濕陷性黃土地區(qū)淤積地孔內(nèi)深層強(qiáng)夯施工技術(shù)

朱振業(yè)

摘要：施工部位位于陜北黃土高原的東北部，其路基地基土質(zhì)皆為陜北濕陷性黃土或淤積地粉土，地基處理形式多樣。對(duì)于地基處理設(shè)計(jì)采用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯處理，又叫DDC法，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。文章介紹了孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法的施工技術(shù)、施工方法及質(zhì)量控制。

關(guān)鍵詞：濕陷性；黃土地區(qū)；淤積地；孔內(nèi)深層強(qiáng)夯施工技術(shù)；地基處理 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TU753 文章編號(hào)：1009-2374（2016）08-0109-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.056

1 工程概況

1.1 工程概述

工程所在區(qū)域位于陜北黃土高原的東北部，綏德縣中角鄉(xiāng)境內(nèi)，為陜北黃土峁?fàn)钋鹆陞^(qū)，路線所經(jīng)之處溝壑縱橫，梁、峁起伏，地形條件十分復(fù)雜。濕陷性黃土地段填方路基淤積地地基孔內(nèi)深層強(qiáng)夯處理（Φ60cm）1.8萬(wàn)延米，填方路基淤積地軟基處理施工均采用了孔內(nèi)深層強(qiáng)夯施工技術(shù)。

1.2 孔內(nèi)深層強(qiáng)夯施工技術(shù)的簡(jiǎn)介

1.2.1 工藝原理。對(duì)陜北黃土高原地區(qū)濕陷性黃土地質(zhì)條件下路基淤積地地基處理主要采取孔內(nèi)深層強(qiáng)夯加固處理，其原理為：通過(guò)高動(dòng)能的特制重力夯錘沖擊成孔或機(jī)具成孔，利用桿狀尖錘的高壓強(qiáng)夯動(dòng)能，對(duì)孔內(nèi)填料進(jìn)行沖擊夯擴(kuò)，破壞原土結(jié)構(gòu)，使填料向孔底和孔周強(qiáng)力壓實(shí)、擠密，強(qiáng)力擠密周?chē)馏w，達(dá)到消除黃土的濕陷、提高地基承載力、加固地基的目的。

1.2.2 工藝特點(diǎn)。該工法具有高動(dòng)能、高壓強(qiáng)、強(qiáng)擠密作用、處理深度大、因地制宜、就地取材、以土治土、原位處理、速度快、造價(jià)低、技術(shù)效果好、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益顯著等特點(diǎn)。

對(duì)Ⅱ級(jí)及Ⅱ級(jí)以上濕陷性黃土路段，可消除其濕陷性，提高復(fù)合地基的承載力和抗液化能力，使地基沉降變形小，地基的不均勻性得到改善，能保證結(jié)構(gòu)的使用安全；對(duì)附近有房屋或其他構(gòu)造物的路段，孔內(nèi)強(qiáng)夯還可降噪、降能。該工法一般處理深度為：基底下10～15m，最大深度可達(dá)20m。

1.2.3 適用范圍及發(fā)展前景?？變?nèi)深層強(qiáng)夯法，簡(jiǎn)稱(chēng)DDC法（Downhole Dynamic Conslidation），1992年司炳文先生發(fā)明創(chuàng)造了該項(xiàng)技術(shù)專(zhuān)利。

該項(xiàng)技術(shù)先后在公路、市政工程、大中城市的高層住宅、辦公、工業(yè)廠房、大型油罐等工程的地基處理中應(yīng)用推廣，地基經(jīng)處理后，土的壓縮性降低、變形模量、承載力大為提高、濕陷性消除，可作為建筑物地基的良好持力層。該技術(shù)既能將渣土變廢為寶，消除污染，節(jié)約鋼材、水泥和建設(shè)投資，又能處理各類(lèi)復(fù)雜地基，是具有綠色工程特征的新技術(shù)。

該項(xiàng)技術(shù)在北京、大連、洛陽(yáng)、西安、鹽城、寶雞、銅川、咸陽(yáng)、三門(mén)峽、遼寧等地區(qū)，數(shù)十項(xiàng)大型復(fù)雜地基處理工程上應(yīng)用，特別是在陜西、河南等深層黃土地區(qū)的大型電廠冷卻塔和主廠房、煙囪、高層建筑及大型油罐地基處理工程中的應(yīng)用，其技術(shù)效果、社會(huì)效益和環(huán)境保護(hù)等方面效果尤其顯著，是其他技術(shù)無(wú)法比擬的，深受工程界和學(xué)術(shù)界好評(píng)，有廣闊的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。

該項(xiàng)技術(shù)已面向全國(guó)、走向世界，為人類(lèi)社會(huì)的建設(shè)和生存環(huán)境的凈化奠定了基礎(chǔ)。

2 孔內(nèi)深層強(qiáng)夯的設(shè)計(jì)與施工

2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定與樁孔布置

設(shè)計(jì)樁徑0.6m；樁長(zhǎng)6～10m；樁間距1.2～1.6m，在平面上呈梅花形布置（布置區(qū)域邊線與路堤或構(gòu)筑物基礎(chǔ)輪廓線平行）；加固寬度至坡腳外3m（不少于1排樁）。

