榮磊 RONG Lei

（寧夏水利水電工程局有限公司，銀川 750001）

0 引言

西北地區(qū)有大面積的黃土，寧夏南部地區(qū)黃土覆蓋層厚度20～100m，天然狀態(tài)下的黃土具有較高的強度和壓縮性，但遇水后其強度迅速降低，明顯的沉降，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，這是黃土的特性濕陷性。地基的沉降對工程造成不同程度的破壞及損失，因此對濕陷性黃土地區(qū)地基的處理顯得尤為重要。

寧夏水利水電工程局有限公司承建的清水河流域城鄉(xiāng)供水工程（水工部分）二標(biāo)段6#調(diào)蓄水池工程位于已建海興水廠東北方向的溝道中，距離約700m。場地屬于黃土丘陵地貌單元，周圍均為林地，場地被第四系黃土層所覆蓋，地形北、西、南高東低，呈簸箕狀，地面高程在1580.0～1690.0m之間。蓄水池處于荒地區(qū)常年干旱，植被覆蓋率較差，屬于典型的干旱少雨區(qū)。該水池處于濕陷性黃土區(qū)域，地基的處理顯得尤為重要，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟方案的對比，選擇孔內(nèi)深層強夯法（SDDC樁）進行處理濕陷性黃土。SDDC樁是先按設(shè)計的深度旋挖成孔，然后自下而上分層填料，并砸夯處理，形成具有高承載力的強力擠密的樁間土及密實樁體。

1 工程概況

寧夏水利水電工程局有限公司承建的清水河流域城鄉(xiāng)供水工程（水工部分）二標(biāo)段6#調(diào)蓄水池（2萬m）位于寧夏中衛(wèi)市海原縣海興開發(fā)區(qū)已建海興水廠東北方向。場地黃土層濕陷厚度大于40m，局部濕陷厚度35.0～40m，為Ⅳ級自重（很嚴(yán)重）濕陷性場地，濕陷量1399.2～2185.2mm，自重濕陷量1728.7～2838.4mm。（表1）

表1 蓄水池現(xiàn)有地基濕陷量統(tǒng)計表

2 SDDC樁設(shè)計參數(shù)及土料補水設(shè)計

2.1 SDDC樁設(shè)計參數(shù)

針對6#調(diào)蓄水池地基處理，經(jīng)過驗算分析，SDDC樁設(shè)計樁長26m，設(shè)計樁徑1600mm，樁與樁之間間距2800mm，樁孔按等邊三角形布置，每個樁外圍等距離布置6個注水孔，超出構(gòu)筑物基礎(chǔ)邊寬度為10.1m（10.2m）。基礎(chǔ)處理總面積7280m（112m×65m），共布設(shè)SDDC樁1035根。

設(shè)計要求樁體壓實系數(shù)≧0.97，樁間上的平均擠密系數(shù)≧0.93，處理后的地基承載力特征值fspk≧180kPa。樁體材料就地取用蓄水池基坑開挖土，土中有機質(zhì)含量不應(yīng)超過5%。如圖1、圖2所示。

圖1 SDDC樁孔布置圖

圖2 砂樁注水孔布置圖

2.2 土料補水設(shè)計

本施工區(qū)域天然含水率為2.7%～15.4%，平均含水率8.87%。依據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）第7.5.3條要求，“成孔時，地基土宜接近最優(yōu)（或塑限）含水量，當(dāng)土的含水量低于12%時，宜對擬處理范圍內(nèi)的土層進行增濕”；依據(jù)《孔內(nèi)深層強夯法技術(shù)規(guī)程》（CECS 197:2006）第4.1.9條“樁內(nèi)填料、最優(yōu)含水率應(yīng)通過試驗確定”；施工圖紙要求“施工前，應(yīng)對處理范圍內(nèi)的地基土的當(dāng)前含水量進行取樣測定。當(dāng)?shù)鼗梁拷咏顑?yōu)含水量時，可以直接進行SDDC樁工程施工。若含水量不符合施工要求，應(yīng)先進行土體增濕作業(yè)，待其達到所需的含水率要求后，再進行SDDC樁施工”。施工前將地基土取樣送檢進行土料擊實試驗，擊實試驗得出的土料最優(yōu)含水率為14.5%。

