長白山地區(qū)雜填土地段嵌巖樁施工技術(shù)

胡子勤

(內(nèi)蒙古地質(zhì)礦產(chǎn)〈集團〉有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011)

0 引言

近年來我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，城市化進程步伐不斷加快，城市規(guī)模逐漸擴大，建筑密度越來越密集，逐漸向超高層和超大荷載規(guī)模發(fā)展，這就需要作為建筑基礎(chǔ)的地基部分有很好的承載上部荷載的能力。樁基礎(chǔ)具有剛度大、穩(wěn)定性能好、抗震性好、沉降小、承載力高、施工方便、噪聲小、能夠解決特殊地基土承載力等優(yōu)點，越來越多的被利用于高層建筑的地基中。雜填土成分復(fù)雜，松散，承載力低，在此類地段進行樁基工程施工成孔較困難，成孔質(zhì)量差。筆者結(jié)合一個工程實例來談?wù)剬﹄s填土地區(qū)嵌巖樁施工的一些體會。

1 工程概況

該工程位于吉林省長白山地區(qū)，擬建地塊位于丘陵的一側(cè)，地勢東高西低，最大相對高差為12.04 m，場地東側(cè)為6層住宅，基礎(chǔ)為天然地基，北側(cè)為既有道路，西側(cè)為河流，常年流水，南側(cè)為未投入使用的加氣站。擬建37棟2～3層旅游小別墅。

經(jīng)巖土勘察，查明地塊內(nèi)地基土自上而下依次為(見圖1)：①雜填土,含較多混凝土塊、拋石等，直徑0.3～1 m，充填淤泥質(zhì)粘土，層厚0.80～10.50 m；②細砂,松散，以巖石碎屑為主，局部含礫石、薄層粘性土及粉土，fak=100 kPa，層厚0.50～3.30 m；②1中砂,松散，以巖石碎屑為主，局部含礫石，層厚1.30～2.60 m；②3含砂粉質(zhì)粘土，可塑，以粘性土為主，含少量細砂及碎石顆粒，fak=150 kPa，層厚0.70～3.40 m；③1碎石土，含較多圓礫及角礫，以粘性土充填，一般粒徑10～4 0 mm，fak=240 kPa，層厚0.80～4.10 m；④中風(fēng)化玄武巖，塊狀構(gòu)造，氣孔狀結(jié)構(gòu)，不易擊碎，硬度高，巖體破碎，基本質(zhì)量等級為Ⅳ級，fak=500 kPa。

擬建地塊地下水位埋深在0.30～11.60 m，主要為粘性土中的潛水、砂層中的微承壓水及雜填土中的滯水，粉質(zhì)粘土的滲透系數(shù)經(jīng)驗值k=0.2 m/d；底部中砂層的滲透系數(shù)經(jīng)驗值k=12 m/d，屬于強透水層。

2 樁基設(shè)計

地塊內(nèi)上部填土較厚，含有較多的混凝土塊以及直徑50～80 cm的玄武巖大塊，均為近3年新近填土，基底為中風(fēng)化玄武巖，為一向西微傾的單斜構(gòu)造，地下水靜水位標(biāo)高位于基底以上約6 m處，軟硬交接處形成了潛在的滑動面，樁基設(shè)計時必須采用樁端入巖的方式來抵抗側(cè)向滑移。本工程設(shè)計采用鉆孔灌注樁，樁徑分為600和800 mm兩種，均要求嵌入底部玄武巖1 m，共計1100根。

圖1工程地質(zhì)剖面

3 嵌巖樁主要施工技術(shù)方法

3.1 成孔方法的選擇

施工中考慮了多種施工方法進行成孔，主要有人工挖孔樁、長螺旋干作業(yè)成孔、旋挖鉆機成孔、潛孔錘、沖擊鉆成孔等。

(1)人工挖孔樁：設(shè)備簡單，操作方便，占地小，無噪聲，對周圍環(huán)境影響小，造價低，應(yīng)用廣泛。地塊內(nèi)地下水靜水位以下有較厚的細砂、中砂層，滲透系數(shù)12 m/d，為強透水層，緊鄰地塊有常年流水為地下水強補給源，無法進行邊抽水邊施工，且易發(fā)生孔底突水事故，操作者人身安全無法保證，故無法采用該工藝進行成孔。

