孔內深層強夯法樁處理地基實例分析

王 偉 兵

(山西機械化建設集團有限公司，山西 太原 030009)

孔內深層強夯法樁，是一種在原有強夯技術基礎上發展起來的地基處理技術。孔內深層強夯法樁與其他地基處理技術不同之處在于：是先成孔再通過孔道將強夯引入到地基深處，采用特異型重錘對孔內的填料自下而上分層進行孔內深層強夯法作業，孔內的填料在豎向深層方向上壓密固結的同時對樁周圍的土亦進行橫向方向上的擠密加固。經孔內深層強夯法樁處理后的地基，在整體剛度上較均勻，地基承載力有很大提高，最高可提高9倍，變形沉降小，形成的地基不受地下水的影響，其處理深度可以達30 m及其以上。它的施工是先成孔，再向孔內填料，并以較高的動能采用特異重錘在孔內深層進行沖砸擠壓，最終的結果使填料在強力的推動下向孔底和孔周擠壓形成樁體。該方法處理深度深、綜合效果好、施工工藝相對簡單、對周圍壞境影響相對較小，目前在西南地區民航機場建設中也已在多個機場廣泛使用。

下面以一工程實例介紹孔內深層強夯法樁處理地基的應用情況。

1 工程概況

西南地區貴州某機場工程地質地層分布為：1)第四系松散堆積物：①耕土、②填土、③粘土及粉質粘土、④角礫、⑤淤泥質土、⑥有機質土；2)下石灰統擺佐組：①灰巖、②白云巖；3)中石灰統黃龍群：①灰巖、②白云巖；4)上石灰統馬平群：①灰巖、②砂巖、③泥頁巖；5)二疊系下統梁山組：①砂巖、②炭質頁巖、③泥巖;6)二疊系下統棲霞組。

場區出漏的碳酸鹽巖地層以中風化灰巖為主，少量白云巖，巖體整體較完整，局部破碎；場區地表巖溶中等發育，地下巖溶中等～強發育。

根據道槽區沉降計算結果，清除植物土后原地面需要排水固結的區域、土層厚度大于6 m的區域，主要分布在巖溶洼地等低洼地帶，軟塑～可塑狀粉質粘土甚至達到10 m以上，在高填方荷載下將產生很大的工后沉降，需要進行排水固結處理。柱錘強夯處理深度超過6 m效果不理想，根據試驗段施工情況碎石樁處理效果也不理想。孔內深層強夯法樁對深層地基處理效果好，該法預先成孔至設計要求深度，再自下而上分層填料進行強夯，進而形成具有較高承載能力的密實樁體和強力擠密的樁間土。孔內深層強夯法樁類似于加強型的大直徑的碎石樁，具有強力的擠密、置換作用；當采用硬質巖爆破料作為填料時，樁體同時具備豎向排水通道，有利于地基土排水固結。根據CECS 197—2006孔內深層強夯法技術規程，孔內深層強夯法樁處理厚度很厚，可達30 m以上，處理單位面積的地基孔內深層強夯樁法價格比碎石樁便宜。因此，采用孔內深層強夯樁法處理，正三角形布置，樁體間距分為4 m,5 m,6 m。

2 孔內深層強夯法樁的設計

孔內深層強夯法樁處理地基，本工程布樁方式為正三角布樁，主要參數如下：

成孔方式為旋挖成孔，成孔直徑1.2 m，樁長在邊坡區到達全風化巖層角礫層，在道槽區到達巖層。樁間距分為4 m,5 m,6 m，夯后樁徑2.0 m，單擊夯能不小于1 000 kN·m,每層擊數5擊～7擊，每層最后兩擊平均夯沉量不大于15 cm。

由于孔內深層強夯法樁成孔較深(普遍10 m左右，最深要求達20 m)且場區土層較軟，為保證工期和質量，必須采用帶風槽的橄欖型的孔內深層強夯法樁專用夯錘以及配套的自動脫鉤裝置、吸錘裝置。分2批成樁，第二批樁位布置在第一批樁位之間。每層單點擊數僅為參考，停夯標準以每層最后兩擊平均夯沉量為準；分層外孔內加料夯擊形成樁體，直至達到夯沉量要求；夯沉量根據夯錘鋼絲上的刻度快速量測。樁體采用挖方區中風化巖或白云巖爆破料，級配應滿足不均勻系數Cu≥5，曲率系數Cc=1～3，最大粒徑不得超過30 cm，含泥量不大于5%。孔內深層強夯法樁施工完成后，采用800 kN·m能級滿夯找平，相關參數及要求滿足設計要求。

