孔内深层强夯法在盐渍土地基加固中的应用

张方成

1 工程概况

某综合大楼平面形态呈“凹”字形，占地面积900 m2;地上14层，地下1层，地面总高度47 m，基础埋深4.2 m，采用钢筋混凝土筏板式基础。经上部结构计算，已知该工程基底压力值为260 kPa。据岩土工程勘察报告，该场地地基土由硫酸盐渍土组成。自上而下各层土的名称、厚度及物理力学指标见表1。

表1 地基土物理力学指标一览表

据土工试验结果，拟建场地地基土为自重溶陷性盐渍土，溶陷性等级为Ⅱ级，溶陷性土层埋深15.2 m。基坑开挖后，②号土层为基底持力层，承载力特征值120 kPa，低于设计要求。同时该层土的溶陷变形、压缩变形不能满足拟建物的沉降要求，天然地基不成立，地基应进行处理。

2 地基处理方案的选择

拟建工程地基加固处理需同时解决地基土强度和变形问题，即地基土地基承载力和溶陷性。据《湿陷性黄土地区建筑规范》，拟建物工程属于甲类建筑，在地基处理时应消除地基土内全部溶陷量或穿透溶陷性土层。对于此类地基要么采用桩筏基础穿透全部溶陷性土层;要么进行地基处理消除基础以下土层的全部溶陷性。选择方案时，在综合考虑了建筑场地条件，地基土层条件，施工条件，经济效益、施工工期等因素后，决定采取以孔内深层强夯法(DDC法)处理为主的综合处理措施。

DDC法是把强夯重力通过自由落体，转化为“高压强动能”，潜入地基的孔道深层领域内，对地基进行高动能、高压强、强挤密的冲、砸、挤、压和劈裂挤密作用，孔内的填料受到超压强的动力固结，同时桩周土也受到强力的横向挤压，挤密效应显著。桩体与桩间土形成“咬合”和“抱紧”的强挤密区，从而使处理后的复合地基上下均匀，左右抱紧，密实咬合，复合地基土强度和变形均满足设计要求。

3 地基处理设计及施工

3.1 地基处理设计

本工程孔内深层强夯法处理地基，成孔采用掏孔法，成孔直径400 mm，夯填桩径不小于550 mm。填料采用三七灰土，桩体灰土压实系数不小于0.97，处理深度13 m，按等边三角形满堂布置，处理面积1 800 m2。设计时桩间距按《湿陷性黄土地区建筑规范》第6.4.2条公式计算：

其中，S为桩间距;D为挤密填料孔的直径，取0.55 m;ρd0为地基处理前压缩层范围内各层平均干密度，计算结果1.33 g/cm3; ρdmax为击实试验确定的最大干密度，试验结果1.72 g/cm3;¯ηc为挤密填孔(达到D后，即孔径达到0.55 m)，3个孔之间土的平均挤密系数，取0.93;d为预钻孔直径，取0.4 m。

桩间距计算结果：S=0.95 m;实际设计时，桩间距为0.90 m。

根据CECS 197∶2006孔内深层强夯法技术规程第4.2.3条公式，复合地基的承载力特征值按下式计算：

其中，fpk为桩体单位面积承载力特征值，fpk=550 kPa;fsk为处理后桩间土承载力标准值，fsk=170 kPa;m为面积置换率，取0.34。

经计算：fspk=300 kPa;满足拟建物的荷载设计要求。

3.2 施工

1)放线、定桩位，据建筑方提供的测量基准点，进行施工放线，测放桩位，桩位误差不大于50 mm。

2)成孔，采用长螺旋钻快速干钻成孔，达到设计深度。钻孔中的土除一部分被挤压到孔壁，其余部分挤压后与钻杆形成一土柱，提钻时带到孔口。成孔时隔排隔点跳打，即分4遍成孔成桩。

3)夯填：该工序是整个施工中的关键环节。采用1.8 t圆柱形子弹头(直径300 mm+20 mm)重锤进行夯实，夯击能不小于2 500 kN，孔底先空夯不少于3击，测孔深，达标后，分层填料，每层填灰土料约0.12 m3，即1 m。夯击次数，下部10击，上部12击。及时做好各项施工记录，确保工程质量及进度。

4 地基处理效果综合评价

4.1 复合地基载荷试验

按设计院要求及《地基验收规范》要求，由建设方、监理等相关部门，在场地内布置了三组载荷试验，选择A7-16，B8-23，C3-27号桩进行了单桩复合地基竖向抗压载荷试验，其载荷试验的Q—S曲线见图1。

由图1可见，所抽检的三根DDC桩，单桩复合地基静荷载曲线均为缓变均匀沉降型曲线，加荷至520 kPa均未出现明显拐点，判定未达到极限荷载。单桩复合地基承载力特征值按极限法取值，复合地基承载力特征值fak≥260 kPa，满足设计要求。

4.2 桩间土溶陷性及挤密系数评价

采用人工探井在桩间共取了42组Ⅰ级原状样，进行岩土物理力学常规试验和溶陷性试验。综合试验结果表明，试验测得消除了地基的全部溶陷量，同时桩间土最小挤密系数0.88～0.9。

实测沉降量，该工程主体封顶后，实测沉降量55 mm～87.5 mm，小于规范规定的地基容许变形值200 mm，且沉降趋于稳定。

5 结语

为解决盐渍土地基的溶陷性高，地基强度低等问题，采用孔内深层强夯法处理地基，共布置DDC桩2 560根，施工顺序由外向内进行，施工时严格控制每次填料量和总填料量以及孔内强夯次数。实践证明，孔内深层强夯法地基处理技术简单，成桩快，工期短，成本低，取得了良好的经济效益和社会效益。

［1］ 常士骠，张苏民.工程地质手册［M］.第4版.北京：中国建筑工业出版社，2007：2.

［2］ CECS 197∶2006，孔内深层强夯法技术规程［S］.

［3］ GBJ 25-2004，湿陷性黄土地区建筑规范［S］.

［4］ JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范［S］.