孔内深层强夯桩(DDC桩)加固机理探讨

建筑技术开发地基与基础 第48卷第4期Building Technology Development Foundation and Basement 2021 年2月孔内深层强夯粧（D D C桩）加固机理探讨
姚成刚
(云南机场建设发展有限公司，昆明650200)
[摘要]孔内深层强夯法（DDC桩）技术作为一项新型地基处理技术，近年来在许多地区和工程中得到较好应用。

通过工 程实践，简要介绍DDC桩加固效应和加固效应分析。

[关键词]孔内深层强夯法（DDC桩）；加固效应：强夯挤密；冲击效应；动应力
[中图分类号]TU473.1 [文献标志码]A[文章编号]1001-523X (2021) 04~0159-03
Discussion on Reinforcement Mechanism of Deep Dynamic
Compaction Pile ( DDC Pile ) in Hole
Yao Cheng-gang
[Abstract ]As a new foundation treatment technology,DDC pile has been widely used in many areas and projects in recent years. Through engineering practice*this paper briefly introduces the reinforcement effect and reinforcement effect analysis of DDC pile.
[Keywords ]in hole deep dynamic compaction method(DDC pile) ；reinforcement effect；dynamic compaction compaction；impact effect；dynamic stress
孔内深层强夯DDC粧地基处理技术始于90年代，经过
多年发展已形成一项相对较成熟的地基处理技术。

孔内深层
强夯DDC桩地基处理因成孔方式和孔内填料不同，加固效应
和施工工艺也存在一些差异。

在重庆武隆民用机场飞行区道槽和边坡区原地面处理工程
实践中，孔内深层强夯（DDC桩）选用桩径为1.8m,桩距5.0m，
桩深15m，桩孔填料采用二次破碎微风化硬质岩碎石料，碎
石料最大粒径不大于成孔直径的0.2倍，含泥量不超过5%。

项
目DDC粧（孔内深层强夯粧）设计参数见表1。

表1地基DDC桩（孔内深层强夯桩）设计参数
分区成孔直
径/m m
桩长/m
桩间距/
m
布置方式
夯后桩
径/m m
单击夯能/
(k N■m)
成孔
方式
边坡区1200穿透粉质
粘土层
3.5 〜5.0等边三角形彡 1800^ 1000旋挖
道槽区1200>15 5.0等边三角形彡 1800彡 1000旋挖项目DDC桩平面布置及剖面，如图1、图2所示。

施工采用隔行隔列、间隔跳打的方法四遍成孔、成粧进 行施工，桩孔成孔采用长螺旋钻机旋挖成孔，深层强夯采用 强夯机（配纺锤形夯锤）分层强夯施工工艺。

经工程实践，对采用二次破碎微风化硬质岩作为填料进行 孔内深层强夯DDC粧地基处理施工作用机理、施工工艺、方 法有了更进一步的认识。

另外，工程中采用挖方区二次破碎 微风化硬质岩作为填料，充分利用现场开挖的弃方材料，减 少了弃方外运，减小了弃方倾倒的环境污染，降低了工程成本。

收稿日期：2020-07-21
作者简介：姚成刚（1975—)，男，云南昆明人，高级工程师，主要研究 方向为工程全过程管理、工程技术。

i:工格栅（如有）
因此，利用开挖弃方，对于就地取材处理软弱地基有一定的 推广实用价值。

1孔内深层强夯DDC桩地基加固机理
孔内深层强夯法是通过纺锤状夯锤自由下落对桩孔内填 料进行锤击、冲击，经锤击、冲击高动能、强挤密作用，对 不良土体结构和土层进行加固处理，使地基土体结构达到整 体刚度均匀，且显著提高地基土体承载力和抗变形模量的一 种地基加固处理技术措施。

加固机理：夯锤对孔内填料冲击效应、填料对侧向基土 的挤密效应、填料冲扩挤密效应及嵌入作用、排水固结、复 合地基作用等。

2加固机理分析
2.1夯锤冲击效应
通过夯锤往复自上而下锤击作用，势能转化为动能、动 能转化为冲击能量：经反复锤击荷载作用，巨大的冲击能量 在加固地层中产生很大的冲击振动波与动应力，使土体的孔 隙压缩减小，土体密实度提高。

