前 言 

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在填土場地和濕陷性場地興建各類建筑物和構(gòu)筑物越來越多。對于填土場地和濕陷性場地的土質(zhì)特性，其主要表現(xiàn)在均勻性差、濕陷性突出、承載力不穩(wěn)定、變形不易控制等特點(diǎn)。

根據(jù)國家和地方地基和基礎(chǔ)處理技術(shù)規(guī)程和規(guī)范，在類似場地主要是通過人工處理措施以達(dá)到消除基底土濕陷性、提高承載力、減小變形的目的，其代表的地基處理施工方法主要是擠密樁法。

對于擠密樁法，按照《地基和基礎(chǔ)處理規(guī)范》和《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》，以及目前在西北地區(qū)被廣泛使用的施工技術(shù)，其施工工藝主要分為以下兩大類：

1、取土成孔類：采用重錘（錘重≥18KN）分層填料夯擴(kuò)，即DDC法。取土方式多采用螺旋鉆或機(jī)械洛陽鏟成孔，成孔直徑一般為400mm。

2、 沉管擠土成孔類：夯實(shí)多采用1）小錘（錘重≤2KN）分層夯實(shí)；2）重錘（錘重≥18KN）夯擴(kuò)。

，DDC法是孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法（down-hole dynamic compaction）的簡稱，它是一種深層地基處理方法，該方法先成孔至預(yù)定深度，然后自下而上分層填料強(qiáng)夯或邊填料邊強(qiáng)夯，形成高承載力的密實(shí)樁體和強(qiáng)力擠密的樁間土。按照《孔內(nèi)強(qiáng)夯法技術(shù)規(guī)程》，其成孔“宜選用鉆孔、掏孔方法”。

本文的主要目的在于，通過上述規(guī)范和規(guī)程，結(jié)合部分地基處理工程實(shí)例，解剖分析目前采用DDC工法在施工中存在的一些問題，并提出自己的一些見解和意見，供廣大設(shè)計(jì)和施工方借鑒。

 

實(shí)例1

 

工程和地質(zhì)概況

某高層應(yīng)用DDC法處理地基的一個(gè)實(shí)例。該高層建筑為一座12層剪力墻結(jié)構(gòu)住宅樓。地下室為1層，基礎(chǔ)采用筏板式基礎(chǔ)。地質(zhì)情況方面，該建筑場地地貌單元屬渭河北岸二級階地，場地土自上而下為黃土1、黃土2、古土壤、粉質(zhì)粘土等。場地為自重濕陷黃土場地，濕陷等級為Ⅲ級，濕陷深度至基底下15米。場地不考慮液化。該建筑要求場地土的承載力為240Kpa。

 

設(shè)計(jì)要求及施工方案

采用DDC法施工方案。設(shè)計(jì)要求采用螺旋鉆成孔，成孔直徑0.4米，夯實(shí)后的樁徑不小于0.55米。樁體填料為2:8灰土，采用滿堂布樁，樁長為15.5m，樁間距為900mm等邊三角形布置。要求處理后的樁間土擠密系數(shù)不小于0.93，樁體土的壓實(shí)系數(shù)不小于0.97.要求處理后地基土的濕陷性必須消除，地基承載力特征值不小于240kpa。

施工采用長臂螺旋鉆成孔，鉆具直徑為400mm，鉆進(jìn)深度為16.0m?；彝敛捎脵C(jī)械拌合，小推土機(jī)裝運(yùn)；每次的填料量控制在0.1m³之內(nèi)，填料高度不大于1.0m；夯實(shí)采用重錘（錘重≥18KN），落距不小于7m，分層夯擊數(shù)不少于7擊。

 

檢測結(jié)果（濕陷性未消除，特別是樁間三角形形心的濕陷性與原始土基本一致，未受到擠密）

1、單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)結(jié)果：

序號	檢測編號	地基承載力特征值（kpa）
1	P1	255
2	P2	245
3	P3	250

2、樁間土濕陷性評價(jià)：

1）P1在探井采取的13件樁間土樣中，有10件土樣的濕陷性未消除，濕陷系數(shù)介于0.028~0.035，濕陷性未消除土樣占總試樣的76.9%；

2）P2在探井采取的18件樁間土樣中，有14件土樣的濕陷性未消除，濕陷系數(shù)介于0.025~0.031，濕陷性未消除土樣占總試樣的77.8%；

3）P3在探井采取的14件樁間土樣，有9件土樣的濕陷性未消除，濕陷系數(shù)介于0.025~0.030，濕陷性未消除土樣占總試樣的64.3%.

