深厚雜填土區(qū)灌注樁及地基加固關(guān)鍵施工技術(shù)

孟召虎 胡志文 袁科明 柳滿慶 王永奇 張勤雄 李 艷

中建三局集團(tuán)有限公司 陜西 西安 710065

隨著城市化進(jìn)程的加快，原有建筑物大量拆除，新城區(qū)不斷建設(shè)，產(chǎn)生了大量的建筑垃圾。建筑垃圾若未被妥善處理，而是被隨意填埋，便會(huì)與生活垃圾等形成雜填土。雜填土的成分較為復(fù)雜，土體顆粒尺寸懸殊，孔隙率大，回填深度不一，導(dǎo)致若作為新建建筑的地基使用時(shí)，承載力不均勻。對(duì)雜填土地基如何處理已成為一個(gè)日趨重要的問(wèn)題[1-3]。蘭州新區(qū)西岔園區(qū)山字墩（棚改）安置房項(xiàng)目7#樓基礎(chǔ)位于深厚雜填土上，項(xiàng)目部通過(guò)采用相關(guān)的技術(shù)措施進(jìn)行處理，最終很好地解決了這一問(wèn)題。

1 工程概況

蘭州新區(qū)西岔園區(qū)山字墩（棚改）安置房項(xiàng)目位于蘭州新區(qū)職教園區(qū)，主要包括11棟高層住宅建筑，建筑高度85～99 m，總建筑面積390 786.45 m2。

本工程高層住宅采用樁筏基礎(chǔ)，樁基采用機(jī)械干成孔（旋挖鉆孔）后注漿灌注樁。灌注樁基礎(chǔ)持力層為膠結(jié)角礫層，樁端進(jìn)入持力層不小于1 m。樁身直徑800 mm，樁心間距2.4～2.6 m；灌注樁采用后注漿技術(shù)，沿鋼筋籠內(nèi)側(cè)對(duì)稱布設(shè)2根φ32 mm注漿管，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C45，抗?jié)B等級(jí)為P12。

2 施工難點(diǎn)分析

1）根據(jù)地勘報(bào)告，7#樓基礎(chǔ)位于雜填土區(qū)域，雜填土在地基頂面以下10 m均有分布。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察，該區(qū)域主要以新填埋生活垃圾及建筑垃圾為主，土質(zhì)疏松不均勻、孔隙率大、穩(wěn)定性差、容易產(chǎn)生沉降及坍塌。樁基成孔困難，坍孔嚴(yán)重。

2）雜填土長(zhǎng)期自然沉降易產(chǎn)生樁頂自由端過(guò)高，不利于灌注樁的整體穩(wěn)定性及抗震要求，且后期處理困難。

3 方案確定

針對(duì)7#樓灌注樁無(wú)法成孔以及地基土需處理等問(wèn)題，項(xiàng)目部通過(guò)與各參建單位進(jìn)行討論，最終提出以下2種處理措施：

1）采用換填法。采用大開挖方式，將地基中雜填土全部挖除，然后采用素土分層回填碾壓夯實(shí)，保證壓實(shí)系數(shù)不小于0.95，然后再進(jìn)行灌注樁的施工。該施工方案成熟但土方開挖區(qū)域廣、回填量大、資源投入大、工期長(zhǎng)、成本高。

2）優(yōu)化施工工序，盡量減少及避免坍孔，對(duì)于成孔困難的灌注樁，在成孔時(shí)采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)施工法，確保樁基成孔，灌注樁施工完畢后，對(duì)地基土進(jìn)行水泥漿注漿加固。該方案施工靈活，周期短。通過(guò)比較，項(xiàng)目最終采用該方案進(jìn)行灌注樁施工及地基土加固處理。

4 施工工藝流程

鋼護(hù)筒制作→成孔前作業(yè)面處理→鋼護(hù)筒跟進(jìn)灌注樁成孔→灌注樁澆筑及后壓漿→地基注漿施工

5 施工關(guān)鍵技術(shù)

