深埋雜填土條件下樁基施工技術(shù)措施研究

黃鑫

摘要：結(jié)合太原市攝樂大橋項(xiàng)目東西立交在深埋雜填土地質(zhì)條件下的施工實(shí)踐，從地質(zhì)條件和特殊地質(zhì)問題入手，通過多種施工方法的探索和分析對比，摸索出一套能夠應(yīng)對深埋雜填土地質(zhì)情況下不同地質(zhì)問題的樁基施工技術(shù)措施，確保鉆孔時孔壁穩(wěn)定、泥漿不流失、混凝土灌注順利灌注且不串孔，進(jìn)而確?？焖偈┕け尘跋?，樁基的施工質(zhì)量、安全和進(jìn)度目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：深埋雜填土；樁基；安全質(zhì)量

中圖分類號：U445.55 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674—3024（2017）06—0050—02

1工程概況

太原市屬于北方地區(qū)，具有冬季時間長、氣溫低的特點(diǎn)，全年適宜施工月份少，因此本區(qū)域工程工期顯得尤為緊張。攝樂大橋主橋?yàn)榭缭椒诤拥拇笮土⒔换ネüこ?，主橋?yàn)楠?dú)塔雙扭索面全漂浮斜拉橋，結(jié)構(gòu)新穎、造型美觀，立交互通結(jié)構(gòu)分東、西立交兩部分，共有墩身248個，主橋和東西立交各型樁基共計(jì)1200余根。合同總工期8個月，合同價(jià)約11億元。在工期如此緊張的條件下，如何按期、保質(zhì)且相對經(jīng)濟(jì)的完成合同任務(wù)，面臨著諸多挑戰(zhàn)。

東西立交工程范圍內(nèi)存在大量垃圾回填土，垃圾填埋土層深度范圍地層不穩(wěn)定，有塌孔、泥漿大量流失、混凝土灌注串孔等風(fēng)險(xiǎn)，在項(xiàng)目進(jìn)場初期樁基施工極為困難，施工質(zhì)量控制極為困難。需要一套成熟有效的施工措施指導(dǎo)全橋樁基施工，確保樁基施工快速安全優(yōu)質(zhì)的推進(jìn)，盡快為后續(xù)下部結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)施工提供有效的工作面。在對現(xiàn)場各類樁基施工方法探索的基礎(chǔ)上，通過結(jié)合項(xiàng)目部資源配置、工期安排，研究一套針對不同的地質(zhì)情況和問題的樁基施工技術(shù)措施。

2影響樁基和基礎(chǔ)施工的因素分析

通過地勘資料及現(xiàn)場施工實(shí)際情況，影響樁基和基礎(chǔ)施工的問題主要有以下幾種：

（1）東立交范圍內(nèi)存在雜土回填區(qū)。雜填土內(nèi)主要由磚塊、灰渣、爐灰、鋼筋、混凝土塊等建筑垃圾及生活垃圾組成。該層物質(zhì)成分雜亂，結(jié)構(gòu)松散，均勻性差，呈欠固結(jié)狀態(tài)。雜填土主要分布在濱河?xùn)|路的主線及匝道樁基墩位上，少量汾河公園內(nèi)靠近濱河?xùn)|路的墩位處也存在較厚的回填土。本區(qū)域內(nèi)雜填土厚度為5.5m～17.5m。

（2）西立交范圍內(nèi)存在雜土回填區(qū)。雜填土內(nèi)主要由磚塊、灰渣、爐渣、煤渣、粉煤灰、白灰、混凝土塊、碎石塊等建筑垃圾組成，含煤屑、植物根莖等。結(jié)構(gòu)松散，均勻性差。雜填土主要分布在濱河西路以西的主線及匝道樁基墩位上，西立交濱河西路以西雜填土厚度為5.5m～18.5m。

（3）主橋1#墩位處的雜填土。雜填土內(nèi)主要由磚塊、混凝土塊和碎石塊等建筑垃圾組成，雜填土厚度為5.5m～7.8m。部分墩位處地下深層分布有大量的大孔隙率的卵石層。此種孔位零星布置，地勘難以揭示，在鉆孔取樣時比較明顯，例如東立交DZP6-1鉆孔過程中，遇到3層大孔隙率卵石層，分別在28m-37m、40m-43m、54-58m。

3樁基常規(guī)施工方法初步探索和分析

3.1旋挖鉆常規(guī)鉆進(jìn)

