米素婷1，周立新2，周虎鑫2，黄晓波3
（1．中国地震局地震预测重点实验室（中国地震局地震预测研究所），北京 100036；
2．空军工程设计研究局，北京 100068；3．北京泰斯特工程检测有限公司，北京 102600）
[摘要]孔内深层强夯法作为地基处理的一种方式，对其进行地基处理效果评价有着重要的意义。按照预定参数施工后，通过于密度、孔隙比、湿陷系数等室内试验和桩间土荷载试验、面波试验对比分析，桩间土地基承载力满足设计要求，地基土体在0~6．0m深度内处理效果较差，而在6.0~15．0m范围内处理效果良好。地基处理效果评价表明：改进成孔施工工艺，重新开展孔内深层强夯小区试验评价。
[关键词]地基；强夯；湿陷性黄土；效果评价；试验
[中圈分类号] TU472.3+1 [文章编号]1002-8498(2016)07-0089-03
1 工程概况
场地处于西北黄土高原，属大陆性半干旱季风气候区，区域地质稳定。区内冲沟发育，山体被冲沟切割成形状复杂的侵蚀剥蚀黄土梁峁地貌。山梁上覆盖有深厚的湿陷性黄土，沟谷底部多基岩出露。由于工程建设的需要，场地内需要进行“挖山填沟”的高填方工程，填方最大高度近30m。填方区坡面为湿陷性黄土(Q3eol)，具有自重湿陷性，湿陷性中等~强烈，湿陷等级Ⅱ~Ⅳ。
由于工程设计的需要，开展了地基处理试验段研究。孔内深层强夯作为地基处理的一种方案比选形式，在试验段内划分了试验小区开展试验。孔内深层强夯试验小区内湿陷性黄土厚15m，湿陷性中等~强烈，湿陷等级Ⅳ。地基处理设计要求为：处理深度范围内的黄土消除湿陷性，桩体密实度> 97%，桩间土承载力>150kPa。
2施工试验参数
孔内深层强夯法，简称DDC工法，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。孔内深层强夯为相关单位的专利技术，试验前确定原土基孔内深层强夯试验参数如下。
1)根据场地条件，孔内深层强夯小区共布桩点7个，桩心距3. 6m，呈正三角形布置。
2)孔深15. 0m，成孔方式为先采用洛阳铲打直径为60～70cm引孔至设计深度，然后采用10t夯锤冲击成孔，成孔直径1.3~1.4m。
3)每成一孔即进行分层填料夯实成桩，填料为2：8灰土，采用10t夯锤分层夯实夯扩成桩；每层填料3.0 m3，夯击次数为5次，夯锤落距为10. 0m，填料密实度≥97%。
4)填料夯实过程中，也对孔壁产生侧向压力，产生夯扩作用，成桩后桩径扩为2.0~2. 2m。
原地面孔内深层强夯试验施工工序为：清理场地→根据试验参数布设桩点→采用洛阳铲打引孔至设计深度-采用10t夯锤夯扩成孔→填料夯实→施工验收→进入下→道工序。
3桩体试验检测
取孔内深层强夯所用2:8灰土填料进行重型击实试验3组。取代表性1组绘制击实试验曲线如图1所示。
由图1可知孔内深层强夯填料最大干密度为1. 71g/cm3，最优含水率为12. 2%。孔内深层强夯施工完成后，沿桩身挖探井，采用环刀沿桩身每延米取样一点，进行桩体填料密实度检测，如表1所示。
由表1可知，桩身密实度均超过97%，满足设计要求。
4桩间土室内试验检测
在孔内深层强夯处理后地基上挖探井，取3根桩所呈正三角形形心处桩间土土样进行室内土工试验，对孔内深层强夯施工前后相同深度土样物理力学性质进行对比，以检测孔内深层强夯地基处理效果，以下主要针对土体干密度、孔隙比和湿陷系数进行对比。
1)干密度
整理和分析试验结果，绘制孔内深层强夯处理前后地基土体干密度对比曲线如图2所示。
由图2可以看出，经过孔内深层强夯处理，地基土体干密度在15. 0m深度范围内都有提高，但其中6. 0m以上深度范围内增长量明显不如6.0~15. 0m范围。根据试验结果统计，在6. 0m以上深度范围内，地基土体干密度提高百分率为12. 0%，而在6.0~ 15. 0m深度内地基土体干密度提高百分率为22.9%。
