垃圾填埋場(chǎng)填料沖擊成孔柱錘沖擴(kuò)樁施工技術(shù)應(yīng)用

【摘 要】 柱錘沖擴(kuò)樁法地基處理技術(shù)在近年來(lái)適用范圍逐漸擴(kuò)大，普通柱錘沖擴(kuò)樁法在地下水位高的雜填土層無(wú)法成孔。本文結(jié)合其在青島北客站海灘垃圾填埋場(chǎng)工程中的應(yīng)用，對(duì)填料沖擊成孔柱錘沖擴(kuò)樁法的地基加固機(jī)理、施工工藝及質(zhì)量檢測(cè)等進(jìn)行了介紹，工程實(shí)踐表明，該技術(shù)方法對(duì)地下水位高的雜填土層具有顯著的優(yōu)越性，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】 填料沖擊成孔；柱錘沖擴(kuò)樁法；垃圾填埋場(chǎng)；復(fù)合地基承載力

1 填料沖擊成孔柱錘沖擴(kuò)樁施工技術(shù)

1.1 施工準(zhǔn)備

施工前，先采用工程鉆機(jī)進(jìn)行地質(zhì)情況復(fù)核，按縱橫間距不大于50米布孔探明地質(zhì)情況，若與設(shè)計(jì)相符，則按設(shè)計(jì)進(jìn)行施工；如與設(shè)計(jì)不符時(shí)，及時(shí)通知相關(guān)單位，待確定處理方案后施工。

1.2 測(cè)量放線定位

根據(jù)設(shè)計(jì)圖，測(cè)量放線定出各分區(qū)范圍，用白灰灑線醒目標(biāo)出各段區(qū)域；根據(jù)控制樁和布樁圖定出各樁位，用白灰標(biāo)識(shí)，插上竹簽，并做好樁位交底。

1.3 區(qū)域性降水

施工中先探明地下水埋深情況，對(duì)于地下水豐富地段，可采用真空井點(diǎn)降水、管井井點(diǎn)降水等措施先排降地下水，降水深度2～3m，保證柱錘沖擴(kuò)樁能順利成孔，并能有效地減小柱錘沖擴(kuò)樁施工時(shí)造成的地面隆起量，增強(qiáng)樁間土擠密效果。

通過(guò)計(jì)算確定井點(diǎn)管間距及井點(diǎn)管深度。真空井點(diǎn)降水采用環(huán)圈井點(diǎn)加設(shè)中間井點(diǎn)，井點(diǎn)管采用φ30×2鋼管，環(huán)圈井點(diǎn)管間距一般取2m，中間井點(diǎn)管間距一般取10m；管井降水井點(diǎn)系統(tǒng)采用縱橫間距15～20m進(jìn)行布置井點(diǎn)，管井深入含水層底部，井管可采用鋼筋籠制作，外包鐵絲網(wǎng)，直徑為45cm。

1.4 護(hù)筒跟進(jìn)填料沖擊成孔

用直徑300～500mm、長(zhǎng)度2～6m、質(zhì)量1～8t的柱狀錘（柱錘），護(hù)筒跟進(jìn)沖擊成孔。對(duì)降水效果較好的地段，降水后可直接采用護(hù)筒跟進(jìn)沖擴(kuò)成孔。先采用樁機(jī)反壓護(hù)筒下沉，根據(jù)不同地質(zhì)每次下沉護(hù)筒約30～50cm，然后提升柱錘，將護(hù)筒內(nèi)土體沖擴(kuò)擠密至孔壁四周，再反壓護(hù)筒下沉，以此循環(huán)成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

當(dāng)?shù)叵滤回S富且埋深較深時(shí)，采用井點(diǎn)降水后成孔依然困難，出現(xiàn)坍孔或縮頸時(shí)，采用填料沖擊成孔。填料目的是吸收孔壁附近地基中的水分，密實(shí)孔壁，使孔壁直立，不坍孔、不縮頸，此填料宜采用碎磚及生石灰，碎磚及生石灰能夠顯著降低土壤中的水分，提高樁間土承載力。

