填料灰土的DDC桩应用分析

摘要：DDC法为孔内深层强夯加固地基的一种新技术，孔内可根据实际情况填充不同材料，对地基进行深层加固处理，实体工程采用2：8灰土作为桩体的填料，与桩间土形成的复合地基，并通过承载板法对复合地基进行承载能力的检验，检测结果表明，DDC桩在处理湿陷性黄土方面有明显的效果与广泛的应用价值。

关键词：DDC桩 设计方案 作用机理 效果评价

1 地质概况

某小区楼的地貌单元属渭河南岸Ⅱ级阶地，地基土岩性特征及地基承载力如表1所示。分析认为属自重湿陷性黄土，地基湿陷等级为Ⅱ级，地下水位埋深12.9～13.5 m，属潜水。

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2 设计及施工参数

2.1 设计参数

按规范规定，在Ⅱ级地基上的多层丙类建筑，地基处理厚度不小于2.5m，且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量不应大于200mm。针对该建筑的地质特点，地基承载力不够，须采用处治措施，经过分析确定，DDC桩呈正三角形满堂布设，桩间距为900mm，排距为780mm，有效桩长为6.5m，成孔直径为400mm，成桩扩大直径不小于550mm。桩间土分别是有湿陷性的②层和非湿陷性的③层，桩端是非湿陷的③层。桩身灰土压实系数不小于0.97，桩间土压实系数不小于0.88，复合地基承载力特征值为220kpa。

2.2 施工参数

采用螺旋钻机成孔，并用专用的强夯机进行空夯成孔，机械拌和2：8灰土，填料前要进行孔底夯击3次，确保孔底密实，然后用灰土在最佳含水量状态下分层回填夯实；每次填料为0.13m3，用1.5T重锤，落距为50～60cm，夯击8～10次。DDC桩施工结束后，清除上部虚桩，用0.5m厚的3：7灰土褥垫层夯实平整。

3 处治机理

3.1 挤密作用

灰土挤密桩挤压成孔时，桩孔位置原有土体被强制侧向挤压，使桩周一定范围内的土层密实度提高，单个桩孔外侧土挤密效果试验表明，孔壁附近土的干密度ρd接近或超过其最大干密度ρdmax，径向外延干密度逐渐减小到土的天然密度ρ，挤密影响半径通常为1.5～2.0d（d为桩孔直径）。相邻桩孔间挤密效果试验表明，在相邻桩孔挤密区交界处挤密效果相互叠加，桩间土中心部位的密实度增大，且桩间土的密度变得均匀，桩距愈小，叠加效果愈显著。

3.2 桩体作用

载荷试验结果表明：只占压板面积约20%的灰土桩承担了总荷载的一半左右，而占压板面积80%的桩间土仅承担其余一半。由于总荷载的一半由灰土桩承担，从而降低了基础底面下一定深度内土中的应力，消除了持力层内产生大量压缩变形和湿陷变形的不利因素。此外，由于灰土桩对桩间土能起侧向约束作用，限制土的侧向移动，桩间土只产生竖向压密，使压力与沉降始终呈线形关系。

3.3 化学作用

灰土挤密桩是用石灰和土按一定体积比例拌和而成，在桩孔内夯实挤密后形成的桩体，这种材料在化学性能上具有气硬性和水硬性的特点，由于石灰内带正电荷钙离子与带负电荷粘土颗粒相互吸附，形成胶体凝聚，并随灰土龄期增长，土体固化作用提高，使灰土逐渐增加强度。在力学性能上，它可达到挤密地基效果，从而提高地基承载力，消除湿陷性。

4 DDC桩处理效果评价

基本试验：经挤密处理后的桩间土的最小压实系数为0.89，满足规范及设计要求。从表2可以看出，10个探井抽检的70个土样的δZS均小于0.0015，桩间土的自重湿陷性消除，其中有5个土样的δZS大于0.0015，占取土总数7.1%，接近最佳含水量，桩身灰土的最小压实系数为0.98，满足设计要求。桩间土平均干密度增大，而孔隙比明显减小，说明经过DDC法处理后的桩间土得到有效的挤密作用，其物理力学性质已有了明显改善。

采用圆形承载板，重物堆载式反力装置，试验采用慢速维持荷载法，500KN油压千斤顶逐级等量加荷，每级荷重55kpa，共计8级荷载，最终荷载为440kpa，精度1.5级、量程100Mpa压力表控制压力，精度为0.01mm双百分表测读压板的沉降量。对复合地基采用面积为7000cm2圆形承压板，重物堆载反力装置进行分级荷载试验，试验结果如表2所示。

通过表2和现场观察可以看出，在0～440kpa压力段，沉降量与压力呈线性变化趋势，且无破坏迹象，表明地基处于压密变形阶段，并且满足《GB50025-2004》规范的规定值。同时对桩间土进行钻孔抽样，湿陷系数均小于0.0015，最小挤密系数也符合规定值，分析认为桩间土自重湿陷性已消除，处理效果比较良好。

5 结论

利用DDC桩处理湿陷性黄上地基是经济可行的，能全部或部分消除地基上的湿陷性，降低压缩性，挤密后复合地基承载力满足设计要求。但对于施工机具的技术参数、桩径、孔间距、处治深度及桩身夯实系数等，应通过试验桩体来检验处治效果。试验检测表明，用DDC桩可提高地基承载力，回填材料价格低廉，施工机械简单，施工工艺简便，是经济与技术效果都效好的一种地基处理方法，具有较大的推广价值。

参考文献：

[1]建筑地基基础设计规范（GBJ50007-2002）.中国建筑工业出版社.

[2]建筑地基处理规范（GJG79-2002）.国家行业标准.

[3]湿陷性黄土地基建筑规范（GBJ50025-2004）.国家标准.

[4]顾欣，邹立华等，孔内深层强夯（DDC）振动试验研究[J].兰州铁道学院学报，2000.2.

[5]陈向勇，范青娟.灰土挤密桩处理湿陷性黄土地基实践[J].山西建筑，2003.7.

作者简介：刘兴文（1979-），男，甘肃宁县人，副段长，工程师，研究方向：公路路基路面或隧道。