3、樁間土擠密系數(shù)評價(jià)結(jié)果：

序號	檢測編號	樁間土擠密系數(shù)
1	P1	0.84
2	P2	0.82
3	P3	0.85

根據(jù)上述結(jié)果，探井的樁間土平均擠密系數(shù)未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的0.93的擠密系數(shù)。

4、樁身土的壓實(shí)系數(shù)：

通過對3個(gè)探井所采取的150件樁身2:8灰土試樣進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)，樁身灰土試樣其平均壓實(shí)系數(shù)范圍值介于0.98~0.99之間，平均值為0.98，滿足設(shè)計(jì)要求的不小于0.97的壓實(shí)系數(shù)。

5、檢測結(jié)果分析：

在所有的45份濕陷性檢測土樣中，對于濕陷性消除的與否的規(guī)律基本是：對于靠近樁體的土樣，濕陷性消除效果較好；隨著采集土樣深度的加大，其靠近樁體土樣的濕陷性消除效果更好。對于相鄰三根樁的樁間的三角形形心的土樣，其物理參數(shù)幾乎和原始土一致，其物理參數(shù)沒有什么根本性的變化。未滿足設(shè)計(jì)要求。 

 

實(shí)例2

 

工程概況

 西安某供水工程，根據(jù)《地質(zhì)勘察報(bào)告》情況，該工程所在場地屬于渭河盆地東南的黃土塬地貌，場地微地貌單元屬于白鹿塬西北隅三級臺塬，場地土自上而下為耕土、黃土與古黃土交替層形成。場地黃土濕陷深度一般達(dá)16.0m，個(gè)別地段介于18.6~24.6m。場地黃土絕大部分為Ⅱ級（中等）自重濕陷性黃土，Ⅲ級和Ⅳ級呈零星分布。在勘察深度35.0m內(nèi)未見地下水，可不考慮地下水對本工程的影響。 

試驗(yàn)方案

由于濕陷深度深，上部載荷大且各構(gòu)筑物均為供水設(shè)施，消除濕陷并提高承載力是地基處理的主要目的。由于場地較為特殊，所以在試樁中采用了三種方案，要求灰土擠密樁成孔直徑400mm，成樁直徑不小于550mm，正三角形滿堂布樁：

1）編號P1~P4，樁長18.0m，其中P1、P2樁間距1000mm，P3、P4樁間距900mm。長臂螺旋鉆取土成孔，成孔后回填2:8灰土并重錘（1.8T）夯擴(kuò)成樁；

2）編號P5~P6，樁長14.0m，其中P5樁間距900mm，P6樁間距1000mm.柴油錘沉管夯擴(kuò)成孔，成孔后回填2:8灰土并重錘（1.8T）夯擴(kuò)成樁；。

試樁檢測結(jié)果

1、單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)結(jié)果：

序號	檢測編號	地基承載力特征值（kpa）	序號	檢測編號	地基承載力特征值（kpa）
1	P1	155	4	P4	155
2	P2	155	5	P5	155
3	P3	155	6	P6	155

2、樁間土濕陷性評價(jià)：

1）P1、P2（樁間距1000mm，長臂螺旋鉆取土成孔），在探井采取的36件樁間土樣中，有20件土樣的濕陷性未消除，濕陷系數(shù)介于0.018~0.033，濕陷性未消除土樣占總試樣的38.9%；

2）P3、P4（樁間距900mm，長臂螺旋鉆取土成孔），在探井采取的36件樁間土樣中，有16件土樣的濕陷性未消除，濕陷系數(shù)介于0.018~0.031，濕陷性未消除土樣占總試樣的36.1%；

