温江红

1 简介

孔内深层强夯法(简称DDC法)是一种深层地基处理方法。该方法先成孔至预定深度，然后自下而上分层填料强夯或边填料边强夯，形成高承载力的密实桩体和强力挤密的桩间土。DDC法处理地基的深度一般不宜大于30 m，承载力可达到600 kPa;并且具有很大的适用性，可用于素填土、杂填土、砂土、粉土、粘性土、湿陷性黄土、淤泥质土等地基处理。

在实际施工过程中单一成孔工艺在深厚湿陷性黄土中处理效果不佳。当采用重锤夯扩成孔工艺时受夯击能局限处理深度有限;而采用机械掏孔成孔时虽然处理深度较深，但浅层桩间土挤密效果不好。本文结合两种工艺优点合二为一，用于同一工程地基处理中，取得了较好的效果。

2 工程概况

太原市东山某小区住宅地上24层，地下1层，结构总高度73.65 m，剪力墙结构，基础为筏板基础。根据地质勘察报告:本工程场地地势东高西低，具Ⅲ级湿陷。湿陷土层为第②层，③层，湿陷土层深度约为3.3 m～22 m。

3 地基处理方案及参数设计

初步设计:孔内深层强夯桩桩径400，正三角形布桩，桩距1.05 m，有效桩长18 m，桩端持力层为第④层粉土层，要求有效的桩长深度内场地土湿陷全部消除，单桩承载力特征值不小于310 kN。

4 复合地基试桩实验

4.1 试桩布置

为验证地基处理方案的合理性和可靠性，检验复合地基设计和施工参数，为工程桩设计提供科学依据，在初步设计的基础上进行了两组试桩实验。实验目的:1)评价桩间土湿陷性;2)测定桩间土挤密系数;3)量测桩体直径。

第一组试桩，桩长19.5 m，桩间距1.05 m;第二组试桩，桩长19.5 m，桩间距1.20 m，每组试桩均10根。采用机械洛阳铲掏孔，孔径400mm，孔内填料为1∶3水泥土，每填入一定量的水泥土后，用重量为2.5 t的夯锤夯击6次，夯锤落距为3.0 m。

对第一、二组试桩进行了检测，布置探井2个:T1(第一组试桩区)，T2(第二组试桩区)。探井采用人工挖掘，人工刻取桩间土不扰动样，取样位置位于3根桩围成的三角形形心，自打桩地表下 1.1 m 开始，取样间隔1.0 m，另在 T1 探井3.0 m，10.0 m，17.0 m取桩间土扰动样，所有不扰动土样均进行了常规试验，另进行了双线法压缩试验，基底标高下10.0 m以内最大加载压力为400 kPa，10.0 m以下最大加载压力为600 kPa;扰动样进行了轻型击实试验。

4.2 检测数据分析评价

根据探井描述并结合土工试验成果，将试桩处地基分为如下3层:第①层湿陷性粉土:黄褐色，含菌丝、姜结石等，含水率介于8.9%～17.4%，层底埋深 6.4 m ～9.3 m。第②层湿陷性粉质粘土:红褐色，含菌丝、姜结石等，含水率介于16.1%～19.3%，层底埋深8.6 m～11.2 m。第③层湿陷性粉土:黄褐色，含菌丝、姜结石等，含水率介于13.3%～17.9%，该底本次检测未穿透。根据土工试验成果，桩间土的湿陷程度:第①层为中等～强烈;第②层为中等;第③层为轻微～中等。

4.2.1 桩间土湿陷性评价

T1探井第①层湿陷量的计算值为492mm，占总湿陷量计算值的55.1%，T2探井第①层湿陷量的计算值为480mm，占总湿陷量计算值的73.1%。根据计算结果，桩间土湿陷类型为非自重，湿陷等级为Ⅱ(中等)。

4.2.2 桩间土挤密系数

根据实测，T1探井的平均挤密系数随深度不同为0.8～0.87，T2 探井的平均挤密系数随深度不同为 0.79 ～0.87。

4.2.3 桩体直径

根据实测，桩直径随深度不同自上而下为470mm～560mm。

4.2.4 T1，T2探井桩间土含水率

根据实测，T1探井的含水率为13.6～16.6，T2探井的含水率为 15.0 ～17.9。

根据以上数据分析:第①层地基土湿陷性强，应作为重点处理对象;T2探井处处理深度内含水率普遍大于T1探井处，使虽然T2探井处桩间距大但湿陷量的计算值反而小得以合理解释。桩间土湿陷类型为非自重，湿陷等级为Ⅱ(中等)。为消除湿陷性将桩间距调整为0.9 m，加大夯锤锤击数及夯锤落距。