5.1 灌注樁施工組織

本工程7#樓灌注樁樁心間距2.4～2.6 m，逐排順序成孔容易出現(xiàn)坍孔和串孔，且易造成安全事故。因此，施工時(shí)采用“雙向跳打法”，即縱橫2個(gè)方向都采取跳樁成孔作業(yè)，分4次跳打，避免坍孔、串孔的發(fā)生（圖1）。灌注樁成孔完畢后，及時(shí)進(jìn)行鋼筋籠安裝以及混凝土澆筑。

圖1 灌注樁施工順序

5.2 鋼護(hù)筒后跟進(jìn)成孔灌注樁施工

5.2.1 鋼護(hù)筒制作

本工程灌注樁直徑800 mm，鋼護(hù)筒直徑1 000 mm，每節(jié)鋼護(hù)筒長(zhǎng)度4 m，采用厚10 mm鋼板加工制作。護(hù)筒在上口端部制作1個(gè)承插式接口，方便護(hù)筒在接長(zhǎng)時(shí)準(zhǔn)確對(duì)接。承插式接口采用同等厚度的鋼板制作，高度100 mm，與護(hù)筒搭接長(zhǎng)度為50 mm，每個(gè)護(hù)筒在端部承插式接口下方鉆制2個(gè)對(duì)稱的φ50 mm圓孔作為吊裝孔。

5.2.2 成孔前作業(yè)面預(yù)處理

本區(qū)域地基土為雜填土，旋挖鉆機(jī)自重較大，成孔過(guò)程中，地基土受到旋挖鉆機(jī)自重作用，容易引起不均勻沉陷，導(dǎo)致旋挖鉆機(jī)傾斜，無(wú)法保證鉆孔的垂直度。因此，對(duì)于裸露于表面的雜填土，采用素土進(jìn)行換填，換填深度1 m，并采用壓路機(jī)對(duì)整個(gè)施工場(chǎng)地碾壓密實(shí)，確保地基土在鉆機(jī)自重的作用下不至于沉陷。

5.2.3 灌注樁成孔

1）一般鋼護(hù)筒灌注樁施工時(shí)首先將鋼護(hù)筒打入地基土中，然后再進(jìn)行成孔作業(yè)。本工程地基土為雜填土，若優(yōu)先下沉鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒在下沉過(guò)程中碰觸到建筑垃圾，容易造成護(hù)筒下沉困難以及偏移。為此，本工程采用成孔鋼護(hù)筒跟進(jìn)的方法，進(jìn)行灌注樁成孔作業(yè)。

2）灌注樁采用旋挖鉆機(jī)成孔，首次成孔深度為2 m，孔徑擴(kuò)大至1 000 mm。吊裝首節(jié)鋼護(hù)筒，將鋼護(hù)筒吊至已開挖好的孔中，并且要確保鋼護(hù)筒安裝垂直、位置準(zhǔn)確。之后再就位旋挖鉆機(jī)繼續(xù)成孔作業(yè)，隨著鉆孔深度的增加，鋼護(hù)筒在自重作用下不斷下沉，避免了松軟土層坍孔。待鋼護(hù)筒頂標(biāo)高距地基表面0.5 m時(shí)，停止鉆孔，進(jìn)行護(hù)筒的接長(zhǎng)。

3）接長(zhǎng)時(shí)，將下一節(jié)護(hù)筒起吊在首節(jié)鋼護(hù)筒上方100～200 mm，然后采用人工輔助配合，次節(jié)鋼護(hù)筒的下端口準(zhǔn)確地插入首節(jié)鋼護(hù)筒的承插式接口中。護(hù)筒接長(zhǎng)完畢，進(jìn)行垂直度檢查糾偏后，繼續(xù)進(jìn)行成孔作業(yè)。

4）鋼護(hù)筒灌注樁成孔作業(yè)時(shí)，旋挖鉆要輕壓慢轉(zhuǎn)、慢放慢提，鉆進(jìn)過(guò)程中隨時(shí)注意地層變化和儀表顯示情況，嚴(yán)格控制回次進(jìn)尺。樁基操作時(shí)盡量減輕鉆具對(duì)護(hù)筒的擾動(dòng)。灌注樁成孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，采用清孔鉆頭在固定標(biāo)高往復(fù)進(jìn)行空鉆，清除孔底沉渣，控制孔底沉渣厚度不大于50 mm。

