深厚雜填土區灌注樁及地基加固關鍵施工技術

孟召虎 胡志文 袁科明 柳滿慶 王永奇 張勤雄 李 艷

中建三局集團有限公司 陜西 西安 710065

隨著城市化進程的加快，原有建筑物大量拆除，新城區不斷建設，產生了大量的建筑垃圾。建筑垃圾若未被妥善處理，而是被隨意填埋，便會與生活垃圾等形成雜填土。雜填土的成分較為復雜，土體顆粒尺寸懸殊，孔隙率大，回填深度不一，導致若作為新建建筑的地基使用時，承載力不均勻。對雜填土地基如何處理已成為一個日趨重要的問題[1-3]。蘭州新區西岔園區山字墩（棚改）安置房項目7#樓基礎位于深厚雜填土上，項目部通過采用相關的技術措施進行處理，最終很好地解決了這一問題。

1 工程概況

蘭州新區西岔園區山字墩（棚改）安置房項目位于蘭州新區職教園區，主要包括11棟高層住宅建筑，建筑高度85～99 m，總建筑面積390 786.45 m2。

本工程高層住宅采用樁筏基礎，樁基采用機械干成孔（旋挖鉆孔）后注漿灌注樁。灌注樁基礎持力層為膠結角礫層，樁端進入持力層不小于1 m。樁身直徑800 mm，樁心間距2.4～2.6 m；灌注樁采用后注漿技術，沿鋼筋籠內側對稱布設2根φ32 mm注漿管，樁身混凝土強度等級為C45，抗滲等級為P12。

2 施工難點分析

1）根據地勘報告，7#樓基礎位于雜填土區域，雜填土在地基頂面以下10 m均有分布。經現場勘察，該區域主要以新填埋生活垃圾及建筑垃圾為主，土質疏松不均勻、孔隙率大、穩定性差、容易產生沉降及坍塌。樁基成孔困難，坍孔嚴重。

2）雜填土長期自然沉降易產生樁頂自由端過高，不利于灌注樁的整體穩定性及抗震要求，且后期處理困難。

3 方案確定

針對7#樓灌注樁無法成孔以及地基土需處理等問題，項目部通過與各參建單位進行討論，最終提出以下2種處理措施：

1）采用換填法。采用大開挖方式，將地基中雜填土全部挖除，然后采用素土分層回填碾壓夯實，保證壓實系數不小于0.95，然后再進行灌注樁的施工。該施工方案成熟但土方開挖區域廣、回填量大、資源投入大、工期長、成本高。

2）優化施工工序，盡量減少及避免坍孔，對于成孔困難的灌注樁，在成孔時采用鋼護筒跟進施工法，確保樁基成孔，灌注樁施工完畢后，對地基土進行水泥漿注漿加固。該方案施工靈活，周期短。通過比較，項目最終采用該方案進行灌注樁施工及地基土加固處理。

4 施工工藝流程

鋼護筒制作→成孔前作業面處理→鋼護筒跟進灌注樁成孔→灌注樁澆筑及后壓漿→地基注漿施工

5 施工關鍵技術

5.1 灌注樁施工組織

本工程7#樓灌注樁樁心間距2.4～2.6 m，逐排順序成孔容易出現坍孔和串孔，且易造成安全事故。因此，施工時采用“雙向跳打法”，即縱橫2個方向都采取跳樁成孔作業，分4次跳打，避免坍孔、串孔的發生（圖1）。灌注樁成孔完畢后，及時進行鋼筋籠安裝以及混凝土澆筑。

圖1 灌注樁施工順序

5.2 鋼護筒后跟進成孔灌注樁施工

5.2.1 鋼護筒制作

本工程灌注樁直徑800 mm，鋼護筒直徑1 000 mm，每節鋼護筒長度4 m，采用厚10 mm鋼板加工制作。護筒在上口端部制作1個承插式接口，方便護筒在接長時準確對接。承插式接口采用同等厚度的鋼板制作，高度100 mm，與護筒搭接長度為50 mm，每個護筒在端部承插式接口下方鉆制2個對稱的φ50 mm圓孔作為吊裝孔。

5.2.2 成孔前作業面預處理

本區域地基土為雜填土，旋挖鉆機自重較大，成孔過程中，地基土受到旋挖鉆機自重作用，容易引起不均勻沉陷，導致旋挖鉆機傾斜，無法保證鉆孔的垂直度。因此，對于裸露于表面的雜填土，采用素土進行換填，換填深度1 m，并采用壓路機對整個施工場地碾壓密實，確保地基土在鉆機自重的作用下不至于沉陷。

5.2.3 灌注樁成孔

1）一般鋼護筒灌注樁施工時首先將鋼護筒打入地基土中，然后再進行成孔作業。本工程地基土為雜填土，若優先下沉鋼護筒，鋼護筒在下沉過程中碰觸到建筑垃圾，容易造成護筒下沉困難以及偏移。為此，本工程采用成孔鋼護筒跟進的方法，進行灌注樁成孔作業。