5 工程桩设计与复合地基检测

5.1 工程桩设计

根据试桩实验的数据结果将地基处理方案更改为:孔内深层强夯桩桩径400，正三角形布桩，桩距0.9 m，有效桩长18 m，桩端持力层为第④层粉土层;孔内填料为水泥土:7.0 m以上水泥:土为 1∶3，以下为 1∶5;要求 8.0 m 以上为重锤夯扩成孔，8.0 m 以下方可采用机械掏孔。要求复合地基承载力不小于360 kPa，桩身水泥土强度不小于4.0MPa。

5.2 复合地基检测

工程桩施工完毕后，为检测经DDC法处理后的复合地基是否满足设计要求，进行了复合地基承载力特征值、桩间土湿陷性评价和桩身水泥土强度的检测。

经检测:1)复合地基承载力特征值为446 kPa，达到设计要求。2)桩间土湿陷性已消除。3)第①层粉土桩间土的最小挤密系数介于0.91～0.97之间，第②层粉质粘土桩间土的最小挤密系数介于0.90～0.94之间，第③层粉土桩间土的最小挤密系数0.88，达到 GB 50025-2004湿陷性黄土地区建筑规范第6.4.4条要求。4)水泥土桩芯试件抗压强度为4.6MPa～10.0MPa之间，达到设计要求。

5.3 沉降观测

本工程从2010年10月15日开始观测至2011年5月11日施工至23层(主体24层)，总沉降量最大值为8.9mm，最小值为7.7mm，满足规范要求。沉降观测记录见表1。

表1 沉降观测记录

6 结语

本工程成功实施，为我国黄土地区中在深厚湿陷性黄土层上施工高层建筑及类似重载项目提供了很好的借鉴作用。采用两阶段成孔工艺DDC法有以下优点:1)处理深度不受限制。常见高层建筑多为甲类建筑，规范要求全部消除地基湿陷性，两阶段成孔工艺DDC法中深层成孔采用机械掏孔，突破了重锤夯扩工艺对处理深度的限制。对设备能力要求不高(机械洛阳铲即可)，可穿透全部湿陷土层，不留隐患。2)沿桩长范围内消除湿陷效果明显。两阶段成孔工艺DDC法中浅层成孔采用重锤夯扩后，利用成孔的挤密性和成桩的挤密性，很好的消除了浅层土体的湿陷性(当采用全长均为机械掏孔施工工艺时，由于浅层部分夯锤行程短，夯击能小，加之表层土体含水率低，很难完全消除浅层土体的湿陷性)。3)复合地基承载力提高明显。浅层成孔采用重锤夯扩后由于不取土进行填料强夯，成桩后桩体直径较小，深层成孔采用机械掏孔先取土后进行填料强夯，成桩后桩体直径较大。结合上述特点，通过调整填料水泥土配合比:浅层采用1∶3配合比水泥土，深层采用1∶5配合比水泥土，保证桩体变径处及桩长范围内桩身强度与桩承载力匹配，沿桩全长均能很好传力，从而保证了复合地基承载力提高。4)复合地基压缩模量小，建筑物沉降变形较小。使得在湿陷性黄土上利用复合地基盖更高的高层建筑成为可能。5)经济社会效益明显。相比在湿陷性黄土地区高层建筑中常用的钢筋混凝土灌注桩，本文所用两阶段成孔工艺DDC法作用机理不同:DDC法通过挤密消除土体湿陷性和增设竖向加筋体，改良土体，变废为宝，桩长较短，复合地基承载力提高明显;而灌注桩由于必须要有一定长度桩长平衡湿陷土层段负摩阻力，桩长会很长，桩基部分造价远高于DDC法。同时DDC法设备简便，成桩速度快，可缩短施工周期。6)结合本工程经验，建议类似场地中采用两阶段成孔工艺DDC法试桩时，宜采用正三角形布桩，桩距根据湿陷等级取0.9 m～1.1 m之间，水泥土配合比:浅层采用 1∶3，深层采用 1∶5。

［1］ GB 50025-2004，湿陷性黄土地区建筑规范［S］.

［2］ JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范［S］.

［3］ CECS 197∶2006，孔内深层强夯法技术规程［S］.

［4］ GB/T 50123-1999，土工试验方法标准［S］.