3）P5（樁間距900mm，柴油爆發(fā)錘沉管夯擴(kuò)成孔），在探井采取的14件樁間土樣所有濕陷系數(shù)均小于0.015；

4）P6（樁間距1000mm，柴油爆發(fā)錘沉管夯擴(kuò)成孔），在探井采取的14件樁間土樣，濕陷系數(shù)均小于0.015。

3、樁間土擠密系數(shù)評價(jià)結(jié)果：

序號	檢測編號	樁間土擠密系數(shù)	序號	檢測編號	樁間土擠密系數(shù)
1	P1	0.89	4	P4	0.90
2	P2	0.85	5	P5	0.96
3	P3	0.88	6	P6	0.95

根據(jù)上述結(jié)果，除P5、P6外，其余探井的樁間土平均擠密系數(shù)未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的0.93的擠密系數(shù)。

4、樁身土的壓實(shí)系數(shù)：

通過對6個(gè)探井所采取的300件樁身2:8灰土試樣進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)，樁身灰土試樣其平均壓實(shí)系數(shù)范圍值介于0.97~0.98之間，平均值為0.98，滿足設(shè)計(jì)要求的0.97的壓實(shí)系數(shù)。

 

通過上述的實(shí)例分析，可見采用DDC工法和柴油爆發(fā)錘沉管成孔后、再進(jìn)行重錘二次夯擴(kuò)擠密這一種施工方法，本文暫簡稱其為“沉管二次夯擴(kuò)擠密樁法”，在同樣的樁間距和處理深度時(shí)，其單樁復(fù)合地基承載力和樁身土的壓實(shí)系數(shù)是相同的，其差別就在于樁間土的擠密系數(shù)和濕陷性消除程度差異較大，不能滿足設(shè)計(jì)要求。

 

“DDC工法”與“沉管二次夯擴(kuò)擠密樁”施工法對于消除濕陷性方面的差異成因分析

 

“沉管二次夯擴(kuò)擠密樁法”與DDC樁法的核心差異在于成孔方式的差異。

根據(jù)上述工程實(shí)例，不論采用何種施工方法，在確定合理的樁間距和處理深度也是至關(guān)重要的。為了便于分析二者的施工效果的差異及其造成該成因的根本原因，本文僅對在相同的樁間距和處理深度等其他參數(shù)這一前提下，僅對成孔方式不同而產(chǎn)生的施工效果的差異進(jìn)行剖析。

 

受力分析

1、DDC工法，采用長臂螺旋鉆取土成孔，其成孔時(shí)僅對所實(shí)施的樁孔土體進(jìn)行破壞和提取，極限狀態(tài)下可以不考慮其機(jī)具對于樁周土的擾動(dòng)和擠密效果，一般來講，其鉆孔的提取土的體積，與其成孔的容積是相等的。該方法可稱為“一次擠密”法。

2、沉管二次夯擴(kuò)擠密樁法，是通過柴油錘作為動(dòng)力，經(jīng)過其施加在鋼管上的沖擊力，對實(shí)施土體首先是造成豎向的破壞，在經(jīng)過不斷送入鋼管進(jìn)入土體，再對土體進(jìn)行水平徑向破壞，在土體中形成一定直徑的土孔，進(jìn)而達(dá)到成孔的目的。一般來講，其所成孔的土孔容積，即為該土孔周邊的土體孔隙減小容積之和。該方法可稱為“二次擠密”法。

3、采用一定重量（1.8T）的夯錘夯實(shí)樁身土體，由于受到目前施工機(jī)具的限制，一般的夯錘底部的錘尖距離施工面的高差約在3.0米左右，該重錘靠自由落體在土孔中分層夯實(shí)回填的土料（一般一次回填量不大于0.1m），在一定的孔深和夯擊數(shù)（一般為不少于8擊）情況下，夯錘對樁身土體的夯擊能量隨著回填的高度升高而逐步降低，即在底部夯擊能量為最大，在樁頂部為最小。該變化應(yīng)該呈二次曲線，因此，樁身土和密實(shí)度和夯實(shí)時(shí)對樁周土的夯擴(kuò)效果也呈二次曲線變化。