施工過程概述，埋設(shè)護(hù)筒時，發(fā)現(xiàn)護(hù)筒下有大塊混凝土，人工將混凝土取出后，完成護(hù)筒下放。旋挖鉆開始施工后，發(fā)現(xiàn)樁位下方仍有大量混凝土塊及鋼筋，旋挖鉆無法施工，將護(hù)筒拔出后回填，換墩位后仍然是同類情況，旋挖鉆無法鉆進(jìn)施工。施工情況分析和結(jié)論，因建筑垃圾的影響，在不采取任何措施的情況下，無法使用旋挖鉆施工。

3.2黃土換填旋挖鉆常規(guī)施工

3.2.1施工過程概述

使用挖掘機(jī)將樁位建筑垃圾挖出，利用晚上時間進(jìn)行黃土回填和雜填土外運(yùn)作業(yè)。根據(jù)樁數(shù)，一般需要2-5天完成。旋.挖鉆施工后，各個樁位不同程度的在生活垃圾層出現(xiàn)漏漿情況，漏漿形式有慢速不停滲漏和快速大量滲漏兩種，一般在混凝土灌注后無回漿或少量回漿。施工過程中需要不斷造漿和補(bǔ)充，下一個樁位開孔前，需要大量時間重新造漿。路東1 2m樁孔深為45-55m，一般成孔時間為5-6小時；1.5m樁孔深為63-65m，一般成孔時間為7-8小時。由于漏漿原因，過程中需要造漿補(bǔ)充，部分樁基成孔時間大量增加，如過程中出現(xiàn)塌孔的，回填重新開鉆，部分樁基回填多次才施工完成。為增強(qiáng)泥漿的護(hù)壁作用，泥漿指標(biāo)控制為：比重1.2以上，黏度20s至25s，含砂率4%以內(nèi)。

3.2.2施工問題

（1）因漏漿，需在鉆進(jìn)過程中不斷造漿和補(bǔ)充，延長了成孔時間，也加大了塌孔的可能性。（2）混凝土灌注后無回漿或少量回漿，下次開孔必須重新造漿，施工時間和成本大量增加。（3）換填施工的回填和出土必須在晚上進(jìn)行，開孔準(zhǔn)備時間太長。（4）施工過程中，因漏漿，護(hù)壁不夠，大量樁基出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，部分塌孔嚴(yán)重的樁基回填重新開孔。（5）因漏漿滲透，導(dǎo)致護(hù)筒下方的生活垃圾和回填黃土塌陷，造成護(hù)筒下落或偏斜。（6）沉渣難以控制，采用二清，一方面部分樁位泥漿不夠，另一方面二清時間延長成樁時間，造成塌孔。需拔出鋼筋籠后，回填樁位重新開孔。（7）部分樁基需要多次回填重新開孔后才能成孔，施工時間極為漫長。

3.3沖擊鉆機(jī)

3.3.1施工過程概述

采用沖擊鉆開孔作業(yè)，不需要提前造漿，故在泥漿池準(zhǔn)備好后，即可開鉆并利用黃土孔內(nèi)造漿。作業(yè)效率在不同深度處效率不同，泥漿指標(biāo)為：比重1.25，黏度20S，含砂率8%。

根據(jù)鉆進(jìn)記錄情況統(tǒng)計(jì)，沖擊鉆在不同的地層中的進(jìn)尺速度在0.6-1m/h，對水和黃土的依賴性比較強(qiáng)，施工過程較為穩(wěn)定，未出現(xiàn)漏漿和塌孔現(xiàn)象。DZP6-1鉆進(jìn)至19.5m進(jìn)入砂層后，無法進(jìn)尺。

3.3.2施工過程問題

（1）進(jìn)尺效率低；（2）施工過程對水和黃土的依賴性很大。（3）進(jìn)入細(xì)砂層后，無法進(jìn)尺，不能夠完全滿足施工需要。

3.3.3施工總結(jié)

（1）沖擊鉆機(jī)不需要預(yù)先造漿，施工準(zhǔn)備時間較旋挖鉆短，進(jìn)尺效率較旋挖鉆低，考慮旋挖鉆的換填時間和回填重新開孔，綜合工效兩者相差不大。（2）施工過程穩(wěn)定，能夠有效解決大塊建筑垃圾、漏漿和塌孔問題。（3）施工過程受水、黃土等因素控制。（4）對細(xì)砂層無可奈何，不能完全滿足施工需要。

3.4沖擊鉆機(jī)+反循環(huán)

