深厚雜填土復雜地層中灌注樁成樁技術研究

李國輝

摘 要：本文根據多年從事地基處理的工作經驗，以百度云計算中心（山西陽泉）項目為實例，重點分析了深厚雜填土復雜地層中灌注樁成樁技術的難點，并提出了解決方法，對相同地質條件的地基處理有很好的借鑒意義。

關鍵詞：復雜地層;灌注樁;難點;解決方案

中圖分類號：S2

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191015079

1 引言

隨著我國基礎建設的不斷推進，許多公路、鐵路及工業民用建筑中棄土場場地不可避免地作為建設場地加以利用。這種場地相當一部分都存在深厚的雜填土地層，由于雜填土的來源、組成比較復雜，具有性質不均勻、工程性質差等特點。雜填土一般不能直接作為建筑的地基，通常需進行地基處理或采用樁基礎直接穿透雜填土地層，相對而言，采用樁基礎更為可靠。在深厚雜填土地層中成樁一直是工程施工中的難點，有必要對其進行深入的研究。本文通過工程實例，研究總結了適用于深厚雜填土復雜地層中的樁基施工技術。

2 工程概況

百度云計算（陽泉）中心項目是山西省2013年度重點工程，該項目位于陽泉市開發區大連東路以南，義白路東側。主要是通過百度陽泉云計算中心的建設，形成10萬臺服務器的裝機規模，每天處理 10p 級規模的數據，為全國互聯網業務提供支撐，發揮基礎設施的綜合效益，降低信息化發展總體成本。項目占地 24hm2，建設規模約 10 萬m2，共9個單體建筑。

本項目建設場地原為一棄土場，填土填筑年限1～10a，填土材料來源主要為山體挖方棄土、建筑垃圾和生活垃圾。場地地層自上而下可劃分為3層。

第1層：雜填土（Q42ml）。為粉質黏土、粉土，含大量建筑垃圾、漂石及孤石，漂石、孤石直徑0.5～3.0m，成分為石灰巖。局部存在上層滯水，其對應土層呈可塑、軟塑、流塑狀，層厚10～40m，該層遍布整個建設場地。

第2層：泥巖（C3t）。

淺紅色，強風化-中風化，巖芯呈碎塊狀，泥質膠結，夾有鐵質結核（俗稱雞窩子鐵礦），厚層-巨厚層狀，屬極軟巖，層厚0～5m。

第3層：石灰巖（O2f）。

灰色-青灰色，屬于沉積巖，為較硬巖，中-微風化，白云質結構，塊狀構造，巖芯多呈柱狀，裂隙發育，RQD=70～80，巖體完整，巖體基本質量等級為Ⅰ級。

設計采用嵌巖樁作為建筑基礎，持力層為中風化石灰巖。設計樁徑0.8m、1.0m，樁長20～60m不等，要求樁端進入中風化石灰巖不小于0.5m。

3 雜填土工程性質特點

3.1 成分復雜，工程性質不均勻

場地內的填土為多次填筑而成，填料來源、組成成分、填筑時間等均有較大差異，導致雜填土的性質很不均勻。

3.2 欠固結，壓縮性大，局部具有濕陷性

場地內的雜填土填筑時間較短，結構較為疏松，具有較高的壓縮性，根據勘察的結果，場地內雜填土OCR值為0.353～0.630，壓縮系數為0.23～0.64，具 Ⅰ 級非自重濕陷性。

3.3 孔隙大且滲透性不均勻

根據勘察結果，雜填土的天然孔隙比為0.760～1.08，孔隙較大。雜填土的成分復雜，滲透性極不均勻，粉土、砂性土含量高則滲透性好，黏性土含量高則滲透性差，雜填土層中分布有上層滯水，就是局部黏性土含量高，滲透性差的表現。

4 樁基施工難點

深厚雜填土地層樁基施工的難點主要是樁基成孔困難，在含有大量孤石的深厚雜填土地層中成孔工藝目前尚不成熟?！渡詈耠s填土鐵路橋梁樁基礎設計》[1]的工程實例中，基巖以上雜填土部分全部進行開挖，開挖完成后邊施工柱邊雜填土方，填料需要選擇和處理，回填過程注意夯實均勻，不要產生側壓。為了在此類地層中成樁，甚至采用了將40m厚的雜填土挖除，重新擇土（將雜填土中的孤石剔除）回填后再成樁的方案，成本很高，且重新填筑土時，由于雜填土成分的復雜性，壓實性能差，很難保證填土的密實度?！渡詈耠s填土鐵路橋梁樁基礎設計》[2]中2-的工程實例中，因在深厚雜填土中灌注樁難以成孔，采用了靜壓跟管護壁，沖擊錘錘擊成孔的工藝，但這種工藝需制作大直徑鋼護筒，鋼護筒不能重復利用，施工成本也很高且效率低?！兜乇砩铍s填土地層樁基施工技術》[3]的工程實例中，采用了泥漿護壁沖擊鉆成孔工藝，采用黏土換填，復合護孔的施工方法，但這種工藝只適用于地下水位以下或不漏水的地層中，且成樁效率非常低;本項目場地內雜填土較松散，漏水嚴重，且局部有上層滯水，成孔中伴有縮徑的問題，這種成孔工藝不適用。

本場地地層成孔難主要體現在如下3個方面。

4.1 鉆進困難

雜填土成分復雜，含大量的建筑垃圾、漂石及孤石，同時又存在可塑、軟塑的粉質黏土，地層軟硬不均，一般的成孔工藝難以成孔。

4.2 塌孔、縮孔嚴重

地層中較松散的部位容易塌孔，含上層滯水的部位容易發生縮徑。

4.3 地層松散，漏水嚴重

泥漿護壁的方法不適用于此類地層。

5 試樁試驗

5.1 試樁試驗

目前大直徑樁基機械成孔工藝主要有3種，旋挖機成孔、沖擊鉆成孔、回旋鉆進成孔。項目施工正式開始前進行了試樁試驗，由于雜填土極易漏水，一般采用干作業成孔，回旋鉆不適于干作業成孔，所以本次試樁采用了旋挖機成孔和沖擊鉆成孔2種工藝，沖擊鉆成孔采用了南通CK1200型的沖擊鉆機，旋挖鉆采用了徐工XR220D、三一SR250型2臺鉆機進行試驗，在為期15d的試樁試驗中未能完成1根樁基的成孔。

5.2 常規成樁工藝試樁失敗原因分析

場地內的雜填土是粉質黏土、粉土與建筑垃圾、碎石、漂石及孤石等組成的混合土，地層雜亂無章，軟硬不一，地層透水性差異巨大。使用泥漿護壁的工藝時，在碎石含量較高的土層中泥漿漏漿嚴重，難以有效護壁，出渣問題很難解決。