随成孔的深度加深和往复锤击、冲击次数增加，夯击能量在加固地层中不断累积形成动应力、振动波叠加效应，使有效作用影响区域及深度内的基土和填 料逐步嵌入混合，改善了土体结构，有效提高了土体密实度、强度、抗变形模量、均匀度和抗压缩性能。

孔内深层强夯法对土体的加固宏观作用主要通过土体参 数变化、柱锤锤击、冲击应力作用分布情况反映；微观作用 主要通过土颗粒骨架重新分布排列、土的结构变化调整反映。

2.1.1宏观作用效应
孔内深层强夯法在夯锤自由下落过程中产生单位夯击能
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第48卷第4期2021年2月
地基与基础
Foundation and Basement
建筑技术开发
Building Technology Development
和冲击动应力。

因加固土体的极限承载力有限，故在冲击动 应力作用下，使土体发生较大压缩变形和冲切破坏，使粧端 土被夯击、冲击压实；通过纺锤形夯锤锤击填料，填料对桩 侧产生侧向挤压，使挤压影响区域桩间土被夯实挤密和被冲 切破坏。

处理前土体干密度：灼。

=-^
V
〇-m.^0处理后土体干密度：_ v-Av_
在夯锤击实冲击效应作用下，桩底锤击区域在击实冲击
作用下产生对基底的冲击压力，通过对基底土层和填料往复 连续锤击冲击，土层内产生持续的振动波和强烈的冲击波，在基底的冲击力作用下，向下产生应力扩散强化效应，使基 底土体结构密实。

内部填料在受到竖向击实冲击后，锤侧面 法向水平分力通过填料向桩孔侧壁传递，发生侧向挤压作用，使粧孔侧壁土体产生侧向压缩变形和侧向应力扩散；因项目 采用孔内分层强夯施工工艺，对粧身侧向土体的作用也是分 层发生侧向压缩变形，应力扩散强化效应也分层作用于桩身 侧向土体，从而使桩间土体产生动力密实、动力固结。

宏观 作用效应如图3所示。

图3宏观作用效应示意
(a)未填料前锤出荷载传递；（b)未填料前锤出荷载传递
/>,一冲击荷载，侧向挤压荷载
2.1.2微观作用效应
受往复夯锤击实冲击作用，产生的冲击振动波与动应力 通过锤底、锤侧与土体、填料接触面，依次向粧底、桩周、桩间土体扩散传速，并在土体内部产生大幅高频振动，振动 和动应力影响范围土微观结构进行调整，即土颗粒形态、排列、孔隙特性和接触状态等微观结构发生结构性调整。

随夯击次 数的增加，夯实动能、动应力通过高频振动传递，土颗粒发 生移动、错位，土体结构出现持续的结构调整和聚合，经不 断的土颗粒聚合、重排、联结和胶结，使地基土体结构更加 紧密，土体工程力学性质得到根本改善。

同时，土的孔隙比、孔隙率急剧减少，土颗粒接触面重新分布，面积增大，土体 层理和构造变得更趋匀质，从而改善了差异沉降性能。

通过孔内深层强夯地基处理，土颗粒重新进行聚合、排列、联结和胶结，土体结构、构造层理发生较大调整，使土的孔 隙比、孔隙率减小，压缩模量、粘聚力及内摩擦角增大。

因此,孔内深层强夯法能有效加固地基，提高复合地基的承载力及 强度。

2.2侧向挤密作用
纺锤形夯锤强夯，夯锤竖向击实孔内填料，填料部分向 下击实击入坑底，部分上翻。

向下击入坑底填料并扩散动应力，对下部粧周土体形成应力扩散挤压作用，上翻填料在纺锤形 夯锤侧面法向水平分力作用下，对桩周土体形成挤压作用，挤压应力向粧周土体扩散，使桩周土体经历挤密过程；同时，通过反复冲击挤压应力传递产生水平高频振动，水平与竖向 夯实高频振动形成效应叠加，使粧内填料高度范围桩间土体 结构重新排列、聚合。