(2)長螺旋干作業(yè)成孔：上部雜填土層含大量拋石及建筑垃圾，試樁施工中，長螺旋設(shè)備鉆進至2.5～3.5 m即遇見孤石，無法穿越孤石成孔。

(3)旋挖鉆機鉆進成孔：同樣遇到與長螺旋鉆機相似的情況無法成孔。

(4)氣動潛孔錘鉆進成孔：潛孔錘鉆進工藝，是利用壓縮空氣驅(qū)動潛孔沖擊器活塞，以較大的沖擊功和高頻沖擊潛孔錘鉆頭，使巖石破碎，產(chǎn)生的巖屑被高壓氣流攜帶至地表。該工藝可以有效穿越孤石，并達到入巖深度，成孔質(zhì)量較好。但是潛孔錘施工設(shè)備較少，造價為傳統(tǒng)工藝的3～5倍，成本較高，不經(jīng)濟。

(5)沖擊鉆成孔：利用重錘不斷提升然后自由落體往下砸，將孔底巖石或者土層砸碎成粉粒狀，然后由泥漿攜帶至地表，鉆進技術(shù)簡單。該工藝成孔后，能提高周圍地層的密實度，且對地層適應(yīng)能力強，可以說能在各種地層中鉆進成孔，能滿足本工程入巖深度1 m的要求，且造價較低，非常適合在本項目地質(zhì)環(huán)境中使用。

結(jié)合本項目工程地質(zhì)資料以及造價控制信息，最后確定利用沖擊鉆進行鉆孔灌注樁成孔施工。

3.2 沖擊鉆施工方法

3.2.1 施工流程

樁位放線、埋設(shè)護筒→樁機就位→沖擊成孔→孔深測定、清孔→安放鋼筋籠→下導(dǎo)管→二次清孔、測定沉渣→灌注混凝土→成樁→挪至下一個樁位。

3.2.2 施工要點

(1)鉆機滑輪線、沖擊錐中心線和樁位中心線三點一線，精確定位后，固定好鉆架，且保持平穩(wěn)，四個腳有加固措施。

(2)注意控制沖程。

上部雜填土層，土層松散，沖進速度控制在1 m/h以內(nèi)，沖程應(yīng)控制在2.0 m以內(nèi)，并及時投入粘土球，以便造漿護壁。

底部細砂、中砂、礫石層，沖進速度控制在0.5 m/h，沖程控制在2～3 m，沖孔過程中注意排渣和護壁，排渣要用高密度、大粘度、攜渣能力強的泥漿，同時應(yīng)加大泵量，加快泥漿循環(huán)速度，及時將沉渣排出；由于該層位巖石屬于強透水層，要加大粘土球的投入量以及投入一些小片石，形成較穩(wěn)定的護壁。

孤石和樁端持力層玄武巖，強度較高，控制沖進速度在0.3 m/h，施工時，鉆頭要有足夠的強度和耐磨性，在鉆頭底部加焊硬質(zhì)合金塊，沖程控制在4 m左右，提高破巖能力，同時鉆頭可以有足夠的旋轉(zhuǎn)空間，保證孔圓順，保證成孔質(zhì)量，同時應(yīng)加大泵量，加快泥漿循環(huán)速度，及時將沉渣排出。

(3)控制孔內(nèi)沉渣。根據(jù)地質(zhì)條件，穿越下部細砂、中砂、碎石土以及玄武巖層位時泥漿含砂率增高，密度增大，而粘度降低，攜渣能力降低，沉渣無法排除，應(yīng)經(jīng)常測試泥漿的各項指標(biāo)，及時更換泥漿。