護(hù)筒下沉的同時(shí)，可通過(guò)進(jìn)料口分次填入碎磚和生石灰塊，邊沖擊邊將填料擠入孔壁及孔底，當(dāng)孔底接近設(shè)計(jì)成孔深度時(shí)，夯入部分碎磚擠密于樁端上。如圖1所示。

1.5 填料夯擊成樁

沖擊成孔填料采用碎磚和生石灰塊，或其他建筑渣塊。填料沖擊成孔柱錘沖擴(kuò)樁位于淤泥質(zhì)土層（含生活垃圾腐爛層）范圍內(nèi)的樁身，采用粒徑稍大、質(zhì)地堅(jiān)硬且未風(fēng)化的碎石塊（最大粒徑不超過(guò)10cm）夯填。其它土層范圍內(nèi)的樁身，根據(jù)具體情況可采用碎石或碎石夾礫砂材料夯填，但含泥量不大于5％。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，碎石與礫砂宜按2：8配制，對(duì)地下水豐富地段應(yīng)加大碎石填料量。

在成孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度后，提升柱錘，通過(guò)護(hù)筒上進(jìn)料口，用標(biāo)準(zhǔn)斗車將碎石或碎石夾礫砂填料分層填入樁孔夯實(shí)，采用填料量（通過(guò)試樁確定達(dá)到設(shè)計(jì)樁徑的每米填料量）和單擊貫入度（不大于20cm）雙重控制，護(hù)筒隨成樁深度逐步提升，直至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高。單擊貫入度是指將柱錘提升6m后自由下落，柱錘夯擊填料下沉的深度，可通過(guò)提升柱錘的鋼絲繩和護(hù)筒相同高度位置劃記號(hào)測(cè)定。

對(duì)淤泥質(zhì)土層地段，在淤泥質(zhì)土層頂面向下夯填碎石，夯入淤泥層內(nèi)的填料量滿足每米填料量，且必須滿足單擊貫入度不大于20cm，不滿足則需繼續(xù)填料夯實(shí)直至滿足要求；對(duì)雜填土地段，分層夯填碎石或碎石夾砂礫填料，用單擊貫入度來(lái)控制填料量和夯擊次數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)施工嚴(yán)格控制每次填料量。柱錘沖擴(kuò)樁在成樁過(guò)程中，每個(gè)樁孔應(yīng)擠密夯填至平整后的地面。

2 應(yīng)用實(shí)例

青島北客站站場(chǎng)工程，原屬于海灣沉積地貌的濱海沼澤地，瀕臨膠州灣東岸，后被辟為青島垃圾填埋場(chǎng)。線路通過(guò)地段地表廣泛分布人工棄填土，土質(zhì)成份極為雜亂，主要由硬塑～軟塑狀粉質(zhì)黏土、碎石角礫、砂土、塑料碎片、混凝土塊、碎磚塊、石灰等建筑垃圾及生活垃圾組成，結(jié)構(gòu)多疏松、松散，承載力及變形模量較小，厚度8～18m。以下為淤泥質(zhì)土，軟塑～流塑狀，一般厚度1～5m，含較重的有機(jī)質(zhì)，具有高壓縮性，力學(xué)性能差。垃圾層地下水極為豐富，原地面以下即見地下水，且地下水與膠州灣海水有一定水力聯(lián)系。由于雜填土、淤泥質(zhì)土不能滿足路基工程在承載力和沉降方面的要求，通過(guò)多種樁型試樁比較，對(duì)淤泥層厚度小于3m地段采用填料沖擊成孔柱錘沖擴(kuò)樁進(jìn)行路基地基加固。

