SDDC工法在大厚度填土、Ⅳ级(很严重)自重湿陷性黄土场地的高层建筑地基处理的应用

一、工程概况

高铁壹号•国美电器城位于三门峡高铁南站西侧，由4栋高层、3栋商业用房和地下车库组成，结构类型分别为剪力墙、框架，基础埋深-6.7m，要求处理后地基承载力高层建筑为440-480Kpa，商业用房和车库为220Kpa，地基处理方案为SDDC桩。

二、地质条件

本工程场地北侧为填土整平后场地，填土最深约31.5m，其余为黄土状粉土。最大自重湿陷深度41.5m，自重湿陷层厚39m，湿陷系数随深度的增加而减少，该场地湿陷类型为自重湿陷性黄土场地，湿陷等级为Ⅳ级(很严重)湿陷性黄土场地。地下水位大于70m，水位埋深大，可不考虑对施工的影响。

三、地基处理方案

由于本场地湿陷厚度达到41.5m，挤密桩设备无法达到处理深度，无法满足国家规范对湿陷性黄土场地剩余湿陷性的要求。因此采用SDDC（孔内深层强夯法）技术处理本工程地基，主楼采用1：6水泥土，商业及车库采用素土，以达到提高承载力，消除湿陷性，改善地基均匀性的目的。

四、地基处理设计参数

照本工程《岩土工程勘察报告》建议，1#、2#、3#、4#楼处理深度分别为39.5m、35.5m、30m、35m；商业A处理深度为13.3m-29.1m,商业B处理深度为13.3m-15.5m；商业C处理深度为15.5m；车库处理深度为13.3m-29.1m。

SDDC桩设计桩间距3.0m，排距2.598m，等三角型布置。

SDDC桩预成孔采用旋挖机，成孔深度39.5m，使用11吨夯锤，冲击成孔至设计深度，保证桩端密实和下部土体的加固。

水泥采用P.O.425普通硅酸盐水泥。

SDDC桩主楼位自桩顶标高以下20m，填料为1:6水泥土，其余为素土，要求处理后复合地基承载力不小于440Kpa（1#、2#楼）和480Kpa（3#、4#楼）。商业及车库填料为素土，要求处理后复合地基承载力不小于220Kpa。

五、SDDC桩施工

为保证处理深度范围内湿陷性消除，成孔采用旋挖机预成孔至设计要求深度，然后使用SDDC夯锤分层填料、分层夯实成桩。发挥SDDC夯锤夯击能量大、挤密效果好的特点，对呈硬塑-坚硬状态的天然地基进行强力挤密，形成高承载力的复合地基。

进场施工前，已经将现场回填用土作增湿处理，确保填料含水率符合最佳含水率要求。

进场水泥均提供出厂合格证、出厂证明，并要求提供3天、28天强度试验。水泥进场后取样送实验室做复试。

从施工情况看，采用相同施工工艺施工，回填土区吃料量相对原土区要大，耗时更长，含水率较原土区高，未出现孔壁坍塌情况，工程桩过程按照试桩工艺正常施工，未采取其他措施处理。

六、工程桩检测

由建设单位委托第三方资质单位进行检测。其中载荷试验由河南省杰翱地球物理工程检测有限公司测试，探井土样由河南省博瑞地质工程有限公司试验。

每栋楼进行3组载荷试验，其中桩体3个，桩间土3个，商业及车库按照桩数的1%比例确定。桩体使用压板直径1.8m，堆载5000KN；桩间土使用压板直径1.12m，堆载440Kpa。

人工探井取样按照处理深度要求，每延米取一土样，每栋楼位3个探井，商业及车库按照共布置探井15个。用以检测桩间土的挤密效果、湿陷性消除情况和处理后地基土的物理力学性能提高情况。

检测工作完成后，我方重新自桩体取样，做水泥土无侧限抗压强度试验。因水泥土桩桩体取样难度较大，及时间关系，取样仅在各组试桩9m以上进行，共计桩体取样6组18个样。

    七、地基处理效果评价

1、地基承载力

根据载荷试验数据， 1#楼工程桩桩体、桩间土载荷试验在5000KN和440Kpa荷载作用下，最终沉降分别为34.37mm、27.66mm，25.93mm、26.67mm，38.31mm、30.34mm。Q-S、P-S曲线、S-lgt曲线均平缓，未出现拐点和折线，说明在最大加载荷载下桩与桩间土均未出现破坏，满足处理后复合地基承载力特征值480Kpa，满足设计要求。

因检测期间正值三门峡雨季，第三组试桩检测坑挖好后被雨水浸泡，对试验数据也产生了影响，桩体和桩间土两个载荷试验总沉降量较其他两组稍大，但对整个检测数据和结论没有多大影响。