夯入的5%的石灰土量：V=1/4ЛD2×L×K（L為設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)；K為灰土的擠密系數(shù)，K=1.42～2.35），用夯入的灰土量來(lái)控制樁的直徑。分層填料量為1.2～2.0m3，分層夯擊數(shù)8擊，單擊夯擊能2000kN·m。

設(shè)計(jì)的單樁承載力≥400kPa，復(fù)合地基承載力≥300kPa。

2.2 施工設(shè)備與施工參數(shù)

2.2.1 施工設(shè)備：沖孔機(jī)（配備沖抓錘）、夯實(shí)機(jī)（配備1.5t的尖頭夯錘）、推土機(jī)1臺(tái)、ZL50裝載機(jī)1臺(tái)。

2.2.2 施工參數(shù)：（1）樁徑Φ0.6m；（2）樁長(zhǎng)8m；（3）樁間距1.2m，按梅花形布置；（4）加固寬度=路堤底寬+2×3m；（5）分層厚度3m，分層填料量1.8m3（K=2.12）；（6）分層夯擊數(shù)8擊，單擊夯擊能2000kN·m；（7）5%的石灰土填料的98%壓實(shí)條件下（室內(nèi)試驗(yàn)及重型擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果）：最大干密度為1.77g/cm3，最佳含水量為14.1%。

3 施工工藝

孔內(nèi)深層強(qiáng)夯施工的工藝流程為：施工準(zhǔn)備→機(jī)械成孔（鉆孔法或沉管法）→檢孔→機(jī)械拌制5%石灰土→分層填孔、夯實(shí)→填孔、夯實(shí)直至樁頂→檢驗(yàn)樁身密實(shí)度及承載力→檢驗(yàn)復(fù)合地基承載力。

3.1 施工準(zhǔn)備

施工前要做好人員、機(jī)具設(shè)備、場(chǎng)地等準(zhǔn)備工作，編制施工工藝細(xì)則，進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)。

施工前做好雨天防護(hù)工作：每作業(yè)孔配置遮雨布，孔口周?chē)鹊乇砀?0～40cm，防止雨水流入孔內(nèi)。

檢查孔按照設(shè)計(jì)樁位位置采用經(jīng)緯儀進(jìn)行測(cè)量放樣（用木樁或短鋼筋頭放樣定位），確定各孔位置，鉆孔前對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)核檢查。

3.2 機(jī)械成孔（沖孔法、鉆孔法或沉管法）

沖孔機(jī)（或鉆機(jī)）就位，按設(shè)計(jì)深度沖（或鉆）孔成孔。機(jī)械就位后必須平整穩(wěn)固，確保成孔過(guò)程中，不致發(fā)生移動(dòng)或傾斜。

采用隔行隔列、間隔跳打的方法成孔。

3.3 檢孔

成孔施工時(shí)孔中心點(diǎn)的偏差不超過(guò)樁距設(shè)計(jì)值的5%，樁孔垂直度偏差不大于2%×h（孔深）。檢查孔底，清除孔底雜物，夯實(shí)孔底（夯實(shí)填料前對(duì)孔底進(jìn)行空夯，夯擊數(shù)為2～3擊）。

3.4 機(jī)械拌制5%石灰土

灰土按照設(shè)計(jì)的5%比率（重量比）均勻拌合，并做到隨拌隨用，不宜隔日使用。施工現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)防集水，雨前對(duì)石灰土進(jìn)行及時(shí)覆蓋。

3.5 分層填孔、夯實(shí)

夯實(shí)機(jī)就位，保持平整穩(wěn)定，夯錘尋準(zhǔn)樁孔中心，并能自由下落至孔底。按設(shè)計(jì)填料量自孔底由下而上向孔內(nèi)分層（每層3m）回填5%石灰土，用1.5t的重錘進(jìn)行分層強(qiáng)夯，使樁體填料夯實(shí)并向孔周邊夯擴(kuò)，使樁體填料和樁間土得以擠密。

分層填孔、夯擊—填孔、夯擊，準(zhǔn)確記錄每一樁孔的填料量、夯實(shí)時(shí)間、夯擊數(shù)及夯擊能量等。

3.6 填孔、夯實(shí)直至樁頂

分層填孔、夯擊直至樁頂成樁。群樁形成復(fù)合地基，共同承受基礎(chǔ)上部荷載。

3.7 檢驗(yàn)樁身密實(shí)度及承載力

樁身夯實(shí)質(zhì)量檢驗(yàn)：抽樣率2%，通過(guò)靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入等試驗(yàn)檢驗(yàn)樁身密實(shí)度。

3.8 檢驗(yàn)復(fù)合地基承載力

樁間土：通過(guò)觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入等試驗(yàn)檢驗(yàn)樁間土擠密效果。樁間土質(zhì)量的檢測(cè)位置設(shè)在等邊三角形的中心，檢查頻率按樁根數(shù)的2%進(jìn)行。