5.2.4 灌注樁施工

1）鋼筋原材、鋼筋籠長(zhǎng)度、制作質(zhì)量等需滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

2）注漿管底部需比設(shè)計(jì)樁底低50 cm，頂部比樁頂高30 cm。注漿管下端部采用切割機(jī)切割注漿孔，然后采用膠帶纏繞，防止孔底成渣及混凝土進(jìn)入注漿管。鋼筋籠吊裝就位后，適當(dāng)錘擊注漿管，以確保注漿管下端進(jìn)入土層，以防注漿管懸空，避免后期開塞困難。

3）混凝土用導(dǎo)管灌注，施工中需確保混凝土質(zhì)量。

5.2.5 后注漿施工

1）注漿前壓水開塞。灌注樁混凝土澆筑完畢后需嚴(yán)格控制開塞時(shí)間，開塞時(shí)間過(guò)早，易導(dǎo)致樁端混凝土遭到破壞，開塞時(shí)間過(guò)遲，包裹注漿管的混凝土強(qiáng)度過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致開塞無(wú)法完成，注漿管報(bào)廢。根據(jù)本工程實(shí)際試驗(yàn)，樁基開塞時(shí)間宜為樁基澆筑后2～3 d，開塞時(shí)壓水量一般控制在0.2 m3以內(nèi)，壓水時(shí)間1～2 min，以壓通為準(zhǔn)（即壓通后泵壓明顯下降）。

2）注漿施工參數(shù)及流程。注漿選用P·C 32.5水泥，水灰比0.55～0.60，攪拌時(shí)間不少于2 min。注漿壓力控制在1.5 MPa，流速控制在30～40 L/min，2根注漿管注漿時(shí)間間隔不得超過(guò)12 h。單樁注漿壓漿量約1.5 t。終壓條件為達(dá)到注漿量要求或穩(wěn)壓壓力大于3 MPa，持續(xù)1 min以上。

5.3 地基注漿加固

5.3.1 注漿加固設(shè)計(jì)

樁間土開挖完成以及筏板墊層施工完畢后，進(jìn)行地基土的注漿加固。地基注漿前進(jìn)行場(chǎng)地平整及墊層澆筑。

本工程在雜填土區(qū)域，每4根工程樁所在范圍內(nèi)布置4個(gè)注漿孔，注漿管材選用φ50 mm鋁塑管，梅花形布置φ20 mm@100 mm注漿孔（圖2）。注漿深度為6 m，注漿采用素水泥漿，采用P·C 32.5水泥，水灰比控制在1∶1。

圖2 注漿孔布置示意

5.3.2 注漿加固施工

根據(jù)注漿孔平面布置圖，準(zhǔn)確定位出注漿孔位置并做標(biāo)記。按照從中心向四周的施工順序，采用MGJ-70型鉆機(jī)，從墊層開始向下鉆進(jìn)，直至鉆孔深度達(dá)到6 m，最后用鉆桿上下掃孔數(shù)次，以便清除孔內(nèi)沉渣。

鉆孔完畢后，將事先加工好的注漿管垂直下放至鉆孔中，在注漿管封堵托盤以上采用砂漿填充密實(shí)，防止大量漿液溢出。

壓力注漿，注漿時(shí)，注漿壓力不小于3 MPa，當(dāng)出現(xiàn)注漿孔噴漿或者注漿壓力突變時(shí)停止注漿。本工程每個(gè)注漿孔注漿量約2.5 m3。注漿完成后，用端帽封住注漿孔。

6 結(jié)語(yǔ)

本工程在深厚雜填土區(qū)域，采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)成孔進(jìn)行灌注樁施工，以確保施工質(zhì)量，并采用注漿加固方法，對(duì)地基土進(jìn)行處理，消除了雜填土對(duì)灌注樁的不利影響。

灌注樁施工完畢后，對(duì)樁身完整性及承載力檢測(cè)，所有灌注樁均檢測(cè)合格，一類樁達(dá)到92%。整個(gè)灌注樁施工在保證施工質(zhì)量的同時(shí)，加快了進(jìn)度，節(jié)省了成本，取得了良好的效果，其相關(guān)的施工經(jīng)驗(yàn)可以為同類型項(xiàng)目提供參考。