2、土工试验数据

人工探井取样第一组共取样38组，在500Kpa压力下湿陷系数均小于0.015，自重湿陷系数也小于0.015，由此判断第一组探井处理深度范围内湿陷性完全消除。34组土样干密度在1.7-1.94之间，3组试样干密度在1.66-1.69之间，1组试样干密度为1.52。整体挤密效果较为理想。36m处土样干密度较小，该位置含水率仅有8.8%，是造成土体挤密效果差的主要原因。经SDDC桩处理后， E_S0.4-.05=41.00-49.67共有19块土样，E_S0.4-.05=31.32-39.43共有13块土样，E_S0.4-.05=50.14以上共有3块土样，E_S0.4-.05=30.00以下共有3块土样，地基土层压缩模量较处理前有了较大的提高。

人工探井取样第二组共取样29组，在500Kpa压力下湿陷系数有26组均小于0.015，4组湿陷系数大于0.015，该位置自重湿陷系数也大于0.015，结合《地质勘察报告》，该位置为桩顶以下21m-24m原回填沟沟底，长期风干日晒使土体含水率8-9%，远低于最优含水率，造成该位置挤密效果未达到预期效果。由此判断第二组探井处理深度范围内除原沟4m外，其他部分湿陷性已消除。29组土样干密度20m填土在1.62-1.80之间，原天然地基干密度集中在1.24-1.45之间；原土试样干密度在1.47-1.61之间，此位置缺少地勘资料对比。因此填土区整体挤密效果较为理想，原土区相对干密度较小。经SDDC桩处理后， E_S0.4-.05=40.05-49.38共有7块土样，E_S0.4-.05=30.08-39.95共有12块土样，E_S0.4-.05=50.35以上共有4块土样，E_S0.4-.05=30.00以下共有6块土样，地基土层压缩模量较处理前有了较大的提高。

人工探井取样第三组共取样34组，在500Kpa压力下湿陷系数有3组试样大于0.015，其余31组试样湿陷性已经消除，自重湿陷系数也小于0.015，由此判断第三组试桩处理深度范围内除个别点外，湿陷性已经消除。34组土样干密度29组集中在1.5-1.6之间，5组试样干密度在1.5以下，对比原天然地基干密度1.2-1.4提高不少，整体挤密效果较为理想。经SDDC桩处理后， E_S0.4-.05=40.02-46.69共有12块土样，E_S0.4-.05=31.32-39.43共有14块土样，E_S0.4-.05=50.14以上共有1块土样，E_S0.4-.05=30.00以下共有7块土样，地基土层压缩模量较处理前有了较大的提高。

3、桩体抗压强度

桩体取样共六组18块，送实验室做无侧限抗压强度，根据试验数据，最小值为4.0MPa，最大值为9.3 MPa，各组试块平均抗压强度分别为4.9 MPa、5.3 MPa、5.1 MPa、6.1MPa、5.5 MPa、6.0 MPa，平均值5.48MPa。

本次抗压强度数据离散性较大，分析原因，主要是取样部位差异所致。SDDC桩通过夯锤反复夯实挤密水泥土，桩心部位强度较高，试验数据较高，桩边主要由填料侧向挤密形成，桩心至桩边逐渐减少。试桩桩体人工取样由于难度较大，采用机械剖桩取样，取样有些在桩心位置，有些在桩边位置，因此数据差异较大。但桩体整体抗压强度较高，满足材料强度要求。

八、检测结论

通过检测数据分析，经SDDC桩处理后，复合地基承载力达到480Kpa的设计要求，原Ⅳ级自重湿陷性黄土地基已经消除了湿陷性，地基土的物理力学性质有了明显的提高，满足设计要求。特别是对填土的处理效果超过预期，不仅干密度增大、湿陷性完全消除，而且压缩模量也有了大幅度提高，对控制地基沉降量，改善地基均匀性具有明显的效果。

由于三门峡地区未有水泥土桩用于高层的先例，虽然检测数据显示各项指标均能满足设计要求，为建筑安全考虑，设计、勘察建议在楼位桩间补挤密桩处理。

SDDC桩用于大厚度填土和Ⅳ级(很严重)自重湿陷性黄土场地的高层建筑，处理深度达到41.5m，在国内没有先例，施工难度和设备要求非常高，不容一丝马虎大意。施工过程中陕西省建筑基础工程公司高新分公司按照相关规范精心施工、科学组织、严格管理，从每一步细节入手，不放过任何疏漏，对有问题的部位不惜返工处理，体现了对工程质量负责的严谨态度，种种努力确保建筑结构安全。

    通过本工程的施工，使SDDC技术又迈上了一个新的台阶，发挥超压强、高动能、强挤密的特点，达到处理深度更深，承载力更高，经济效益更显著的目的。