綜上所述，在地基處理前必須對樁間土和樁體填料進行補水制備。地基土增濕補水采用鉆孔砂樁加地表筑畦的方式進行。地表水畦每畦范圍不超過50m，畦埂高40cm。深層補水浸水孔孔徑110mm，孔內(nèi)灌入人工級配砂礫料（混合料配合比例是1～3cm碎石：水洗砂=7:3），孔間距1.6m，等邊三角形布置，孔深11m；補水期間保持明水高于筑畦地面，采用水管向其內(nèi)注水（其中補給水源來自海興水廠中清水池，通過小型水泵連接大約600m DN50mmPE水管至6#蓄水池SDDC擠密樁試驗區(qū)域），在水管出水口位置安裝小型水表精確控制注水量。注水過程中要注意控制水流大小，防止水流過大對地面沖刷破壞。注水應(yīng)分次進行，每次均應(yīng)注滿至試驗區(qū)域地面高30cm，并做好注水量記錄，水滲完后進行二次注水，如此反復(fù)、分次注水，待累計注水量達到計算出的理論注水量后停止注水。待檢測土層中含水率接近最優(yōu)含水率（約4～10d）后，方可進行SDDC樁的施工。經(jīng)估算注水孔約2023眼，注水量約為12783.21m。土料增濕補水后，含水率是否符合最優(yōu)含水率上下浮動2%范圍要求（因考慮土料水分損耗，補水時比最優(yōu)含水量多6%的水）是重點。

樁體填料補水制備在規(guī)劃的土料制備長進行，采用筑畦泡水，挖掘機對泡水土料進行三遍摻拌后進行燜制。土料需燜制一段時間（7～15天），采用洛陽鏟打孔檢測其含水率，自上而下均勻且達到最優(yōu)含水率±2%后，采用裝載機裝車、自卸汽車?yán)\到SDDC樁作業(yè)面進行樁體夯填作業(yè)。

3 工藝原理、特點及主要施工工藝

3.1 工藝原理

先利用旋挖鉆機鉆進取土成孔或強夯重錘自由下落沖擊成孔至預(yù)定深度，形成樁體填料的孔道，然后分段向孔內(nèi)回填樁體材料，同時采用自由下落的重錘對孔內(nèi)填料進行高動能、超壓強、強擠密的強夯作業(yè)，使孔內(nèi)的填料在沿豎向壓密固結(jié)的同時對樁周土進行橫向的強力擠密加固，直至形成具有高承載力的密實樁體以及強力擠密的樁間土，形成的具有一定承載力的地基。

3.2 工藝特點

拓寬了濕陷性黃土地區(qū)建筑物選址范圍；“夯錘自重大、提升高度大、沖擊能量大”，成樁直徑大，處理深度大；樁間距大，總樁數(shù)少，施工周期短；樁體和樁間土密實度高，復(fù)合地基承載力高；對樁體材料要求較低，易于“就地取材”，保護環(huán)境，節(jié)約成本。

3.3 成孔、成樁順序

成孔時采用隔列、隔行、間隔跳打成孔的方式，為了防止鄰近的樁孔成樁時被擠塌孔。四遍成孔、成樁，其示意如圖3所示：（○為第一遍，⊙為第二遍，◎為第三遍，●為第四遍）。

圖3 成孔、成樁示意圖

3.4 旋挖鉆孔

旋挖鉆機就位時，不發(fā)生傾斜、位移，必須保持平穩(wěn)，為保證準(zhǔn)確控制成孔的深度，必須在機架上做出控制的標(biāo)尺，以便于在施工過程中進行觀測、記錄。調(diào)直機架及鉆桿，對好已確定的孔位，開機并鉆進、出土，直至達到成孔深度后停鉆、提鉆。

