濕陷性黃土地區(qū)孔內(nèi)深層強(qiáng)夯地基加固地質(zhì)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(yè)園區(qū)，其建筑地基土質(zhì)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(shè)計(jì)采用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯處理，又叫DDC法，該工藝可提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，又可縮短施工周期，提高施工質(zhì)量，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益;本文重點(diǎn)介紹該法的施工應(yīng)用。

　　《地質(zhì)學(xué)刊》是江蘇省優(yōu)秀期刊、一級(jí)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(qū)優(yōu)秀期刊，是《中國期刊網(wǎng)》、《中國學(xué)術(shù)期刊(光盤版)》全文收錄期刊和《中國學(xué)術(shù)期刊綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫》來源期刊、萬方數(shù)據(jù)——數(shù)字化期刊群上網(wǎng)期刊，并長(zhǎng)期被《中國地質(zhì)文摘》等收編。

　　0引言

　　濕陷性黃土遇水浸濕時(shí)，土的強(qiáng)度會(huì)顯著降低，在附加壓力和土的自重壓力下會(huì)產(chǎn)生下沉、下沉速度快的失穩(wěn)性變形，對(duì)建筑物危害極大。建造在厚自重濕陷性黃土場(chǎng)地的建筑物由于上部結(jié)構(gòu)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(duì)地基強(qiáng)度和變形要求;而采用單一的樁基方案時(shí)，由于負(fù)摩擦阻力的存在導(dǎo)致樁基承載力降低、樁長(zhǎng)增加。因此DDC樁基處理方案是最經(jīng)濟(jì)的方案。

　　1濕陷性黃土對(duì)工程建筑的危害

　　1.1對(duì)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(qiáng)度較高，但遇水浸濕時(shí)，土的強(qiáng)度則會(huì)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(wěn)性變形。當(dāng)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(huì)引起濕陷事故，造成財(cái)產(chǎn)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(chǔ)下的濕陷性黃土的厚度(m)

　　夯實(shí)法 強(qiáng)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(nèi)夯實(shí)擠密 5~20

　　化學(xué)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(nèi)深層強(qiáng)夯擠密法進(jìn)行地基處理，解決了這一難題。

　　2DDC擠密樁的工藝特點(diǎn)及適用范圍

　　2.1DDC樁的原理及工藝特點(diǎn)

　　2.1.1施工原理

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

　　2.1.2工藝特點(diǎn)

　　該工藝具有高動(dòng)能、高壓強(qiáng)、強(qiáng)擠密作用，處理深度大，復(fù)合地基的承載力提高顯著，特別是對(duì)西北濕陷性黃土等軟基處理的效果要比原地面強(qiáng)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(jià)低、技術(shù)效果好、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益顯著特點(diǎn)。

　　2.2適用范圍

　　適用于西北黃土地區(qū)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(yè)廠房等工程。適用于處理基底下10~15m，最大深度可達(dá)20m的濕陷性黃土地基。

　　3DDC樁施工方法流程

　　3.1機(jī)械成孔

　　DDC樁的成孔方法應(yīng)該根據(jù)土質(zhì)條件而定，宜選用鉆孔、掏孔等方法。當(dāng)場(chǎng)地土為含塊石松散土層時(shí)，可采用沖擊成孔或機(jī)械挖孔，對(duì)于沖擊困難的特殊土層，改為機(jī)械挖孔方法控制成孔深度。成孔機(jī)械應(yīng)保持垂直穩(wěn)定，垂直度不應(yīng)大于孔深的2.5%，成孔中心偏差不應(yīng)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，◎?yàn)榈诙槌煽住⒊蓸叮褳榈谌槌煽住⒊蓸叮駷榈谒谋槌煽住⒊蓸?

　　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(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

　　質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)表1.2

　　項(xiàng) 序 檢查項(xiàng)目 允許偏差或允許值

　　單位 數(shù)值

　　主控

　　項(xiàng)目 1 樁體及樁間土干密度 設(shè)計(jì)要求

　　2 樁長(zhǎng) mm +500

　　3 地基承載力 設(shè)計(jì)要求

　　4 樁徑 mm -20

　　一般

　　項(xiàng)目 1 土料有機(jī)質(zhì)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(yīng)用實(shí)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(zhì)多為西北濕陷性黃土，其中電解辦公樓、鋁錠裝車場(chǎng)等主要工程采用DDC法施工。

　　4.1工程設(shè)計(jì)參數(shù)

　　擬建場(chǎng)地地質(zhì)條件表1-3

　　地層

　　編號(hào) 巖性描述 層底深度(m) 天然重度

　　?(kN/m3) 粘聚力c(kPa) 內(nèi)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(fā)育，含植物根系;該層遍布場(chǎng)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(fā)育，層中夾厚度0.30m左右的砂卵石透鏡體;該層遍布場(chǎng)地，具自重濕陷性 1.3

　　～

　　21.0 16.9 21 18

　　樁設(shè)計(jì)參數(shù)表1-4

　　布置形式 等邊三角形 總樁數(shù)(根) 48974

　　樁間距(mm) 820 樁排距(mm) 950

　　成孔直徑(mm) 400 樁徑(mm) 550

　　設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)(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(shí)系數(shù) ≥0.96 復(fù)合地基承載力 ≥350kPa

　　4.2施工設(shè)備選擇

　　施工機(jī)設(shè)備表1-5

　　序號(hào) 設(shè)備名稱 型號(hào) 數(shù)量 備注

　　1 裝載機(jī) 1m³ 5臺(tái) 填料

　　3 裝載機(jī) 5m3 1臺(tái) 攪拌送料

　　4 DDCC成孔機(jī)械 20臺(tái)

　　5 測(cè)量?jī)x器 電子經(jīng)緯、水準(zhǔn)儀 各1

　　6 土工檢測(cè)儀器 1套

　　4.3檢測(cè)方法及標(biāo)準(zhǔn)

　　根據(jù)環(huán)刀試驗(yàn)、探井取樣及靜載試驗(yàn)，處理后的復(fù)合地基承載力特征值f0k=350kpa，剩余濕陷量≤150mm，樁間土擠密系數(shù)≥0.96，均滿足設(shè)計(jì)要求。

　　4.4處理效果

　　部分探井樁身土ω和λc統(tǒng)計(jì)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(shí)系數(shù)平均值λc=0.97，滿足設(shè)計(jì)要求。

　　載荷試驗(yàn)結(jié)果匯總表1-7

　　最終載荷為P=700kPa P=350kPa時(shí)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(guī)范《CECS197：2006》附錄B確定。復(fù)合地基承載力特征徝fspk為350kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

　　注：上述兩表來自于“西有色勘測(cè)有限責(zé)任公司”關(guān)于DDC樁復(fù)合地基質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告。

　　5結(jié)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(fù)雜地基。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]《孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法技術(shù)規(guī)程》(中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)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(fù)合地基檢測(cè)報(bào)告》(2010.11)