通过提高侧向挤密和高频振动效应作用，不断提高孔内深层强夯法的挤密效果。

孔内深层强夯法的挤密效果，可通过现场土工取样试验 测定孔内深层强夯前土体干密度（p d。

）及孔内深层强夯挤密 后土体干密度（pd),计算桩间土的平均挤密系数，用平均挤 密系数评价挤密作用效应。

计算公式如下。

平均挤密系数：
式中：v为原土体积，A v为土体体积变化量，瓦,为桩间 土的平均干密度;为桩间土的最大干密度。

对于重要工程，挤密系数不宜小于0.93，一般工程不应小于0.9。

2.3填料二次挤密及嵌入效应
孔内深层强夯法在孔内进行填料后进行强夯施工，纺锤 形落锤下落冲击坑底填料，冲击动能、动应力通过落锤锥面 与坑底己夯实填料接触向桩段下部传递和扩散，对下部桩周 土体形成应力扩散和挤压作用。

填料持续填入进行孔内深层 强夯，落锤击实填料，在落锤锥面法向水平应力作用下，锥 面有效高度作用区段填料向侧面发生侧向挤密及嵌入作用。

重庆武隆民用机场飞行区道槽和边坡区原地面处理孔内深 层强夯（DDC桩），成孔直径为1800mm,经过孔内深层强夯 法地基加固施工，成粧直径达到2200mm,挤密及嵌入作用显 著。

挤密和嵌入作用如图4所示。

桩身
填料嵌人区
桩周挤密区
图4孔内深层强夯填料挤密区及嵌入效应示意
因此，采用孔内深层强夯法加固不均匀地基土时，若土 体孔隙率较大，在该层土区域成桩直径就较大；若土层孔隙 率较小，在该层土区域成桩直径就较小。

在孔内深层强夯法 加固孔隙率较大土层中，粗骨料会被大量挤入和嵌入，桩身、粧间土形成紧密接触和嵌入咬合的共同受力整体。

挤密嵌入 加固效果也与土体受到的冲击动应力、冲击动能大小密不可 分，冲击动应力、冲击动能越大，挤密嵌入加固效果越显著，粧间土嵌入咬合、密切接触更紧密。

2.4排水固结
孔内深层强夯产生的冲击波与动应力，在落锤锤击接触 孔底和填料过程中向粧间土体传递冲击波与动应力，在往复 锤击作用下，冲击波与动应力发生叠加效应，土体内产生高 频振动，造成影响区域土体内产生土体裂隙。

土体裂隙的进 一步扩散和发展，使土体存在的蜂窝结构、絮状结构发生破坏，桩间土发生沉降，土体结构发生调整；土体蜂窝结构、絮状 结构内的封闭气泡、孔隙气体和孔隙水逸出，土体内孔隙水 在强夯作用下经地面裂隙和粧侧裂隙排出，加快土体排水固 结。

2.5复合地基作用
孔内深层强夯采用旋挖成孔，夯锤对孔底地基和桩孔填 料进行强夯击实，经孔内填料进行二次夯击，形成有较高粧 身强度的桩体：在强夯冲击波与动应力作用下，土体内产生 高频振动。

在高频振动、动应力和侧向挤密、嵌入作用下，粧间土体发生土体排水固结、结构调整和颗粒重排，桩间土 体聚合、联结，土颗粒排列和接触更紧密；挤密、嵌入使桩、粧间土发生部分融合，土体匀质性、整体性提高。

最终形成
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建筑技术开发地基与基础
B u ild in g T e ch n o lo g y D e v e lo p m e n t F o u n d a t i o n a n d B a s e m e n t 第48卷第4期
2021年2月
软土地基条件下的公路工程施工技术研究
肖惟文
(中国路桥工程有限责任公司，北京100011 )
[摘要]受到软土地基土壤承栽力及强度硬度的影响，在进行公路工程施工时易出现施工前对软土地基的情况勘测不到位 及未选择合适的公路工程施工技术等问题。

