垃圾填埋地層中長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁高質(zhì)量成樁工藝探究

李紹才

（北京城建集團(tuán)有限責(zé)任公司建筑工程總承包部，北京 100088）

1 施工環(huán)境及地質(zhì)情況描述

當(dāng)前城市建設(shè)快速發(fā)展，城市中心區(qū)域已無法滿足空間要求，向市郊擴(kuò)展已成為普遍現(xiàn)象，不少市郊雜填土區(qū)域、垃圾填埋場(chǎng)等已被規(guī)劃為建設(shè)用地，在此環(huán)境中，各類建筑工程施工將面臨不少問題，樁基或護(hù)坡樁施工同樣面臨挑戰(zhàn)。

本文所述垃圾地層中成樁，指在城郊多年囤積的垃圾填埋區(qū)采用長(zhǎng)螺旋工法施工護(hù)坡樁，樁長(zhǎng)為20，22，25m，樁徑為0.8，1.0，1.2m。建筑物基坑為明挖深基坑，基礎(chǔ)埋深為原地面以下15.0～18.0m；基坑支護(hù)采用護(hù)坡樁+預(yù)應(yīng)力錨索體系；地下水處理采用坑外三軸攪拌樁止水+坑內(nèi)疏干井排水。垃圾填埋數(shù)量達(dá)數(shù)十萬立方米，填埋深度10m左右，垃圾成分以生活垃圾居多，摻雜磚頭、瓦塊等其他雜物，成分極為復(fù)雜。

在上述地層條件下進(jìn)行護(hù)坡樁施工，成樁質(zhì)量難以控制，高質(zhì)量成樁更面臨巨大挑戰(zhàn)。如果成樁質(zhì)量無法保證，基坑開挖后坑壁外觀效果也將受到較大影響，甚至不利于工程驗(yàn)收。

2 長(zhǎng)螺旋施工工藝選擇及遇到的難題

長(zhǎng)螺旋成孔壓灌混凝土后插鋼筋籠工藝屬于干作業(yè)工法，施工工藝較簡(jiǎn)單，對(duì)工期把控有利。在垃圾填埋地質(zhì)層中選擇長(zhǎng)螺旋工藝成樁的原因包括：①施工速度快；②無需排除泥漿，可解決城區(qū)施工泥漿排放不便及成本高的難題；③同等條件下，相較其他工法節(jié)約成本；④在采取合理措施后安全質(zhì)量有保障。

當(dāng)采取相應(yīng)措施后可使孔壁土較密實(shí)，同時(shí)對(duì)樁身側(cè)向變形及位移起到更好的保護(hù)作用，且可為后續(xù)施工的樁間噴射混凝土提供較好的作業(yè)基面。但該工藝對(duì)地質(zhì)條件要求較高，主要體現(xiàn)在巖層、易坍塌地層、松散地質(zhì)層中施工難度大或質(zhì)量無法得到保障，在垃圾地質(zhì)及雜填土層中（主要指生活垃圾、磚頭、瓦塊、卵石或孤石）成樁難度更大，主要表現(xiàn)如下。

1）易塌孔且影響混凝土灌注及鋼筋籠下放 生活垃圾成分較雜，且多為塑料袋包裹后丟棄，鉆桿觸接到該地層后會(huì)被雜物或包裹袋纏繞，加之雜物整體性及自穩(wěn)性能極差，鉆桿提升會(huì)造成孔壁坍塌。若此時(shí)按傳統(tǒng)工法操作提升鉆桿并灌注混凝土，樁身質(zhì)量將無法保證，會(huì)因孔壁雜物較大阻力反侵入樁身混凝土，造成樁體缺陷。另外，由于雜物侵入樁身混凝土，混凝土和易性變差或阻力過大，導(dǎo)致鋼筋籠無法插放到既定標(biāo)高位置。

2）混凝土充盈系數(shù)大、不經(jīng)濟(jì) 主要原因?yàn)榭妆诳紫遁^大或地層竄漿流失所致，混凝土灌注后直接填充到樁身以外孔隙或通過孔隙流失，嚴(yán)重時(shí)混凝土充盈系數(shù)可達(dá)2.0，對(duì)成本控制不利。

3）樁身外觀效果差、驗(yàn)收合格率無法保障 基坑開挖樁身外露后，因上述原因多顯示為夾渣、鼓凸，外觀效果極差。夾渣清除后，樁身缺陷顯露為孔、凹坑；鼓凸部位剔鑿費(fèi)工費(fèi)力，甚至剔鑿時(shí)易因大塊混凝土脫落導(dǎo)致鋼筋外露，存在質(zhì)量隱患。