填料量分析

1、采用長臂螺旋鉆取土成孔400mm，鉆孔提取土的單位長度的體積約為0.12m³，經(jīng)過重錘夯實(shí)后，其平均的樁體直徑按550mm計(jì)算，單位長度的樁體填料量約為0.23m³。如果不考慮原來取出土體本身的孔隙減少量，那么，單位長度樁體增加填料量約為0.11m³。

2、采用“沉管二次擠密樁法”成孔400mm，該成孔即將原來的土體夯擴(kuò)至樁孔四周，擠土成孔后單位長度的體積約為0.12m³，經(jīng)過重錘夯實(shí)后，其平均的樁體直徑按500mm計(jì)算，單位長度的樁體填料量約為0.20m³。如果不考慮原來取出土體本身的孔隙減少量，那么，單位長度樁體增加填料量即為單位長度的樁身土體量，約為0.20m³。

濕陷性場地濕陷性機(jī)理分析

一般的，濕陷性主要表現(xiàn)在濕陷性黃土場地和填方場地，造成濕陷性的機(jī)理一般是：一是土體顆粒之間的基本組合構(gòu)架和骨架性狀造成的；二是，土體中的可溶性成分含量超過一定水平后形成的；三是，土體形成的成因和形成年代的遠(yuǎn)近，造成本身的固結(jié)程度差異較大形成的。影響黃土濕陷性的產(chǎn)生因素很多，可分為黃土的空隙性、黃土的密度、形成年代、形成過程、粘粒含量、所受壓力、含水性和壓縮性等。黃土的骨架以膠結(jié)形成薄膜狀為主，這種膠結(jié)強(qiáng)度低，容易破壞，因而濕陷性強(qiáng)。而黃土中的粘粒含量高時(shí)黃土骨架結(jié)構(gòu)多以鑲嵌式為主，這種膠結(jié)強(qiáng)度高不易破壞，因而濕陷性越弱?；靥钔翀龅氐臐裣菪裕c此有同樣的機(jī)理。

所以，在消除地基土的濕陷性施工方法中，強(qiáng)夯法和擠密法的原理就是預(yù)先破壞黃土的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使其產(chǎn)生預(yù)先沉降，從而預(yù)防黃土地基的突發(fā)沉降?；蛘卟捎闷渌椒訌?qiáng)黃土的骨架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，從而降低或者防止?jié)裣葑冃巍?/span>

 

DDC工法與“沉管二次夯擴(kuò)擠密樁法”在處理濕陷性方面差異分析

1、對于作用土體結(jié)構(gòu)的破壞作用差異較大：DDC采用鉆孔、掏孔等取土方式的 “一次擠密”法較“二次擠密樁法”，其在成孔過程中機(jī)具對于作用土體顆粒結(jié)構(gòu)和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的水平徑向破壞作用較差。

2、對于作用土體及其樁周一定范圍內(nèi)土體的擠密效果差異較大：DDC采用鉆孔、掏孔等取土方式，然后再進(jìn)行重錘夯實(shí)，其對于樁周土的擠密作用較“二次擠密樁法”在成孔過程以及填料分層夯實(shí)過程中對樁周土體兩次強(qiáng)力作用而產(chǎn)生的水平徑向擠密作用較差。

3、由于上述兩方面的主要原因，造成DDC法比較“二次擠密樁法”在單位長度的樁體中，填料量差異較為明顯，使得對于土體的擠密效果和空隙減小差異明顯，進(jìn)而對于消除濕陷性差異較大。

 

 

結(jié) 語

 

DDC樁做為一種比較新的地基處理方法，近年在地基處理工程應(yīng)用較多，但也應(yīng)該認(rèn)識到現(xiàn)階段DDC法施工方法中的混亂和認(rèn)識模糊問題較為普遍。對于不同的地基土應(yīng)該采用不同的施工方法和技術(shù)參數(shù)是必須的。但是，對于濕陷性黃土，特別是自重濕陷性黃土和填土場地，必須樹立“擠土成孔，重錘夯實(shí)”的理念，嚴(yán)禁采用鉆孔、挖孔等取土類成孔，避免設(shè)計(jì)和施工風(fēng)險(xiǎn)對于工程質(zhì)量造成的疊加隱患。