石粉回填土質基礎施工方法探討

余永錚

（廈門聯發（集團）房地產有限公司）

0 引言

近幾年基礎施工安全事故頻出，在造成人身傷亡和財產損失的同時，也對社會造成巨大負面影響。2016年，廈門聯發房地產總投資6.2 億元在南安市水頭鎮海聯創業園內開發高層住宅項目——聯發君悅灣，總建筑面積約188285m2，總用地面積60642m2，一期6 棟高層建筑面積95695m2，二期5 棟高層建筑面積90572m2，三期建筑面積1923m2。在項目勘探階段，發現回填土中存在大量石粉。由于行業中存在同樣施工條件的可參考案例少，如何選擇合理的施工工藝成為項目建設過程中的一大挑戰。主要難點在于，如：項目設計初稿上雖然提供了兩種壓樁方式的控制標準，但具體選用得結合實際情況，可行性有待驗證；樁基施工后，出現設備行走更為困難的情況；支護上原先出于對成本的考慮僅考慮自然放坡結合木樁，實際試挖后發現流動性太大無法采用原方案開挖；該類型土質降排水措施的選擇等。本文結合現場試驗分析石粉作用機理，提出合理設計、施工方案，以供參考。

1 場地概況

1.1 地質情況

場地原始地貌單元屬海灘潮間地帶，目前場地地勢較開闊、平坦。地面高程為5.0m～6.5m，根據地勘報告，樁基持力層以上土層從上而下劃分為四個工程地質層。具體分層情況為：

⑴素填土層：成分主要由石材加工中產生的石粉回填（圖1），時間3～5 年，未經專門壓實處理，結構松散，力學性質受含水量及人為擾動影響較大，當含水擾動時易形成流塑～軟塑狀，整個場地均有揭露，該層壓縮性高。層厚約1.7m～6.4m，層頂面標高1.07m～5.89m，層底面標高-2.74m～2.63m。

圖1 石粉回填

⑵淤泥質土：主要有粘粉粒組成，局部含有朽木及中粗砂顆粒或粉細砂薄層，有臭味，切面粗糙無光澤，整個場地均有揭露，該層屬高壓縮性地基土，力學強度低，工程性能差。層厚約2.2m～7.9m，層頂面標高-2.74m～1.63m，層底面標高-8.74m～1.98m。

⑶中粗砂：成份主要由中粗石英顆粒組成，砂質不純，含泥約10%～15%，局部層底含有少量卵礫石，卵礫石粒徑為1m～5㎝，卵礫石磨圓度較差，顆粒級配較差，整個場地均有揭露，該層屬中壓縮性地基土，力學強度中等，工程性能一般。層厚約1.1m～6.4m，層頂面標高-8.74m～1.98mm，層底面標高-14.32m～-6.57m。

⑷殘積砂質粘性土：系中粗粒花崗巖原地風化殘留產物，礦物成分長石、云母已全風化為次生粘土礦物，土中大于2mm 的石英顆粒含量一般小于20%，手捏土樣稍有滑膩感，土樣刀切面較光滑、無搖振反應，韌性中等、干強度中等，整個場地均有揭露，該層力學強度中等，工程性能一般。層厚約2.3m～17.1m，層頂面標高-14.32mm～-6.57mm，層底面標高-26.31m～-9.98m。

1.2 地下水情況

根據鉆探揭露，本場地地下水類型按其埋藏條件主要為上層滯水、孔隙和網狀裂隙承壓水、基巖裂隙承壓水三種類型。

上層滯水主要賦存于填土層（素填土）土體孔隙中，主要接受大氣降水的垂直滲透補給及相鄰水層的側向滲流補給，水量變化較大，本場地素填土結構較為松散，大氣降水時，較易聚集地下水并向低洼處排泄，素填土透水性一般～較差，屬弱透水層。

孔隙承壓水主要賦存和運移于中粗砂的土體孔隙中，補給條件主要接受外側含水層側向運移補給，并向低洼處滲流、排泄。中粗砂為主要含水層，其透水性、富水性好，總體屬強透水層。

孔隙和網狀裂隙承壓水主要賦存和運移于殘積土、全風化、強風化（散體狀）巖的孔隙和網狀裂隙中。主要接受上部含水層的垂直滲透補給和地下水相鄰含水層的側向運移補給為主，其透水性、富水性差～較好，屬弱透水層。

基巖裂隙承壓水主要賦存和運移于強風化（碎裂狀）巖、中風化巖的基巖裂隙中，補給條件以地下水的側向逕流補給為主，以該類地下水的賦存及補給條件，其水量大小及滲透性高低均與基巖各部位裂隙發育程度及裂隙性質有關。該場地基巖裂隙發育不均勻、巖體裂隙各向異性，使其透水性和涌水量也表現出隨機不均勻性，根據場地所處構造部位結合現場鉆探情況分析，本場地基巖張性裂隙發育、水量較為豐富，基巖裂隙承壓水富水性總體上較好，屬弱～中透水層。