3.4.1施工過程概述

在沖擊鉆機(jī)鉆破雜填土層后，換反循環(huán)鉆機(jī)施工，在實(shí)際施工過程中，如雜填土下為黏土層或細(xì)砂層，反循環(huán)鉆機(jī)鉆進(jìn)效率和速度正常，相比沖擊鉆成孔，效率明顯提高；但如雜填土下有圓礫層，反循環(huán)鉆機(jī)的鉆進(jìn)效率差，鉆頭損傷嚴(yán)重，提鉆維修鉆頭影響成孔速度。

3.4.2施工過程問題

（1）設(shè)備數(shù)量多，場地?fù)頂D；（2）設(shè)備都不自帶動力，設(shè)備更換需要吊機(jī)移動，交替時間極長，在擁擠環(huán)境內(nèi)問題更為突出，設(shè)備更換過程中對其他施工準(zhǔn)備等影響很大；③圓礫層反循環(huán)鉆機(jī)鉆頭損耗快。

4不穩(wěn)定地層樁基技術(shù)措施

4.1黏土換填

根據(jù)地勘資料，對存在建筑垃圾無法正常埋設(shè)護(hù)筒的情況，采用深度5m以內(nèi)樁基范圍換填黃土的方式進(jìn)行處理。

4.2長護(hù)筒跟進(jìn)

對東西立交范圍內(nèi)生活垃圾多、孔隙率較大的地層，以及主橋1#墩位于汾河河道內(nèi)，建筑垃圾層位于水面以下，厚度為3.6m-7.8m，相對于陸地鉆孔樁孔壁更不穩(wěn)定的情況，采用埋設(shè)長護(hù)筒的施工措施。護(hù)筒長度10～12m，護(hù)筒直徑大于樁徑40cm，護(hù)筒壁厚D/100（D為護(hù)筒直徑）。

4.3干挖埋設(shè)護(hù)筒，筒底座圈加固

針對垃圾土層分布厚度較深，建筑垃圾覆蓋在生活垃圾以上的地層，在多次施工實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，建筑垃圾和生活垃圾分界處，地層孔隙率明顯變化，采用加長護(hù)筒后，漏漿、塌孔等問題80%以上出現(xiàn)在護(hù)筒底部位，進(jìn)而造成護(hù)筒下沉等情況，針對這樣的情況，我們采用干挖埋設(shè)護(hù)筒，護(hù)筒底部座混凝土圈加固的方式進(jìn)行處理。

4.4沖擊鉆+反循環(huán)鉆機(jī)接力施工

針對大塊建筑垃圾層（樁頭、混凝土塊）和河道邊鉛絲石籠的區(qū)域鉆孔樁施工，采用沖擊鉆沖破至地層下5m換反循環(huán)鉆機(jī)施工方式?？紤]到旋挖鉆施工過程容易對沖擊鉆的泥漿護(hù)壁產(chǎn)生侵?jǐn)_，故選擇反循環(huán)鉆機(jī)。

4.5插打鋼板樁后鉆孔

針對河邊部分樁位，由于筑島施工，地層不穩(wěn)定，鉆孔過程易出現(xiàn)河水倒灌塌孔的情況，施工過程中采用先插打鋼板樁（9m～12m），后正常旋挖鉆孔成樁的施工方式。利用鋼板樁對樁位地層進(jìn)行穩(wěn)定，隔離河水，再行正常施工。

5結(jié)論

5.1經(jīng)濟(jì)效益和社會效益分析

本文研究成果直接應(yīng)用于太原市攝樂大橋的基礎(chǔ)施工，確保樁基施工的成樁質(zhì)量、人員設(shè)備安全和快速施工，確保深基坑施工的安全和快速，為攝樂大橋在緊張工期背景下順利完成施工任務(wù)創(chuàng)造了有利條件，經(jīng)濟(jì)效益突出。實(shí)現(xiàn)了極其嚴(yán)苛的工期目標(biāo)，圓滿實(shí)現(xiàn)對社會、業(yè)主的承諾，社會效益尤其顯著。

5.2應(yīng)用及推廣前景

由于城市規(guī)劃具有時效性、隨著城市建設(shè)的發(fā)展和深入，城市區(qū)域和建筑選址的范圍更廣，深埋回填土的地質(zhì)條件在市政橋梁施工中會更加多的出現(xiàn)，本文的研究成果有針對性的解決了各類地質(zhì)問題的應(yīng)對方法，有效的保證了在深埋回填土的不穩(wěn)定地層基礎(chǔ)施工安全、質(zhì)量和進(jìn)度，并在工程實(shí)踐中得到了驗(yàn)證，對同類地質(zhì)條件基礎(chǔ)施工具有很大的推廣意義。