3.5 夯填成樁

所需土方用裝載機運至施工現(xiàn)場，使用小型裝載機向孔內(nèi)均勻填料，每層填料宜控制在2～3m（填料量可根據(jù)不同項目、不同地質(zhì)進行調(diào)整），填筑高空在1～1.5m之間。

夯填之前，應(yīng)首先對樁孔的孔底進行空夯，保證提錘過程中的回落得到充分夯實，并且達到樁端形成擴大頭效果，夯擊次數(shù)一般為3次。

強夯機成樁過程中，應(yīng)將夯錘對準(zhǔn)樁孔的中心，機身應(yīng)保持平穩(wěn)，門架應(yīng)牢靠，提錘的高度、落距以及擊數(shù)必須要符合施工工藝標(biāo)準(zhǔn)，充分發(fā)揮夯錘自由落體，以超壓強的沖、砸、擠、壓效果，嚴(yán)禁偏錘施工，確保工藝要求。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟效益分析

由表2對比分析可知，6#蓄水池地基處理原設(shè)計為現(xiàn)澆鋼筋混凝土灌注樁，處理地基消除濕陷性黃土需要826.84萬元，通過方案的對比分析，最終引進新工藝SDDC樁處理地基消除濕陷性黃土，并達到設(shè)計要求，引進的SDDC樁需要440.01萬元，可節(jié)約成本386.83萬元。

表2 鋼筋混凝土灌注樁與SDDC樁分析表

4.2 社會效益分析

濕陷性黃土地基的處理方法孔內(nèi)深層強夯處理，與其他地基處理方法相比，其超壓強、高動能以及強擠密的效果不僅能夠明顯消除黃土的濕陷性，而且能夠提高地基承載力，可有效縮短地基處理的時間，從而縮短項目建設(shè)周期，可將濕陷性黃土變廢為寶，濕陷性黃土地基孔內(nèi)深層強夯處理尤其特別適用于深厚濕陷性黃土的處理。該技術(shù)施工操作便捷，施工處理后的地基效果好，具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。

5 結(jié)論

6號蓄水池基礎(chǔ)采用孔內(nèi)深層強夯（SDDC樁）處理完成后，隨機選取6根SDDC樁對樁體和樁間土進行檢測。每根樁從設(shè)計樁頂?shù)綐兜走M行分層取樣，取樣高度間隔1.0m，每根樁取土樣25塊。經(jīng)檢測得出以下結(jié)論：樁體平均壓實系數(shù)為0.99，樁間土的平均擠密系數(shù)為0.95，地基承載力達到250kPa；通過對樁間土和樁體土進行室內(nèi)壓縮試驗，試驗結(jié)果顯示處理后的地基土的樁體平均自重濕陷系數(shù)為0.0045，樁間土平均自重濕陷系數(shù)為0.0013。經(jīng)試驗檢測6號蓄水池基礎(chǔ)的濕陷性全部消除，滿足施工條件，達到了設(shè)計的要求。

孔內(nèi)深層超強夯法（SDDC樁）通過擠密作用，從而降低樁間土的孔隙比，充分利用了樁間土的承載力，從而提高了復(fù)合地基的承載力，而且孔內(nèi)深層超強夯法具有施工質(zhì)量容易控制，設(shè)備簡便等特點，同時本工程填筑料采用基坑開挖土，就地取材，既節(jié)能環(huán)保又節(jié)約成本。

實踐證明，孔內(nèi)深層超強夯法（SDDC樁）在處理Ⅳ級自重濕陷性黃土對工程建設(shè)不利的地質(zhì)條件時充分發(fā)揮了優(yōu)良性能、質(zhì)量可靠、性價比高的顯著優(yōu)勢，為原位土體的充分利用提供了可靠的地基處理方法，拓寬了工程建設(shè)選址的范圍。