垃圾填埋地層中長螺旋鉆孔壓灌樁高質量成樁工藝探究

李紹才

（北京城建集團有限責任公司建筑工程總承包部，北京 100088）

1 施工環境及地質情況描述

當前城市建設快速發展，城市中心區域已無法滿足空間要求，向市郊擴展已成為普遍現象，不少市郊雜填土區域、垃圾填埋場等已被規劃為建設用地，在此環境中，各類建筑工程施工將面臨不少問題，樁基或護坡樁施工同樣面臨挑戰。

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采用長螺旋工法施工護坡樁，樁長為20，22，25m，樁徑為0.8，1.0，1.2m。建筑物基坑為明挖深基坑，基礎埋深為原地面以下15.0～18.0m；基坑支護采用護坡樁+預應力錨索體系；地下水處理采用坑外三軸攪拌樁止水+坑內疏干井排水。垃圾填埋數量達數十萬立方米，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，成分極為復雜。

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

2 長螺旋施工工藝選擇及遇到的難題

長螺旋成孔壓灌混凝土后插鋼筋籠工藝屬于干作業工法，施工工藝較簡單，對工期把控有利。在垃圾填埋地質層中選擇長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，相較其他工法節約成本；④在采取合理措施后安全質量有保障。

當采取相應措施后可使孔壁土較密實，同時對樁身側向變形及位移起到更好的保護作用，且可為后續施工的樁間噴射混凝土提供較好的作業基面。但該工藝對地質條件要求較高，主要體現在巖層、易坍塌地層、松散地質層中施工難度大或質量無法得到保障，在垃圾地質及雜填土層中（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被雜物或包裹袋纏繞，加之雜物整體性及自穩性能極差，鉆桿提升會造成孔壁坍塌。若此時按傳統工法操作提升鉆桿并灌注混凝土，樁身質量將無法保證，會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，導致鋼筋籠無法插放到既定標高位置。

2）混凝土充盈系數大、不經濟 主要原因為孔壁孔隙較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，嚴重時混凝土充盈系數可達2.0，對成本控制不利。

3）樁身外觀效果差、驗收合格率無法保障 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；鼓凸部位剔鑿費工費力，甚至剔鑿時易因大塊混凝土脫落導致鋼筋外露，存在質量隱患。

3 超前預控處理措施

3.1 試樁試驗

按設計及相關要求布置試樁點，試樁盡量選擇地勘未探測到或地質情況有疑慮部位，必要時可增加試樁數量。為避免試樁不合格導致不良后果，不宜采用原位試樁，應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 試樁前采用長螺旋鉆機鉆孔提取土樣，將鉆孔得到的土質情況與地勘報告對比，分別標明施工作業范圍樁位地層實際分布情況，為下一步預控措施做準備。

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性能、防止塌孔和控制灌注混凝土的充盈系數。砂土的灌入對垃圾層起到擠壓作用，將樁孔部位雜物推擠到樁身固結體外。為節約成本，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，灌入量根據試樁效果達到樁身質量要求確定。砂土灌入后，在地下水或砂土本身自重作用下，會滲入垃圾層中對孔隙起填充作用，同時，砂土在鉆桿旋轉作用下將形成“泥膜”，可有效防止塌孔，增強樁孔圓真度及孔壁穩定性。當遭遇局部孔位塌孔嚴重區域，可采取多次砂土灌入、多次鉆桿旋轉攪拌，以確保垃圾層空隙填充密實。

3）取芯檢測 試樁結果采用取芯檢測，每棵試樁取4個芯位，取芯分為外環和內環取芯。外環芯位布置在靠近樁身外沿，但不得破壞鋼筋籠，取3個點，按120°圓心角布置；內環取芯取1個點，布置在樁身圓心部位。該項工作主要目的是檢測樁身實體完整性及是否存在孔洞、夾渣等質量缺陷，為施工操作收集參數，確保正式施工成樁質量。

3.2 成樁順序

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

3.3 鉆桿提升及灌入混凝土要求

泵入混凝土時，鉆桿提升速度宜控制在1.0m/min左右，較常規要求提升速度要減慢，以確保混凝土灌注后能保證樁身設計強度，且充盈系數控制在理想狀態。通過該處理措施后，絕大多數樁體充盈系數可控制在1.0～1.1。

4 結語

實踐證明，通過對長螺旋工法在垃圾地層中成樁質量出現的難題及解決措施探討與研究，灌注混凝土充盈系數得到有效控制，基坑開挖后顯示樁身外觀質量效果良好，實現高質量成樁。

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

2）社會效益 擴展長螺旋施工工法的應用范圍，且該成果除可推廣應用于垃圾填埋層外，還可用于雜填土等松散地質層。

3）環境效益 長螺旋施工工藝本身無需排除泥漿或泥漿外運，在垃圾地質層中成功應用該施工工藝，實現泥漿不外排的良好結果，減少對施工現場及運輸道路的污染，有效保護了生態環境。