4 常見問題及應(yīng)對措施

上部厚層雜填土層土質(zhì)比較松散，塑性差，力學(xué)強度低，施工中易發(fā)生的問題及相對應(yīng)的處理措施如下。

4.1 鉆進過程中易發(fā)生塌孔、縮徑、漏漿問題

針對塌孔問題，施工中保持孔內(nèi)泥漿液面高于地下水位1～2 m，維持孔內(nèi)壓力高于孔外壓力，可有效防止塌孔。

對于塌孔嚴重的孔段，采用鋼管護筒的方式進行護壁。采用與孔徑相同直徑的鋼筒，隨著鉆進深度增加逐步放入孔內(nèi)，以達到保護孔壁的目的。雖然解決了孔壁坍塌無法成孔的問題，但是施工完畢后需要拔除護筒，難度較大。

另外一種方式是在較淺層位采用鋼護筒，深部采用加大泥漿稠度的方式，沖擊鉆進過程中掌握好泥漿狀態(tài)，同時控制好沖擊速度，確保成孔質(zhì)量，可以省去多道工序，提高成孔效率。

4.2 孔內(nèi)沉渣厚度過大

本工程灌注樁為端承樁，要求控制孔底沉渣厚度<50 mm。底部地層含碎屑高，成孔后沉渣較厚。上部較松散，若采用反循環(huán)清孔易造成塌孔，因此采用正循環(huán)清孔，將導(dǎo)管下至離孔底80～100 mm，用泥漿泵將新制泥漿(密度控制在1.05～1.08 kg/L)泵入孔內(nèi)，控制泥漿上返速度≮0.25 m/s，用測繩量孔內(nèi)沉渣厚度，直到小于50 mm。清孔完畢后應(yīng)立即澆筑混凝土，停留時間過長將會導(dǎo)致鉆孔縮徑和發(fā)生塌孔。

4.3 孤石處理

成孔過程中，孔深3～4 m的淺埋孤石可以用挖掘機排除，而鉆進至深部時，易將孤石誤判為樁端持力層。施工前對每棟樓選擇3～4個孔做超前鉆進，且要求鉆進至中風(fēng)化層玄武巖2～3 m，查明樓座區(qū)域內(nèi)樁端持力層玄武巖埋深變化情況，據(jù)此來判斷終孔層位。

4.4 超灌系數(shù)的控制

雜填土較松散，在混凝土灌注過程中，按理論計算出的灌注量在灌注過程中往往不夠，造成多次虧灰現(xiàn)象發(fā)生，攪拌站離施工工地較遠，兩次灌注混凝土?xí)r間間隔較長，成樁質(zhì)量較差，易發(fā)生斷樁。經(jīng)過反復(fù)試驗，將混凝土超灌系數(shù)控制在1.4～1.5，可保證較好的成樁質(zhì)量。

4.5 廢漿處理

沖擊鉆施工中產(chǎn)生大量泥漿，隨意排放勢必會造成周圍環(huán)境的嚴重污染，因此必須對泥漿進行處理。解決方法為：采用泥漿分離裝置對泥漿進行分離處理，處理后的漿液可繼續(xù)作為生產(chǎn)泥漿使用，固體物做為渣土外排。部分泥漿可用生石灰作為固化劑進行處理，待硬化后，隨開挖后的雜填土外運，或者做為回填土使用。

5 結(jié)語

通過對長白山地區(qū)厚層雜填土地段嵌巖樁的施工，得到了一些在該類土層中的施工技術(shù)方法，并對施工中遇到的一些問題及解決措施進行了總結(jié)。

(1)沖擊鉆適應(yīng)各類地層和復(fù)雜的地質(zhì)情況，能夠滿足本工程的施工要求。該方法設(shè)備簡單，場內(nèi)移動靈活，不需要大型起重設(shè)備，施工成本低，對施工現(xiàn)場要求不高，根據(jù)工期需要可安排多臺設(shè)備同時施工。

(2)針對塌孔、縮徑、漏漿等問題可采用護筒和增大泥漿粘稠度等綜合的方法進行解決。

(3)存在孤石地區(qū)超前鉆進提前探測底部持力層埋藏深度，避免施工中將孤石誤判為持力層。

(4)用泥漿分離設(shè)備處理泥漿，可大幅度減少泥漿外運量，減少對環(huán)境的污染，降低施工成本。

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