通过对软土地基条件下的公路工程施工过程中存在的问题进行研究，就如何应用公 路工程施工技术提一些意见和建议，供类似工程参考。

[关键词]软土地基条件；公路工程；施工技术研究
[中图分类号]TU471.8 ;U416.1 [文献标志码]B[文章编号]1001-523X (2021) 04-0161-02 Research on Construction Technology of Highway Engineering
under the Condition of Soft Ground
Xiao Wei-wen
[Abstract]Affected by the soil bearing capacity and strength hardness of the soft soil foundation,problems such as inadequate survey of the soft soil foundation prior to construction and failure to select the appropriate highway engineering construction technology during highway construction are prone to occur.Through the research on the problems existing in the construction of highway engineering under the condition of soft soil,some opinions and suggestions on how to apply highway engineering construction technology are provided for reference of similar projects.
[Keywords]soft soil foundation conditions ；highway engineering ；construction technology research
软土地基的含水量较大、地基承载力较弱、土壤压缩性 较高、强度较低，常见的软土地基包括淤泥及软粘土等类型。

由于软土地基自身的缺陷，使施工人员在施工前需进行软土 地基的处理，保证施工质量与效率。

但在实际的公路工程施 工过程中，出现了对公路工程施工技术的监管力度有待提高 等问题。

本文将对软土地基条件下的公路施工问题进行简析，并介绍几种公路工程施工技术的应用方法，为公路工程建设 提供参考。

1软土地基条件下公路工程施工过程中存在的问题
l.i施工前对软土地基的实际情况勘测不到位
公路工程施工中需勘测地基的透水性、地基承载力及土 壤具备的等级和层次等数据，将数据进行全面的分析和处理, 对该软土地基条件下施工的可行性及技术类型进行选择。

一 方面需结合勘测环节对软土地基的各项特性进行数据采集,
收稿日期：202(M)9-28
作者简介：肖惟文（1987— )，男，湖南邵阳人，工程师，主要研宄方向 为路桥施工。

不能缺项少项；另一方面，技术人员应确保数据的准确性与 合理性，使数据具备工程参考效力。

但在实际的施工过程中，部分技术人员未按照要求进行勘测，影响了后续工程施工的 正常进行。

1.2未选择合适的公路工程施工技术
在获得准确且合理的软土地基勘测数据之后，技术人员 应及时对数据进行分析整理，得出最佳的施工方案。

常见的 公路工程施工技术包括强夯法、表面排水法、深层水泥搅拌 桩技术及粉喷桩法等。

在实际应用过程中，技术人员应根据 软土地基的类型、地基承载力及公路周边施工条件等影响因 素选择合适的施工技术。

首先，保证地基承载力符合施工技 术的应用标准，以保障公路工程的施工效果与质量。

其次，根据软土地基的类型选择合适的地基处理方法，使经过处理 后的地基能够符合施工强度。

最后，公路施工易对周边环境 产生振动等影响，同时也会影响地下水的分布，需在保证施 工质量的前提下降低对周边环境的影响。

但当前，大部分软 土地基公路工程施工人员在施工过程中没有根据实际施工情 况选择合适的施工技术，使施工技术应用效果不佳，公路工
由桩、桩间土构成的复合地基，共同承担上部荷载。

复合地基承载力可通过载荷板试验测定，也可按如下公 式估算：
f s p k=r nfP k+^-^)L k
式中：为复合地基承载力特征值（kPa) ;m为面积置 换率；为桩体直径；乂为单根桩分担的处理地基面积的等效 圆直径（等边三角形布桩<^=1.05s，正方形布桩t/e=1.13s); 乂,为粧间土承载力特征值（kPa) ;/M为粧承载力特征值（kPa)。

3结束语
通过孔内深层强夯（DDC粧）实践应用，对加固效应有 了初步认识，加固效果显著，满足了设计和规范要求。

另外，采用孔内深层强夯粧处理地基，用料标准低，可就地取材。

地基承载力提高显著，同时又减少了振动、噪声对环境的污染，降低了工程造价。

总之，孔内深层强夯（DDC)粧处理地基方法具有许多 优越和广泛的适用性，可在工程地基处理工程中广泛地应用。

参考文献
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