濕陷性黃土地區孔內深層強夯地基加固地質論文

　　青海西部水電有限公司150kt/a鋁基合金大板錠工程位于青海省民和縣下川口工業園區，其建筑地基土質為西北濕陷性黃土，地基處理難度很大。本工程的地基處理設計采用孔內深層強夯處理，又叫DDC法，該工藝可提高企業的經濟效益，又可縮短施工周期，提高施工質量，取得了較好的經濟效益和社會效益;本文重點介紹該法的施工應用。

　　《地質學刊》是江蘇省優秀期刊、一級期刊、首屆江蘇期刊方陣入選期刊、江蘇省雙效期刊、華東地區優秀期刊，是《中國期刊網》、《中國學術期刊(光盤版)》全文收錄期刊和《中國學術期刊綜合評價數據庫》來源期刊、萬方數據——數字化期刊群上網期刊，并長期被《中國地質文摘》等收編。

　　0引言

　　濕陷性黃土遇水浸濕時，土的強度會顯著降低，在附加壓力和土的自重壓力下會產生下沉、下沉速度快的失穩性變形，對建筑物危害極大。建造在厚自重濕陷性黃土場地的建筑物由于上部結構荷載大，采用單一的消除濕陷性地基處理方案已難以滿足其對地基強度和變形要求;而采用單一的樁基方案時，由于負摩擦阻力的存在導致樁基承載力降低、樁長增加。因此DDC樁基處理方案是最經濟的方案。

　　1濕陷性黃土對工程建筑的危害

　　1.1對工程建筑的危害

　　濕陷性黃土地基在天然濕度下，其壓縮性較低，強度較高，但遇水浸濕時，土的強度則會顯著降低，在附加壓力作用下引起的濕陷變形，是一種下沉量大、下沉速度快的失穩性變形。當建筑物在作用期間，各種原因的漏水或地下水位上升往往會引起濕陷事故，造成財產損失。

　　1.2常用的處理方法

　　常用的處理方法表1-1

　　名稱 適用范圍 一般處理基礎下的濕陷性黃土的厚度(m)

　　夯實法 強夯 Sr≤60%的濕陷性黃土，局部或整片處理 3~9

　　重夯 1~2

　　擠密法 成孔擠密 ω≤24%，Sr≤70%的濕陷性黃土，局部或整片處理 5~13

　　孔內夯實擠密 5~20

　　化學加固法 單液硅化法 一般用于加固地下水位以上的既有建筑物地基 ≤20

　　堿液加固法 ≤10

　　由上表可以看出，每一種單一的方法，不管在處理深度，還是施工操作上都存在一定的局限性。采用DDC孔內深層強夯擠密法進行地基處理，解決了這一難題。

　　2DDC擠密樁的工藝特點及適用范圍

　　2.1DDC樁的原理及工藝特點

　　2.1.1施工原理

　　先采用機械成成孔(一般為400mm的孔徑)，然后在孔內填入素土、灰土、建筑垃圾等材料，并用1.2～2.0t的重錘夯實，由下而上重復操作，直至形成直徑為550～600mm的樁體，并使樁間土擠密，形成復合地基。孔內深層強夯法在對孔內填料強夯過程中，迫使孔內填料側向擠出，使樁周一定范圍內的土體受到擠壓、擾動和重塑，同時，強夯產生的巨大的夯擊能量產生的波和動應力反復作用，迫使土骨架產生塑性變形能，提高土的密實度和抗剪強度，改善土的變形特性，所形成的復合地基在消除黃土濕陷性的同時，也大幅度提高了地基的承載力。

　　2.1.2工藝特點

　　該工藝具有高動能、高壓強、強擠密作用，處理深度大，復合地基的承載力提高顯著，特別是對西北濕陷性黃土等軟基處理的效果要比原地面強夯的效果要好的多;因地制宜、就地取材、以土治土、原位處理、速度快、造價低、技術效果好、經濟效益、社會效益顯著特點。

　　2.2適用范圍

　　適用于西北黃土地區的廠房、住宅、高速公路等工程;適用于公路、市政工程、大中城市的高層住宅、辦公、工業廠房等工程。適用于處理基底下10~15m，最大深度可達20m的濕陷性黃土地基。

　　3DDC樁施工方法流程

　　3.1機械成孔

　　DDC樁的成孔方法應該根據土質條件而定，宜選用鉆孔、掏孔等方法。當場地土為含塊石松散土層時，可采用沖擊成孔或機械挖孔，對于沖擊困難的特殊土層，改為機械挖孔方法控制成孔深度。成孔機械應保持垂直穩定，垂直度不應大于孔深的2.5%，成孔中心偏差不應超過樁徑的1/4。

　　成樁次序：采用先外排后里排，隔行、隔列、間隔跳打的方法四遍戍孔、成樁。成孔、成樁順序如下圖所示：(o為第一遍成孔、成樁，◎為第二遍成孔、成樁，⊙為第三遍成孔、成樁，●為第四遍成孔、成樁)

