深厚雜填土地基處理問題綜述

肖漢 蔡瀅 劉志仲 鄧美成 李大鵬

摘 要：本文僅就在某項目中遇到的涉及到目前存在深厚雜填土地基的城市建設(shè)工程中雜填土地基處理的一些常見問題進(jìn)行了一個簡單的綜述。在有周邊臨近建筑物存在、考慮成本和工期的情況下對比分析了幾種地基處理措施，并提出最終處理方案。同時針對目前被廣泛應(yīng)用的地源熱泵技術(shù)在雜填土地基部位施工時可能出現(xiàn)的問題提出了處理措施。

關(guān)鍵詞：深厚雜填土；地基處理；地源熱泵

1.前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市化進(jìn)程日益加快，城市建設(shè)的投資力度與日俱增，隨之而來的一個問題是大量建筑垃圾的產(chǎn)生。

據(jù)估計，近幾年，我國每年產(chǎn)生的建筑垃圾總量約15.5億噸至24億噸，占城市垃圾的比例約40%。由于未來數(shù)年，我國將加速推進(jìn)城鎮(zhèn)化，新建建筑將快速增加，建筑垃圾排放量會越來越大。因此，未來十幾年將是我國建筑垃圾大量產(chǎn)生的時期。

針對城市建筑渣土管理處置存在的問題，政府近幾年來已出臺了一系列措施加強(qiáng)對其處置的管理。但在此之前，由于種種原因，仍有不少建筑渣土未被妥善處置，被隨意填埋在城郊，與其他生活垃圾、土體一起形成了雜填土。

雜填土組成較為復(fù)雜，主要由土及建筑垃圾組成，包括砂漿塊、混凝土塊、磚頭、鋼筋混凝土板、剔鑿下來的樁頭、金屬、竹木材以及在建筑裝飾裝修過程中產(chǎn)生的的各種材料和其他廢棄物等，其中還常常含有其他生活垃圾、植物腐殖質(zhì)等，各成分沒有固定的組成比例，顆粒尺寸懸殊，空隙大小相差較大，回填時間不一，因此造成了雜填土的物理力學(xué)性質(zhì)較為復(fù)雜，變化較大。

由于城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，大量城郊土地被納入規(guī)劃范圍。若擬建場地內(nèi)回填的雜填土厚度較大，當(dāng)基坑開挖后，基槽以下仍存在一定厚度的雜填土，由于其結(jié)構(gòu)松散、均勻性差、不同部位厚薄不一，導(dǎo)致不同部位的地基承載力和壓縮性存在較大差異。對雜填土地基采取何種措施進(jìn)行處理，成為了當(dāng)下一個日趨重要的問題。

2.工程概況

北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)某在建項目，勘察報告顯示場地內(nèi)主要是以建筑垃圾為主的雜填土，回填時間小于兩年，其厚度變化大（0.9m～18.0m），雜填土層最厚達(dá)18m。基坑開挖深度最深為11m左右，開挖范圍內(nèi)未見地下水。根據(jù)勘察報告，地基中雜填土層厚度普遍在8～10m。

從前期開挖的探坑也可看到在雜填土區(qū)存在大量的建筑垃圾，包括樁頭、磚塊、混凝土板等，其中也混雜不少生活垃圾，土質(zhì)成分復(fù)雜。

3.深厚雜填土地基處理措施

新近回填的雜填土承載力低、壓縮性高、均勻性差且具有濕陷性等特點，會造成地基沉降不均勻或沉降過大。針對雜填土地基，通常的處理辦法是采用換填、強(qiáng)夯、樁基或復(fù)合地基。

由于擬建場地周邊存在大量已建成建筑物，處在強(qiáng)夯影響范圍內(nèi)，故不宜采用強(qiáng)夯施工；而雜填土層厚度較大，若采用換填或樁基礎(chǔ)進(jìn)行處理，成本相對來說比較高，而且無法滿足工期要求。設(shè)計單位通過分析對比，最終決定采用柱錘沖擴(kuò)樁復(fù)合地基這一方案進(jìn)行處理。

柱錘沖擴(kuò)樁即將柱錘提升到高處后讓其自由落下，利用重力勢能沖擊成孔，對周邊土體進(jìn)行擠密，隨后分層填料并夯實形成擴(kuò)大樁體，與周邊土體共同作用組成復(fù)合地基。回填料采用具有一定配合比的水泥碎石土拌合料。柱錘沖擴(kuò)樁產(chǎn)生的擠密效應(yīng)、置換作用能夠較好地解決雜填土地基存在的壓縮性高、均勻性差、具有濕陷性等問題。由于柱錘沖擴(kuò)樁復(fù)合地基技術(shù)成熟、工藝簡單、工期要求短，且成本相對低廉，對周邊已有建筑物影響小，處理深度較大（可達(dá)15m），近幾年逐漸成為處理城市深厚雜填土地基的一種主要手段。