原地形較陡時，應根據地形隨著填筑施工由低處向高處分塊進行施工，并適當進行平整以創造工作面。清除植物土后，利用挖方區中風化灰巖或白云巖爆破料兼做施工墊層和排水墊層，厚度一般不超過50 cm，墊層料要求同孔內深層強夯法樁體材料。孔內深層強夯法樁旋挖成孔的棄土可作為土面區填料，若含水量過大造成壓實度無法滿足設計要求，則需晾曬或與挖方區石料混合作為土面區填料。

3 施工與檢測

3.1 施工準備

1)該施工方法對施工水平較高，施工隊伍應有孔內深層強夯法樁施工經驗。由于孔內深層強夯法樁成孔較深(普遍10 m左右，最深要求達20 m)且場區土層較軟，為保證工期和質量，必須采用帶風槽的橄欖型的專用夯錘以及配套的自動脫鉤裝置、吸錘裝置。

2)施工時在確保安全的前提下根據現場條件和設備數量選用最佳流水作業線。

3)大面積施工前，應選取代表性位置進行試驗性施工，試驗性施工區域不宜小于20 m×20 m。試夯結果應上報相關單位認可并優化施工工藝和參數后方可進行大面施工。

3.2 旋挖成孔

1)場地應平整，承載力應能保證機械平穩和施工安全。旋挖機械應能保持穩定垂直，垂直度偏差不得超過孔深的2.5%。成孔中心的偏差不得超過樁徑的1/4。

2)成孔深度應能達到設計要求的地層或深度。旋挖成孔達到設計深度后，填料前夯實孔底若留有少量的虛土即可。

3.3 孔內強夯

1)強夯前對成孔直徑、成孔深度、孔底虛土等各種情況應檢查，符合設計要求后，對孔底夯實至設計標高，夯擊次數不低于2擊。

2)應嚴格按照設計要求的填料質量和數量、夯擊次數、夯擊能等設計參數進行施工，未經允許不得擅自調整。

3)夯錘應與樁孔中心對齊，必須采用自動脫鉤裝置保證夯錘下落時呈自由落體狀態，否則嚴禁填料強夯。必須采用吸錘裝置，保證夯錘下落后快速提起以提高功效以及減小提錘過程對孔壁的擾動和破壞。

4)遇到縮孔時，應通過填料夯填消除塌孔影響。

5)孔內深層強夯法樁頂應高出原地面達到施工墊層(兼排水墊層)頂面。

6)施工中發現異常情況應及時報告，查明原因及時處理后方可繼續施工。

3.4 孔內深層強夯法樁處理檢測

對樁長、樁徑的檢測：檢測時間為施工后，檢測數量或頻率為總樁數的1%，且每塊單獨區域至少3點，檢測方法采用鉆探，判斷樁長是否達到要求的巖土層，全樁長范圍的樁徑是否達到要求。

對動力觸探的檢測：檢測時間為施工后，檢測數量或頻率為總樁數的2%，且每塊單獨區域至少3點，檢測方法采用超重型動力觸探修正后N120，檢測深度至樁身長度，要求修正后N120>6擊。

4 孔內深層強夯法樁檢測結果

工程成樁后按照檢測數量和頻率的要求隨機抽取了31根進行了樁長和樁徑檢測，樁長全部達到要求的巖土層，全樁長范圍的樁徑均達到了設計2.0 m要求；超重型動力觸探試驗亦按照檢測數量和頻率的要求檢測了62根，樁長全深度動力觸探擊數經修正后均不低于6擊，達到了設計要求。

5 經濟分析

以該工程為例，將孔內深層強夯法樁在西南地區處理地基與其他處理方案(柱錘強夯處理和碎石樁)進行比較，柱錘強夯處理深度超過6 m效果不理想，達不到設計要求；單位面積孔內深層強夯法樁價格比碎石樁便宜，降低了工程造價，該方法處理深度深、綜合效果好、施工工藝相對簡單、對周圍壞境影響相對較小，在民航機場處理地基又提供了一種方法。

6 結語

本文結合工程實例實踐證明，該孔內深層強夯法樁處理地基具有強力的擠密、置換作用，樁體同時具備豎向排水通道，有利于地基土排水固結，所有的檢測指標均滿足設計要求。同時處理單位面積的價格比碎石樁要便宜，降低了工程造價。綜合該方法處理深度深、綜合效果好、施工工藝相對簡單、對周圍壞境影響相對較小，造價相對較低，可以在類似工程中推廣使用。