　　成孔、成樁順序示意圖圖1.1

　　3.2DDC樁施工工藝流程

　　DDC樁施工工藝流程圖1.2

　　3.3DDC樁地基質量檢驗標準

　　質量檢驗標準表1.2

　　項 序 檢查項目 允許偏差或允許值

　　單位 數值

　　主控

　　項目 1 樁體及樁間土干密度 設計要求

　　2 樁長 mm +500

　　3 地基承載力 設計要求

　　4 樁徑 mm -20

　　一般

　　項目 1 土料有機質含量 % ≤5

　　2 石灰粒徑 mm ≤5

　　3 樁位偏差 滿堂布樁≤0.04D條基布樁≤0.25D

　　4 垂直度 % ≤1.5

　　5 樁徑 mm -20

　　4DDC樁工程應用實例

　　青海西部水電有限公司150kt/a鋁基合金大板錠工程，其建筑物地基土質多為西北濕陷性黃土，其中電解辦公樓、鋁錠裝車場等主要工程采用DDC法施工。

　　4.1工程設計參數

　　擬建場地地質條件表1-3

　　地層

　　編號 巖性描述 層底深度(m) 天然重度

　　?(kN/m3) 粘聚力c(kPa) 內摩擦角

　　φ(°)

　　Qpd 耕(表)土： 0.5 16 20 16

　　②-1 黃土狀土：黃褐色，大孔及蟲孔發育，含植物根系;該層遍布場地，具自重濕陷性 1.5

　　～

　　13.6 16.2 20 16

　　②-2 黃土狀土：黃褐色～淺褐色，大孔及蟲孔發育，層中夾厚度0.30m左右的砂卵石透鏡體;該層遍布場地，具自重濕陷性 1.3

　　～

　　21.0 16.9 21 18

　　樁設計參數表1-4

　　布置形式 等邊三角形 總樁數(根) 48974

　　樁間距(mm) 820 樁排距(mm) 950

　　成孔直徑(mm) 400 樁徑(mm) 550

　　設計樁長(m) 10.7 樁身填料 2：8灰土

　　樁間土 ②-1、②-2 樁端土 ②-2

　　樁身壓實系數 ≥0.96 復合地基承載力 ≥350kPa

　　4.2施工設備選擇

　　施工機設備表1-5

　　序號 設備名稱 型號 數量 備注

　　1 裝載機 1m³ 5臺 填料

　　3 裝載機 5m3 1臺 攪拌送料

　　4 DDCC成孔機械 20臺

　　5 測量儀器 電子經緯、水準儀 各1

　　6 土工檢測儀器 1套

　　4.3檢測方法及標準

　　根據環刀試驗、探井取樣及靜載試驗，處理后的復合地基承載力特征值f0k=350kpa，剩余濕陷量≤150mm，樁間土擠密系數≥0.96，均滿足設計要求。

　　4.4處理效果

　　部分探井樁身土ω和λc統計值及代表值表1-6

　　ω(%) λc

　　n Min Max φm n Min Max φm

　　井1 1-A 10 17.5 19.2 18.3 10 0.96 0.98 0.97

　　1-B 10 17.8 19.3 18.4 10 0.96 0.98 0.97

　　1-C 10 17.8 19.5 18.4 10 0.96 0.99 0.97

　　井2 2-A 10 17.4 19.1 18.2 10 0.96 0.97 0.97

　　2-B 10 17.4 19.2 18.2 10 0.95 0.98 0.97

　　2-C 10 17.4 19.2 18.3 10 0.96 0.98 0.97

　　如表所示，λc=0.97~~0.99，樁身壓實系數平均值λc=0.97，滿足設計要求。

　　載荷試驗結果匯總表1-7

　　最終載荷為P=700kPa P=350kPa時沉降量s(mm)

　　沉降量s(mm) 回彈量(mm)

　　T1 20.55 1.75 8.49

　　T2 18.47 2.90 5.53

　　T3 18.63 2.82 5.59

　　T4 20.88 2.91 5.94

　　如表所示，按規范《CECS197：2006》附錄B確定。復合地基承載力特征徝fspk為350kPa，滿足設計要求。

　　注：上述兩表來自于“西有色勘測有限責任公司”關于DDC樁復合地基質量檢測報告。

　　5結語

　　地基處理后，土的壓縮性降低，變形模量、濕陷性消除，提高了建筑物地基承載力;既能將渣土變廢為寶，消除污染，又能處理給類復雜地基。

　　參考文獻：

　　[1]《孔內深層強夯法技術規程》(中國工程建設標準協會標準CECS197：2006)

　　[2]《濕陷性黃土地基處理》(羅宇生著)

　　[3]《青海西部水電工程DDC復合地基檢測報告》(2010.11)