在該項目中，對于承載力要求較低的雜填土地基，比如地下車庫部分，采用柱錘沖擴(kuò)樁復(fù)合地基的處理方案；對于承載力要求較高的雜填土地基，比如高層住宅樓，則采用柱錘沖擴(kuò)樁+CFG樁的多樁型復(fù)合地基的處理方案。柱錘沖擴(kuò)樁的終孔條件以設(shè)計樁長控制為主（即穿過勘察報告提供的雜填土層底標(biāo)高），貫入度控制為輔（最后兩擊夯沉量不大于5cm）。

柱錘沖擴(kuò)樁+CFG樁的多樁型復(fù)合地基，由于柱錘沖擴(kuò)成孔和成樁時對周邊土體有一定影響，施工時考慮到對CFG樁的成品保護(hù)，故安排先進(jìn)行柱錘沖擴(kuò)樁的施工，再進(jìn)行CFG樁施工，避免前者施工對后者造成影響。同時考慮到會出現(xiàn)長螺旋鉆機(jī)在渣土層中遇到地下障礙物后鉆進(jìn)困難或無法鉆進(jìn)的情況，針對這一問題，擬在樁位周邊的CFG樁強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計值的75%后，統(tǒng)一用柱錘對該部分CFG樁進(jìn)行引孔，將地下障礙物破碎或擠開后再用長螺旋鉆機(jī)進(jìn)行CFG樁施工。引孔深度以穿過雜填土層為原則。若柱錘無法破除障礙物，則必須由設(shè)計提供方案進(jìn)行臨近補樁處理。

4 深厚雜填土地基中的地源熱泵施工處理措施

我國已將綠色建筑納入到國家五年發(fā)展規(guī)劃中，“十二五”規(guī)劃明確提出，建筑業(yè)既要加大既有建筑節(jié)能改造投入，又要推進(jìn)新建建筑節(jié)能，要推廣綠色建筑、綠色施工，著力用先進(jìn)的材料、信息技術(shù)優(yōu)化結(jié)構(gòu)和服務(wù)模式，大力發(fā)展符合綠色建筑要求的新型建材及制品。因此地源熱泵這類節(jié)能環(huán)保技術(shù)開始逐漸得到廣泛應(yīng)用。地源熱泵是一種利用淺層地?zé)豳Y源（也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)設(shè)備，既適合單家別墅、商用建筑，也適用于多層公寓。

在該項目地下車庫區(qū)布置有大面積的地源熱泵區(qū)。涉及到地基部分的地源熱泵的施工包括豎向管井成孔和水平管溝開挖，均是在地基土中進(jìn)行，與地基處理施工交叉作業(yè)。由于地源熱泵豎向管井成孔施工采用了泥漿護(hù)壁的施工工藝的緣故，施工過程中會產(chǎn)生大量泥漿，并且在成孔后使用泥漿對豎向管井鉆孔進(jìn)行回灌。在顆粒相差懸殊、孔隙較大的雜填土地基中，如果對施工工序以及泥漿處理不當(dāng)，將會對地基造成不良影響。

考慮到地源熱泵豎向管井和柱錘沖擴(kuò)樁各自的成品保護(hù)，應(yīng)合理安排施工工序。綜合分析后，首先進(jìn)行柱錘沖擴(kuò)樁的施工，避免柱錘在沖擊成孔、對周邊土體擠密、填料夯實成樁時對周邊豎向管井造成影響。另外，由于柱錘沖擴(kuò)樁的樁身材料為水泥碎石土的拌合料，考慮到樁間土含水率對樁體強(qiáng)度的作用，豎向管井施工應(yīng)安排在柱錘沖擴(kuò)樁施工完1周以后進(jìn)行，保證在樁體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求之前樁身不受泥漿影響。

由于地源熱泵的施工中需要設(shè)置泥漿坑和泥漿管溝供施工時泥漿循環(huán)，為避免泥漿泡槽，地基處理施工時采取在地源熱泵區(qū)的預(yù)留1m覆土保護(hù)層的措施，防止泥漿滲入基槽以下對地基產(chǎn)生不良影響。

另外，經(jīng)過各方專家對地源熱泵在雜填土地基施工進(jìn)行分析論證，建議地源熱泵施工時應(yīng)采取以下措施：

①泥漿池和泥漿溝做好防滲漏措施；

②在雜填土區(qū)域內(nèi)豎向管井施工過程中，采用套管跟進(jìn)施工，套管長度須大于雜填土深度；

③雜填土區(qū)域的豎向管井使用水泥砂漿代替普通泥漿進(jìn)行回填，并確保注漿的深度、注漿量和漿體強(qiáng)度；

④確保水平管溝回填密實度滿足規(guī)范要求；

⑤地源熱泵水平管溝回填時間為豎向管井施工后3到4周，留待孔隙水壓力消散后再進(jìn)行后續(xù)結(jié)構(gòu)施工。

5 小結(jié)

本文對北京某在建項目中針對雜填土地基導(dǎo)致的幾個常見問題采取的處理措施進(jìn)行了簡單的綜述。

參考文獻(xiàn)

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