2）灌注樁采用旋挖鉆機成孔，首次成孔深度為2 m，孔徑擴大至1 000 mm。吊裝首節鋼護筒，將鋼護筒吊至已開挖好的孔中，并且要確保鋼護筒安裝垂直、位置準確。之后再就位旋挖鉆機繼續成孔作業，隨著鉆孔深度的增加，鋼護筒在自重作用下不斷下沉，避免了松軟土層坍孔。待鋼護筒頂標高距地基表面0.5 m時，停止鉆孔，進行護筒的接長。

3）接長時，將下一節護筒起吊在首節鋼護筒上方100～200 mm，然后采用人工輔助配合，次節鋼護筒的下端口準確地插入首節鋼護筒的承插式接口中。護筒接長完畢，進行垂直度檢查糾偏后，繼續進行成孔作業。

4）鋼護筒灌注樁成孔作業時，旋挖鉆要輕壓慢轉、慢放慢提，鉆進過程中隨時注意地層變化和儀表顯示情況，嚴格控制回次進尺。樁基操作時盡量減輕鉆具對護筒的擾動。灌注樁成孔深度達到設計要求后，采用清孔鉆頭在固定標高往復進行空鉆，清除孔底沉渣，控制孔底沉渣厚度不大于50 mm。

5.2.4 灌注樁施工

1）鋼筋原材、鋼筋籠長度、制作質量等需滿足設計及規范要求。

2）注漿管底部需比設計樁底低50 cm，頂部比樁頂高30 cm。注漿管下端部采用切割機切割注漿孔，然后采用膠帶纏繞，防止孔底成渣及混凝土進入注漿管。鋼筋籠吊裝就位后，適當錘擊注漿管，以確保注漿管下端進入土層，以防注漿管懸空，避免后期開塞困難。

3）混凝土用導管灌注，施工中需確保混凝土質量。

5.2.5 后注漿施工

1）注漿前壓水開塞。灌注樁混凝土澆筑完畢后需嚴格控制開塞時間，開塞時間過早，易導致樁端混凝土遭到破壞，開塞時間過遲，包裹注漿管的混凝土強度過大，會導致開塞無法完成，注漿管報廢。根據本工程實際試驗，樁基開塞時間宜為樁基澆筑后2～3 d，開塞時壓水量一般控制在0.2 m3以內，壓水時間1～2 min，以壓通為準（即壓通后泵壓明顯下降）。

2）注漿施工參數及流程。注漿選用P·C 32.5水泥，水灰比0.55～0.60，攪拌時間不少于2 min。注漿壓力控制在1.5 MPa，流速控制在30～40 L/min，2根注漿管注漿時間間隔不得超過12 h。單樁注漿壓漿量約1.5 t。終壓條件為達到注漿量要求或穩壓壓力大于3 MPa，持續1 min以上。

5.3 地基注漿加固

5.3.1 注漿加固設計

樁間土開挖完成以及筏板墊層施工完畢后，進行地基土的注漿加固。地基注漿前進行場地平整及墊層澆筑。

本工程在雜填土區域，每4根工程樁所在范圍內布置4個注漿孔，注漿管材選用φ50 mm鋁塑管，梅花形布置φ20 mm@100 mm注漿孔（圖2）。注漿深度為6 m，注漿采用素水泥漿，采用P·C 32.5水泥，水灰比控制在1∶1。

圖2 注漿孔布置示意

5.3.2 注漿加固施工

根據注漿孔平面布置圖，準確定位出注漿孔位置并做標記。按照從中心向四周的施工順序，采用MGJ-70型鉆機，從墊層開始向下鉆進，直至鉆孔深度達到6 m，最后用鉆桿上下掃孔數次，以便清除孔內沉渣。

鉆孔完畢后，將事先加工好的注漿管垂直下放至鉆孔中，在注漿管封堵托盤以上采用砂漿填充密實，防止大量漿液溢出。

壓力注漿，注漿時，注漿壓力不小于3 MPa，當出現注漿孔噴漿或者注漿壓力突變時停止注漿。本工程每個注漿孔注漿量約2.5 m3。注漿完成后，用端帽封住注漿孔。

6 結語

本工程在深厚雜填土區域，采用鋼護筒跟進成孔進行灌注樁施工，以確保施工質量，并采用注漿加固方法，對地基土進行處理，消除了雜填土對灌注樁的不利影響。

灌注樁施工完畢后，對樁身完整性及承載力檢測，所有灌注樁均檢測合格，一類樁達到92%。整個灌注樁施工在保證施工質量的同時，加快了進度，節省了成本，取得了良好的效果，其相關的施工經驗可以為同類型項目提供參考。