2)孔隙比
根据试验结果，绘制孔内深层强夯处理前后地基土体孔隙比对比曲线如图3所示。
如图3所示，经孔内深层强夯处理后地基在15. 0m深度范围内孔隙比都有所减小，但其中6.0m以上深度范围内减小量明显不如6.0~ 15. 0m范围。根据试验结果统计，在6. 0m以上深度范围内，地基土体孔隙比降低20. 7%，而在6.0~15. 0m深度内地基土体孔隙比降低32. 2%。
3)湿陷系数
根据试验结果，绘制孔内深层强夯处理前后地基土体湿陷系数对比曲线如图4所示。
由图4可以看出，经孔内深层强夯处理后地基土体湿陷系数有明显降低，但在6.0m深度范围以内土体湿陷系数>0.015，土体湿陷性未消除，而在6.0~ 15.0m范围内湿陷性完全消除。
综合孔内深层强夯处理前后地基土体物理力学性质指标及湿陷系数对比，本次孔内深层强夯地基处理试验，地基土体在0~6.0m深度内处理效果较差，而在6.0~ 15.0m范围内处理效果良好。整理试验结果分析如下。
1)根据试验数据，6.0m深度内局部未消除湿陷性地层含水量偏低，土层不易夯实，影响地基处理效果，消除湿陷性效果差。
2)地基处理效果较差部位在6.0m深度以内，原因为覆盖土层厚度小，夯击能量过大，导致表层土产生隆起效应，影响了桩间土挤密效果。
3)本次试验地基土体在0~6.0m深度内处理效果较差，建议如选用孔内深层强夯方法处理地基时，应改进成孔施工工艺，同时应调整桩心距，重新开展孔内深层强夯试验。
5桩间土现场试验检测
5.1 桩间土荷载试验
对于孔内深层强夯处理后的地基，对桩间土取一点进行地基承载力荷载试验。根据《孔内深层强夯法技术规程》CECS197: 2006规定：“孔内深层强夯法施工时，桩顶标高应高出设计标高0.5~1. 0m，施工完成后按设计要求挖凿至设计标高”。在本试验中，挖去表层1.0m厚度后，采用0.5m2的圆形承载板（承载板直径800mm），采用相对稳定法进行试验。试验p-s曲线如图5所示。
根据试验结果，试验最大加荷量为400kPa，试验未达到破坏，荷载试验p-s曲线在200kPa处出现明显拐点，故确定地基承载力特征值为200kPa。根据p-s曲线在200kPa时的累计沉降量为6. 38mm，计算得变形模量E。为18. 6MPa。
5.2桩间土面波检测
在孔内深层强夯处理地基小区试验前后对试验小区桩间位置进行了面波试验，根据试验前后波速变化来检测孔内深层强夯地基处理效果，并绘制前后波速对比频散曲线（见图6）。
由图6可看出，对于桩间位置，在6. 0m深度范围内处理前后地基波速变化不大；而在6.0~ 15. 0m深度范围内，波速增长明显，地基处理效果显著。对于桩间位置，在6. 0m深度范围内处理前后地基波速变化不大，而在6.0~ 15. 0m深度范围内，波速增长明显，地基处理效果显著。根据检测结果分析，强夯前后地基土体6. 0m深度内等效波速增长值为8.5m/s，6.0~ 15. 0m深度范围内增长为28. 9m/s。
6结语
1)孔内深层强夯法作为近年来新兴的地基处理方式，在采用前对其开展试验小区试验，进行地基处理效果评价有着重要意义。
2)按照预定参数施工后，通过干密度、孔隙比、湿陷系数等室内试验对比，地基土体在0~6. 0m深度内处理效果较差，而在6.0~ 15. 0m范围内处理效果良好。
3)综合分析，0~6. 0m深度内处理效果较差主要原因为：①局部地层含水量偏低，土层不易挤密实；②覆盖土层厚度小，夯击能量过大，导致表层土产生隆起效应，影响了桩间土挤密效果。
4)桩间土荷载试验表明，地基承载力特征值为200kPa，满足设计要求。
5)面波试验表明：在6. 0m深度范围内处理前后地基波速变化不大，处理效果一般；而在6.0~15. 0m深度范围内，波速增长明显，处理效果显著。
6)如选用孔内深层强夯方法处理地基时，应改进成孔施工工艺，同时应调整桩心距，重新开展孔内深层强夯小区试验。