3 超前預(yù)控處理措施

3.1 試樁試驗(yàn)

按設(shè)計(jì)及相關(guān)要求布置試樁點(diǎn)，試樁盡量選擇地勘未探測(cè)到或地質(zhì)情況有疑慮部位，必要時(shí)可增加試樁數(shù)量。為避免試樁不合格導(dǎo)致不良后果，不宜采用原位試樁，應(yīng)將試樁位置選擇在擬施工樁位附近。試樁步驟如下。

1）超前鉆探 試樁前采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆孔提取土樣，將鉆孔得到的土質(zhì)情況與地勘報(bào)告對(duì)比，分別標(biāo)明施工作業(yè)范圍樁位地層實(shí)際分布情況，為下一步預(yù)控措施做準(zhǔn)備。

2）灌砂土 此工序是處理措施的核心步驟，其主要目的是增加孔壁自穩(wěn)性能、防止塌孔和控制灌注混凝土的充盈系數(shù)。砂土的灌入對(duì)垃圾層起到擠壓作用，將樁孔部位雜物推擠到樁身固結(jié)體外。為節(jié)約成本，采用的砂土材料可就近選用基坑土，土中摻入天然砂，體積比約為土∶砂=8∶2。砂土在長(zhǎng)螺旋第1次成孔拔出鉆桿后灌入，灌入砂土后采用鉆桿二次成孔，灌入量根據(jù)試樁效果達(dá)到樁身質(zhì)量要求確定。砂土灌入后，在地下水或砂土本身自重作用下，會(huì)滲入垃圾層中對(duì)孔隙起填充作用，同時(shí)，砂土在鉆桿旋轉(zhuǎn)作用下將形成“泥膜”，可有效防止塌孔，增強(qiáng)樁孔圓真度及孔壁穩(wěn)定性。當(dāng)遭遇局部孔位塌孔嚴(yán)重區(qū)域，可采取多次砂土灌入、多次鉆桿旋轉(zhuǎn)攪拌，以確保垃圾層空隙填充密實(shí)。

3）取芯檢測(cè) 試樁結(jié)果采用取芯檢測(cè)，每棵試樁取4個(gè)芯位，取芯分為外環(huán)和內(nèi)環(huán)取芯。外環(huán)芯位布置在靠近樁身外沿，但不得破壞鋼筋籠，取3個(gè)點(diǎn)，按120°圓心角布置；內(nèi)環(huán)取芯取1個(gè)點(diǎn)，布置在樁身圓心部位。該項(xiàng)工作主要目的是檢測(cè)樁身實(shí)體完整性及是否存在孔洞、夾渣等質(zhì)量缺陷，為施工操作收集參數(shù)，確保正式施工成樁質(zhì)量。

3.2 成樁順序

垃圾地質(zhì)層中必須實(shí)行跳孔成樁，一般按不小于4倍樁徑進(jìn)行跳孔，同時(shí)要確保相鄰樁混凝土灌注間隔時(shí)間不少于48h。

3.3 鉆桿提升及灌入混凝土要求

泵入混凝土?xí)r，鉆桿提升速度宜控制在1.0m/min左右，較常規(guī)要求提升速度要減慢，以確?；炷凉嘧⒑竽鼙ＷC樁身設(shè)計(jì)強(qiáng)度，且充盈系數(shù)控制在理想狀態(tài)。通過該處理措施后，絕大多數(shù)樁體充盈系數(shù)可控制在1.0～1.1。

4 結(jié)語

實(shí)踐證明，通過對(duì)長(zhǎng)螺旋工法在垃圾地層中成樁質(zhì)量出現(xiàn)的難題及解決措施探討與研究，灌注混凝土充盈系數(shù)得到有效控制，基坑開挖后顯示樁身外觀質(zhì)量效果良好，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量成樁。

1）經(jīng)濟(jì)效益 相同施工條件下較沖擊成孔、旋挖成孔節(jié)約成本。另外，樁孔中填入砂土材料價(jià)格低，與混凝土流失量相比大大降低成本。

2）社會(huì)效益 擴(kuò)展長(zhǎng)螺旋施工工法的應(yīng)用范圍，且該成果除可推廣應(yīng)用于垃圾填埋層外，還可用于雜填土等松散地質(zhì)層。

3）環(huán)境效益 長(zhǎng)螺旋施工工藝本身無需排除泥漿或泥漿外運(yùn)，在垃圾地質(zhì)層中成功應(yīng)用該施工工藝，實(shí)現(xiàn)泥漿不外排的良好結(jié)果，減少對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)及運(yùn)輸?shù)缆返奈廴?，有效保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。