孔內(nèi)深層強夯法(DDC 法)在濕陷性黃土地區(qū)的應用

馬麗紅

1 孔內(nèi)深層強夯法(DDC法)概述

孔內(nèi)強夯法又稱孔內(nèi)強夯技術(簡稱DDC技術),是新近發(fā)明的一種地基處理技術,它的作用機理是把渣土(碎磚瓦、石、砂、土、碎混凝土塊、工業(yè)廢料以及它們的混合物等)用于地基處理,能大量消耗建筑及工業(yè)垃圾,利用各種無機固體廢料進行地基加固處理,減少環(huán)境污染,變廢為寶。DDC工法是在綜合了重錘夯實、強力夯實、鉆孔灌注樁、鋼筋混凝土預制樁、灰土樁、碎石樁、雙灰樁等地基處理技術的基礎上,揚長避短,集“高動能”“高壓強”“強擠密”各效應于一體,完成對軟弱層的處理。

2 工程概況

某工程地形起伏較大,南高北低,陡坎及沖溝發(fā)育。南北向寬約300 m～400 m,高差約30.0 m。場地內(nèi)發(fā)育有南北走向的四條沖溝,最大沖溝位于場地的西部,縱穿整個場地,深8 m～10 m,寬50 m～70 m,沖溝底部為第四系坡洪積物。場地北側填方區(qū)的最大填方厚約10 m,為保證場地填方區(qū)的穩(wěn)定,建議在站址北側及東西兩側高差較大的地段設置擋土墻。平整場地后再進行地基處理(DDC樁),要求樁底進入2層～3層土1 m,有效樁長不小于16.8 m,有效樁頂標高1 433.40 m,等邊三角形布樁,樁間距1.2 m,成孔直徑400 mm,成樁直徑大于650 mm。樁體材料為3∶7(體積比)灰土,分層夯實,壓實系數(shù)大于 0.97,樁間土的擠密系數(shù)大于 0.95。處理后要求復合地基承載力特征值 fspk≥300 kPa,壓縮模量 Esp＞20 MPa,單樁承載力 fpk＞500 kPa;樁間土地基承載力 fsk≥200 kPa,壓縮模量 Es＞15 MPa,地基整體剛度均勻,全部消除濕陷性。

3 施工平面布置

3.1 布置原則

在滿足施工的前提下,盡量減少施工用地,盡量少租用農(nóng)田,施工現(xiàn)場布置緊湊合理,所有臨建均布置在站外。合理布置各種施工設施,科學布置施工道路,盡量降低運輸消耗,提高施工效率。合理確定施工區(qū)域和場地面積,盡量減少專業(yè)工種之間的交叉作業(yè)。各項施工設施布置都要滿足管理方便、有利生產(chǎn)、方便生活,滿足安全、防火和環(huán)保要求。

3.2 施工水源

現(xiàn)場用水由自來水供水,攪拌場設置一容積為20 m3水箱供回填土平時灑水及攪拌機用水。

3.3 施工電源

現(xiàn)場用電主要為施工機械及照明,在現(xiàn)場設一個總電源箱。施工現(xiàn)場中心、攪拌場及生活區(qū)共設3個配電盤,配電盤內(nèi)設空氣開關、漏電保護器等,根據(jù)現(xiàn)場施工需要配備設置,總電源箱電源從變壓器線路接設,并設醒目警示標志。現(xiàn)場固定線路及主電源線均采取架空或埋設布設。

4 施工方案

4.1 施工準備

4.1.1 施工技術資料準備

1)收到圖紙后,項目部認真審核圖紙,按公司《施工技術管理制度實施細則》的有關要求組織內(nèi)部的圖紙會審,為參加項目法人及監(jiān)理工程師組織的施工圖會審做準備。2)施工圖會審分階段進行,具體時間安排由項目法人確定。