復(fù)合地基：通過(guò)三樁或單樁載荷試驗(yàn)檢測(cè)復(fù)合地基承載力。淤積地孔內(nèi)深層強(qiáng)夯復(fù)合地基承載力：?jiǎn)螛冻休d力≥400kPa，復(fù)合地基承載力≥300kPa。

4 施工質(zhì)量控制、要求及檢測(cè)

4.1 質(zhì)量控制及要求

4.1.1 嚴(yán)格按照司炳文的孔內(nèi)深層強(qiáng)夯DDC工法、濕陷性黃土地區(qū)地基及建筑地基基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范的要求進(jìn)行施工。

4.1.2 機(jī)械成孔的順序采用隔行隔列、間隔跳打的方法進(jìn)行，縱橫各間隔1～2孔進(jìn)行跳打，成孔后，如發(fā)現(xiàn)縮徑、塌孔、障礙物、洞穴、回淤或滲水等現(xiàn)象時(shí)應(yīng)進(jìn)行記錄并采取補(bǔ)救措施，使成孔施工質(zhì)量必須符合規(guī)范要求。

4.1.3 灰土樁：（1）石灰：采用生石灰，消解3～4天后的熟石灰粉的粒徑≤5mm，石灰的質(zhì)量要符合3級(jí)以上標(biāo)準(zhǔn)，活性CaO+MgO含量（干重）≥50%，摻量按照5%（重量比）；（2）黃土：其粒徑≤5cm；（3）混合料的含水量應(yīng)盡量接近最佳含水量（手握成團(tuán)，落地開(kāi)花），如含水量超過(guò)最佳含水量的2%時(shí)，可予以晾干或?yàn)⑺疂駶?rùn)，為保持填料的適宜含水狀態(tài)，在夏季或雨季備好防護(hù)設(shè)施。

4.1.4 粉、塊填料樁：（1）粉料：以土為主，如黃土、雜土、房碴土、拆除的建筑物的灰片等，含水量大的泥團(tuán)禁用，粉料必須是松散體狀態(tài)且其有機(jī)物含量≤5%；（2）塊料：碎磚、瓦片、石料、承重多孔磚、砼塊等無(wú)機(jī)塊料，其粒徑≤120mm（大于此粒徑的塊料應(yīng)于擊碎），冬季施工時(shí)塊料中不得含有凍土塊；（3）粉料和塊料的摻配比例，應(yīng)視現(xiàn)場(chǎng)材料種類(lèi)而異，以達(dá)到合理的級(jí)配為準(zhǔn)。

4.1.5 為確保成孔質(zhì)量及其承載力，分層填孔、夯擊時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制每一樁孔的填料量、夯實(shí)時(shí)間、夯擊數(shù)及夯擊能量等。

4.1.6 空樁部分可用各類(lèi)土料或雜料輕夯至地面。

4.1.7 施工中如發(fā)現(xiàn)土質(zhì)變化較大時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知建設(shè)、設(shè)計(jì)及監(jiān)理單位，確定補(bǔ)救措施。

4.2 質(zhì)量檢測(cè)

5 安全文明施工保證措施

（1）施工前要觀察施工場(chǎng)地及全部近域的高、低壓電線、光電纜、管道、通信、通訊線路、地下建筑物、危房（1.5m范圍的多年土坯房屋）或有精密儀器的車(chē)間等有無(wú)異常現(xiàn)象。需進(jìn)行拆遷、遷移的必須進(jìn)行調(diào)整，以確保施工安全；（2）施工前要做好場(chǎng)地平整工作，清理地上和地下的障礙物，對(duì)于不利于機(jī)械運(yùn)行的松軟場(chǎng)地和淺層地下洞穴應(yīng)進(jìn)行處理，確保施工安全；（3）施工機(jī)械就位后，必須平整穩(wěn)固，以確保成孔和夯實(shí)過(guò)程中不致發(fā)生移動(dòng)或傾斜；（4）沖孔機(jī)成孔后應(yīng)防止松散土體、雜物等掉入孔中，成孔的樁孔要及時(shí)進(jìn)行夯填，同時(shí)注意施工安全，未能及時(shí)夯填的樁孔要做出標(biāo)記，要加蓋子蓋好，夜間施工現(xiàn)場(chǎng)要設(shè)立照明設(shè)施，防止人員掉入孔內(nèi)。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）濕陷性黃土地區(qū)淤積地孔內(nèi)深層強(qiáng)夯施工在我國(guó)陜北高速公路工程中應(yīng)用廣泛，該技術(shù)研究可獲取新的施工經(jīng)驗(yàn)，形成相應(yīng)的工藝及工法，并提高公路路基施工的技術(shù)水平；（2）濕陷性黃土地區(qū)淤積地孔內(nèi)深層強(qiáng)夯施工工藝，可推廣到公路、市政等路基和類(lèi)似的結(jié)構(gòu)工程中，經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益十分顯著；（3）通過(guò)該工藝的研究，可完善該工藝的施工理論，縮短施工周期，提高施工質(zhì)量，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；（4）該工藝因地制宜，就地取材、變廢為寶，可利用灰土或當(dāng)?shù)氐脑?，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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（責(zé)任編輯：小 燕）