2 基礎設計要求

⑴工程樁的樁端持力層為中風化花崗巖層或砂礫狀強風化花崗巖層。

⑵支護結構體系：分期交接處基坑采用自然放坡+木樁支護方式、電梯基坑采用雙排管樁、臨近市政路采用拉森鋼板樁支護形式。

⑶本工程在設計環境類別及結構設計使用年限為基坑開挖結束六個月內應確保地下室底板施工完成，一年內地下室主體施工完成。

3 施工方法控制要點

3.1 樁基施工

靜力壓樁機：型號ZYJ-1000F，尺寸16m×9m，整機含配重總重量580t，機身重量240t。

錘擊壓樁機：型號YC-14，機身重量約60t。

本項目石粉回填層已經過3 年以上靜置未受擾動，在大面施工前，場地未鋪設磚渣，靜力壓樁機和錘擊壓樁機行走均未發生陷機。但在3#、10#樓開始完成10 根左右，設備均發生嚴重陷機，即使回填磚渣約1m，仍無法繼續施工。通過分析判斷，主要問題如下：錘擊樁機施工時沖擊力大，對土壤造成較大擾動，原石粉層土層具有明顯的受擾動后強度降低的特性。根據其靈敏度分析，該土層原始狀態下屬于中等靈敏度土層為主。擾動破壞穩定后，根據土質液化作用機理[1]，判斷其屬于高靈敏度土層[2]。

部分主樓采用靜壓樁機施工，靜力壓樁機配重總重量遠大于錘擊樁機，但對石粉層擾動較小，在天氣良好的情況下，基礎施工較為順利。如遭遇大雨，由于該土質不易透水，遇水后該土層強度降低嚴重，需通過大面積換填后方可施工，增加較大成本。

根據以上分析，由于該土層的特殊性，應盡可能保護原狀土，防止被破壞。項目上可采用兩種設備同時配合使用，非雨季時優先采用靜壓施工，如遇雨季可在局部采用錘擊樁機配合靜壓施工。

3.2 降排水措施

該類型石粉層經長時間太陽暴曬后呈現出較硬狀態，但在雨水浸泡后松軟無強度，設備行走極為困難。為盡可能保證土質良好性能，再基礎施工前應采取以下三種降排水方式：

⑴加密降水井數量：二期開工前要求將降水井間距由30m 縮小至15m，優先將水位降到承臺標高以下。

⑵該石粉層還有一個顯著特點是不易透水，施工前可在主樓周邊大量開挖排水溝形成高低差，便于表層水能及時排除。

⑶在基坑周邊應嚴格按要求設置排水明溝，一方面防止基坑外側水進入基坑，另一方面防止坑外水沖刷邊坡降低邊坡穩定性。

3.3 臨近市政道路處采用鋼板樁支護

本項目采用大中庭的平面布置方案，主樓及地下室基本上緊挨著紅線，紅線外市政道路。針對無足夠放坡空間的地下室，拉森鋼板樁[3]（U 400×170×15.5，L=12m）具有施工工藝簡單、工期快，支護完成即可開始大面土方開挖。鋼板樁施工為震動壓入，石粉層在擾動后穩定性差，且存在液化現象（圖2），為避免影響邊坡穩定性，建議在施工后應靜置7 天左右再開挖。

圖2 土層液化

項目中的化糞池一般埋深較深，為優化成本，在地下室施工階段化糞池位置可結合拉森鋼板樁支護范圍進行適當調整，避免后期再進行二次支護。

在雨季施工時，一定嚴格按要求做好基坑變形監測，特別注意水平位移監測，并做好應急預案，在臨近變形極限時，可在根部采用反壓法緊急處理。

3.4 靜載試驗

靜載試驗穿插在樁基礎施工過程中，原石粉層受樁機施工擾動后強度極低，極易變形，如在短期內堆載易造成設備傾斜，存在較大安全隱患。如工期緊張，可加大磚渣換填范圍，建議超出堆載工作區范圍以外3m。

3.5 土方開挖

土層較為特殊，除了做好支護之外，應重點控制開挖方式方法，嚴格按照分層、分段、從上而下開挖[4]，開挖長度控制在5m，深度控制0.5m 以內，嚴禁超挖（圖3）。

⑴塔吊基礎應隨著大區退土到位后再施工：為提高項目材料周轉效率，常規較好土質項目塔吊基礎一般先于大面土方開挖，因本項目石粉層受擾動后極易于液化成流塑狀態，如一開始先行開挖塔吊基礎容易造成塌方，且易造成斷樁。

⑵嚴禁在無支護情況直接開挖，考慮到該土層流動性較大，根據實際開挖情況建議自然放坡的坡度系數1:2。

⑶分層開挖時，第二層土層開挖應采用臂長大于15m 的挖掘機緩慢開挖（圖4），避免大噸位挖掘機反復擠壓導致陷機、斷樁。

圖3 分層開挖

圖4 長臂開挖

4 結論

本項目石粉層確實極為罕見、極具地域性，基礎中又存在較厚的淤泥層（約8m）、中砂層給項目的基礎施工造成較大的施工難度，但在經過各方的反復試驗，項目已順利完成，以下是一些經驗結論可供類似項目作為施工參考：

⑴石粉層受樁基施工擾動引起的液化在國內還是一個全新的課題，液化后強度破壞嚴重，需要一定的時間恢復期，且具體恢復期國內無相關案例數據。參照本項目一、二期施工間隔，在做好降排水措施的前提下，再經過半年時間的靜置，該性狀土層可恢復到錘擊設備順利行走。

⑵降水井、排水溝對于土層的力學性能恢復起到關鍵作用。

⑶兩種施工工藝選擇上，如天氣較好，建議采用靜力壓樁法，該方法對土體擾動小，施工效率高。如選用噸位較小的錘擊樁機，在主樓周邊適當開挖一些防震溝，并分散緩慢施工，減少土體擾動。

⑷土方分層開挖應采用噸位較小的長臂（臂長大于15m）挖機開挖，避免設備擠壓土體造成樁位大面傾斜斷樁。