加固前地基土動(dòng)力觸探N63.5≤5擊/10cm。填料沖擊成孔柱錘沖擴(kuò)樁設(shè)計(jì)直徑600mm，樁間距根據(jù)淤泥層厚度情況分1.5m和1.7m兩種，均按正三角形布置。采用直徑355mm、長(zhǎng)度5m、質(zhì)量3.5T的柱錘沖擴(kuò)成孔，跟進(jìn)護(hù)筒護(hù)壁，護(hù)筒外徑為426mm。對(duì)無(wú)淤泥質(zhì)土層地段樁端進(jìn)入持力層不小于0.5m，對(duì)淤泥質(zhì)土層厚度小于3m地段，護(hù)筒置于淤泥層頂面，分層夯填碎石夾礫砂填料，碎石與礫砂填料比例為2：8，形成直徑不小于Φ0.6m的沖擴(kuò)樁。每臺(tái)樁機(jī)每個(gè)臺(tái)班成樁長(zhǎng)度約120米。柱錘沖擴(kuò)樁檢測(cè)合格后，樁頂鋪設(shè)60cm厚碎石墊層夾兩層土工格柵。

經(jīng)第三方檢測(cè)單位檢測(cè)，加固后樁身密實(shí)度均達(dá)到中密以上（N63.5≥10擊/10cm），地基土被擠密，施工加固效果較明顯；經(jīng)地基土平板載荷試驗(yàn)，樁間距1.5m處理區(qū)域處理后復(fù)合地基承載力達(dá)到180KPa，樁間距1.7m處理區(qū)域處理后復(fù)合地基承載力達(dá)到150KPa。

3 結(jié)論

（1）從工程實(shí)例應(yīng)用情況來(lái)看，填料沖擊成孔柱錘沖擴(kuò)樁施工技術(shù)適用于地下水位高、成孔時(shí)孔壁無(wú)法自立、影響深度不超過(guò)10m、飽和淤泥層厚度不大于3m且工后沉降要求不高的各種復(fù)雜地層的地基加固處理。如用于大型垃圾填埋場(chǎng)、石料及廢料回填垃圾地基以及地下人防工事等各種復(fù)雜建筑場(chǎng)地的處理。

（2）該技術(shù)的重要特征就是通過(guò)孔內(nèi)夯擊的樁錘，在不斷沖、砸動(dòng)力作用下，使孔內(nèi)填料不斷受到高動(dòng)能、高壓強(qiáng)和劈裂擠密。夯擊能E可達(dá)2000～3000kN？m/㎡，根據(jù)工程設(shè)計(jì)需要還可進(jìn)行調(diào)高或降低。由于采用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯，具有較高的沖擊動(dòng)能，可顯著提高地基承載力。

（3）填料沖擊成孔柱錘沖擴(kuò)樁，沖擊成孔填料采用碎磚及生石灰塊，樁身填料采用碎石和礫砂，用料標(biāo)準(zhǔn)低，原材料分布廣泛，價(jià)格低廉，施工工藝簡(jiǎn)單，施工成本低。

（4）填料沖擊成孔柱錘沖擴(kuò)樁操作簡(jiǎn)單，對(duì)施工場(chǎng)地要求不高，每臺(tái)樁機(jī)每臺(tái)班可成樁約120米，施工速度快。

（5）由于該技術(shù)具有高動(dòng)能、高壓強(qiáng)，故振動(dòng)小，噪聲低，消除渣土污染，可廣泛地應(yīng)用于城市建設(shè)中地基的處理工程。能凈化人類生存環(huán)境，將城市垃圾填埋場(chǎng)“變廢為利”，并大量節(jié)約鋼材、水泥，降低工程造價(jià)，減少開挖地基和用于地基處理的加固料往返運(yùn)輸費(fèi)及運(yùn)輸過(guò)程對(duì)環(huán)境的污染等。一般可降低基礎(chǔ)工程造價(jià)25%～80%。

參考文獻(xiàn)

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