浅谈DDC桩

1《孔内深层强夯法》适用范围

(1) 《孔内深层强夯法》 (Down hole dynamic compaction简称DDC桩) 的出现填补了此项空白, 并以其选材范围广 (凡能填入孔内的无机固体材料如土、砂、石、碎砖瓦、灰土、工业废料、钢渣、混凝土块以及它们的混合物等均可使用) 、造价低 (比钢筋混凝土桩计算可节约造价20%～30%) 。

(2) 在2000年以前的试验开发应用中, 在华北、西北、中原、华东、东北、西南的各大城市, 先后完成了大型高耸, 150m～200m高烟囱、123m高冷却塔、10万m3油罐以及高层与民用建筑、火力发电厂、石油化工厂、污水处理厂等工业民用建筑, 高速公路, 大型粮库等“大厚度”、“杂填”、“湿陷”、“液化”、“软弱”、“膨胀”以及石料高填方、人防工事、垃圾场、地裂缝、地下水位以下饱和黄土 (粘土) 疑难地基处理, 约完成了385栋。应用的桩种有:碴土、灰土、素土、碎石、石料混土、钢筋混凝土桩, 消纳的垃圾约为282万m3, 为国家节约投资数亿多元人民币、钢材10万多吨、水泥30多万吨, 有效降低了建筑的开发成本。

(3) 在实际工程地基处理过程中, 均取得很好的效果。

1) 碴土桩。

(1) 桩基:fpk=1000kPa～1600kPa (西安田家湾国家粮库) 。

(2) 碴土桩复合地基:fspk=580kPa (贵阳) 。

2) 灰土桩:3∶7 (石灰∶土) 。

(1) 桩基:fpk>3000kPa (S=0.015D) (第四医大高层住宅楼) 。

(2) 复合地基:fspk>360kPa (西安航天六院) 。

3) 三合土桩:石灰+土+石料。

(1) 桩基:fpk>2000kPa (贵阳) 。

(2) 复合地基:fspk>980kPa (贵阳) 。

4) 碎石桩 (碎石混土桩) 。

(1) 桩基:fpk=1400kPa (北京燕山石化四个十万立方米油罐) 。

(2) 复合地基:fspk=6000kPa (北京燕山石化四个十万立方米油罐) 。

5) 素土桩。

(1) 桩体:无侧限抗压强=706kPa。

(2) 复合地基:fspk>200kPa。

6) 粉煤灰混土桩。

复合地基:fspk=1500kPa。

7) 砂桩。

8) 炉灰桩:力学性能同碴土桩。

9) 混合桩体:灰土与素土桩、混凝土与灰土桩。

以上桩种, 不但承载力高, 而且还可消除湿陷、液化、并可解决湿陷土摩阻力对桩的承载力的负荷, 同时可降低桩的设计长度, 实现了一种两用的设计机理。

2《孔内深层强夯法》的机理特征

(1) 孔内深层强夯法作用机理:它是把强夯重锤的重力通过自由落体, 转化为“高压强动能”, 瞬间潜入地基的孔道深层领域内, 对地基进行“高动能”、“高压强”、“强挤密”的冲、砸、挤、压的强夯。使地基孔内的填料受到超压强的动力固结及对桩周土得到强力的横向挤压。

(2) 使地基处理获得“串珠状”、“扩大头”、“地基刚度均匀”、“承载力高”的“复合地基”或“桩”, 从而实现了以“无机固体垃圾物”处理“各类”, “大厚度疑难地基”的目的。它的创造性就是在于将强夯重锤的重力转化为E=几千至几万个kN·m/m2“高压强动能”潜入“孔内”“深层”领域对“地基”、“桩”进行冲、砸、挤、压的高压强的动力固结。孔内、深层、强夯这三位一体的作用机理就是该方法的创造性所在。

3《孔内深层强夯法》的施工部署

(1) 在DDC桩施工过程中, 应按照由外及里, 同排间隔进行施工的原则从而达到“挤密、夯扩”的效果;一台钻机站在建筑物短方向的一侧, 另一台钻机站在建筑物短方向的另一侧;一台钻机由西向东, 另一台钻机由东向西;从建筑物长方向单排单号开始钻孔。每个钻机后跟随两、三台夯机夯孔。

(2) 待单排单号施工完后, 依据以上原则开始双排单号的施工。

(3) 待双排单号施工完后, 依据以上原则开始单排双号的施工。

(4) 待单排双号施工完后, 依据以上原则开始双排双号的施工。

4《孔内深层强夯法》的施工工艺

5《孔内深层强夯法》的施工质量控制

5.1施工桩位放线, 放线前依据设计图纸进行现场抄平, 当场地平整度达到要求后, 再根据图纸进行控制点布设, 桩位施工放样, 桩孔偏差不大于桩间距的5%。桩位应一次性放完, 用10cm～15cm深白灰眼定位。

(2) 根据场地情况和现场机械布置, 采用的施工顺序应先外排后里排, 隔排隔位跳打进行施工, 避免因震动挤压导致相邻孔产生缩孔或坍孔。当地基含水率过大时, 或击扩成孔缩径时, 采用螺旋钻二次成孔。

(3) 成孔机械就位, 对准桩点, 使机械平稳偏差不小于50mm;严格控制螺旋钻机的垂直度, 垂直度偏差应小于1.5%。

(4) 填料量的配合比严格按照图纸要求, 下料量必须同试桩下料量相当, 各夯实机设专人负责成桩质量检查。

(5) 认真填写成孔、成桩施工记录, 并随时抽查桩体质量, 对施工中存在问题及时解决。

6《孔内深层强夯法》处理效果

6.1 地基承载力提高显著

由于该技术具有超压强、强挤密的效果, 地基处理承载力提高的效果显著, 它的承载力可根据设计需要而定。一般碴土桩fk=1000kpa～1800kpa, 灰土桩fk=3000kpa复合地基fk=200kpa～1000kpa, 土桩无侧限抗压强度可达800kpa～1200kpa, 为原天然地基的3～9倍。

6.2 地基加固处理深度大且均匀

一般处理深度为20m左右, 深度可达30m多米, 而且上下均匀, 持力层范围内的地基土层都可以加固, 深层的软弱下卧层也可加固, 而且显著地改善土性。

6.3 成桩直径大, 挤密加固范围大, 桩呈扩大头+串珠状

在超压强冲击挤压下, 桩径一般可达550mm～3000mm, 在松软土层中, 具有更大的侧向挤密效应。在分层土中, 桩体呈串珠状, 桩间土呈“咬合”和“抱紧”的强挤密现象。采用粗粒体作加固料时, 桩体也是地基的排水通道, 有利于饱和土地基的排水固结。同时也可将加固区范围内的土中水排挤到加固区以外的土体中去。改善地基土性, 加固影响范围大。

摘要：DDC桩的出现给城市建设和环境治理带来了意想不到的惊喜, 但目前由于DDC桩尚属专利产品, DDC桩的适用范围、成桩机理、施工工艺、质量控制、处理效果等相关资料缺乏。本文主要对笔者施工的西安航天六院五期住宅及陕师大新校区住宅楼共十栋小高层经验进行粗略的综述。

关键词：DDC桩机理,施工工艺,质量控制,处理效果