锤装置。

2)施工时在确保安全的前提下根据现场条件和设备数量选用最佳流水作业线。

3)大面积施工前，应选取代表性位置进行试验性施工，试验性施工区域不宜小于20 m×20 m。试夯结果应上报相关单位认可并优化施工工艺和参数后方可进行大面施工。

3.2 旋挖成孔

1)场地应平整，承载力应能保证机械平稳和施工安全。旋挖机械应能保持稳定垂直，垂直度偏差不得超过孔深的2.5%。成孔中心的偏差不得超过桩径的1/4。

2)成孔深度应能达到设计要求的地层或深度。旋挖成孔达到设计深度后，填料前夯实孔底若留有少量的虚土即可。

3.3 孔内强夯

1)强夯前对成孔直径、成孔深度、孔底虚土等各种情况应检查，符合设计要求后，对孔底夯实至设计标高，夯击次数不低于2击。

2)应严格按照设计要求的填料质量和数量、夯击次数、夯击能等设计参数进行施工，未经允许不得擅自调整。

3)夯锤应与桩孔中心对齐，必须采用自动脱钩装置保证夯锤下落时呈自由落体状态，否则严禁填料强夯。必须采用吸锤装置，保证夯锤下落后快速提起以提高功效以及减小提锤过程对孔壁的扰动和破坏。

4)遇到缩孔时，应通过填料夯填消除塌孔影响。

5)孔内深层强夯法桩顶应高出原地面达到施工垫层(兼排水垫层)顶面。

6)施工中发现异常情况应及时报告，查明原因及时处理后方可继续施工。

3.4 孔内深层强夯法桩处理检测

对桩长、桩径的检测：检测时间为施工后，检测数量或频率为总桩数的1%，且每块单独区域至少3点，检测方法采用钻探，判断桩长是否达到要求的岩土层，全桩长范围的桩径是否达到要求。

对动力触探的检测：检测时间为施工后，检测数量或频率为总桩数的2%，且每块单独区域至少3点，检测方法采用超重型动力触探修正后N120，检测深度至桩身长度，要求修正后N120>6击。

4 孔内深层强夯法桩检测结果

工程成桩后按照检测数量和频率的要求随机抽取了31根进行了桩长和桩径检测，桩长全部达到要求的岩土层，全桩长范围的桩径均达到了设计2.0 m要求；超重型动力触探试验亦按照检测数量和频率的要求检测了62根，桩长全深度动力触探击数经修正后均不低于6击，达到了设计要求。

5 经济分析

以该工程为例，将孔内深层强夯法桩在西南地区处理地基与其他处理方案(柱锤强夯处理和碎石桩)进行比较，柱锤强夯处理深度超过6 m效果不理想，达不到设计要求；单位面积孔内深层强夯法桩价格比碎石桩便宜，降低了工程造价，该方法处理深度深、综合效果好、施工工艺相对简单、对周围坏境影响相对较小，在民航机场处理地基又提供了一种方法。

6 结语

本文结合工程实例实践证明，该孔内深层强夯法桩处理地基具有强力的挤密、置换作用，桩体同时具备竖向排水通道，有利于地基土排水固结，所有的检测指标均满足设计要求。同时处理单位面积的价格比碎石桩要便宜，降低了工程造价。综合该方法处理深度深、综合效果好、施工工艺相对简单、对周围坏境影响相对较小，造价相对较低，可以在类似工程中推广使用。