4.1.2 施工準備

1)核查地質資料,結合設計參數(shù),選擇合適的施工機械和施工方法。2)施工前清除地表耕植土,平整場地,清除障礙物,標記處理場地范圍內(nèi)地下構造物及管線。3)測量放線,定出控制軸線、打樁場地邊線并標識。4)施工前進行成樁工藝試驗,確定施工工藝和參數(shù),試樁數(shù)量應符合設計要求,且不得少于2根。

4.2 施工工藝

1)機具就位:施工機具就位,使柱錘對準樁位。2)成孔:采用長螺旋鉆機鉆孔成孔,成孔直徑400 mm,深度達到設計要求。3)孔內(nèi)填料、成樁:用標準料斗或運料車將拌和好的填料分層填入樁孔,用柱錘夯實形成樁體。錘的質量、錘長、落距在確定的情況下,通過工藝試驗確定分層填料量、夯擊次數(shù)。每個樁孔應夯填至樁頂設計標高以上至少0.5 m,其上部樁孔宜用原槽土夯封。施工中要求技術人員作好每根樁的記錄,并對發(fā)現(xiàn)的問題及時進行分析處理。4)移位:施工機具移位,重復上述步驟進行下一根樁施工。柱錘沖擴法施工夯擊能量大,易發(fā)生地面隆起,造成表層樁和樁間土出現(xiàn)松動,從而降低處理效果,因此成孔及填料夯實的施工順序宜間隔進行。

4.3 施工工藝流程

清理平整場地→布置樁位→鉆孔→鉆孔檢測→孔內(nèi)填料→柱錘分層沖夯→成樁檢測→施工機具移位→施工機具就位→填料拌和→初步確定施工參數(shù)。

5 DDC法處理濕陷性黃土的性能

5.1 樁體的質量

填土(灰土)厚度10.5 m～11.8 m,實際樁長20.3 m,但樁底未進入 2層～3層;樁體直徑:填土深度部分0.4 m,天然土深度部分0.55 m。樁長范圍內(nèi)填料壓實系數(shù)平均值c=0.98＞0.97,樁體質量滿足設計要求。

5.2 樁間土的處理效果

取土至21 m處,處理深度范圍內(nèi)樁間土濕陷性基本消除;樁間土在樁長范圍內(nèi)最小擠密系數(shù)ηcmin:填土部分為0.98,天然土部分為0.91,均大于0.88,滿足規(guī)范要求。樁間土壓縮模量:填土部分18.90 MPa,天然土部分13.47 MPa。

5.3 樁體載荷試驗

樁體載荷試驗成果見表1。

表1 樁體載荷試驗成果匯總表

5.4 樁間土載荷試驗

樁間土載荷試驗成果見表2。

表2 樁間土載荷試驗成果匯總表

5.5 復合地基承載力及復合地基壓縮模量

根據(jù)樁體、樁間土載荷和土工試驗成果,結合 CECS 197∶2006孔內(nèi)深層強夯法技術規(guī)程第4.2.3條及4.2.4條公式計算復合地基承載力及復合地基壓縮模量,計算參數(shù)取值見表3。

復合地基承載力:fspk=305 kPa;復合地基壓縮模量:填土部分 Esp=19.85 MPa,天然土部分 Esp=16.03 MPa。

表3 計算參數(shù)取值表

6 結語

孔內(nèi)深層強夯法是先成孔,然后在樁孔內(nèi)對填料進行強夯沖擊擠壓,使填料向孔底和周圍擠密壓縮,形成樁體,同時對土層進行沖擊,以達到消除地基土的各種不良特性,提高地基承載力的目的。通過結合工程實例研究了孔內(nèi)深層強夯法(DDC法)在濕陷性黃土地區(qū)的施工方案及處理效果,為進一步在濕陷性黃土地區(qū)推廣此工法有重要的意義。

[1] GB 50007-2002,建筑地基基礎設計規(guī)范[S].

[2] CECS 197∶2006,孔內(nèi)深層強夯法技術規(guī)程[S].

[3] GB 50025-2004,濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].

[4] JGJ 79-2002,建筑地基處理技術規(guī)范[S].