超厚淤泥層、軟弱層等復雜地質下旋挖灌注樁施工技術

孟乾文 鄒明君 方偉名 冉雪琴

旋挖灌注樁因其高效、綠色環保等優點，廣泛應用于公路、鐵路、橋梁和房屋建筑基礎樁施工中，是一種成熟可靠的施工工藝。但因各工程中地質情況差異性較大，成孔質量不易控制，特別是在復雜地質條件下作業時，容易出現塌孔，縮頸，擴孔等問題，影響后期樁身質量。針對在復雜地層下的旋挖灌注樁施工時出現塌孔、縮頸等問題的處理方法進行探討。

旋挖灌注樁； 塌孔； 縮頸； 高壓旋噴樁

TU473.1+4 B

［定稿日期］2022-12-27

［作者簡介］孟乾文（1990—），男，本科，工程師，主要從事項目施工生產管理工作；鄒明君（1977—），男，本科，高級工程師，主要從事施工生產管理工作；方偉名（1995—），男，本科，助理工程師，主要從事質理管理工作；冉雪琴（1974—），女，本科，高級工程師，主要從事技術管理工作。

成都天府機場項目占地面積大，場地場貌及地層情況復雜，本文結合成都天府國際機場旋挖灌注樁施工過程中各種問題的處理方法進行探究。

1 工程概況

成都天府國際機場場址位于簡陽市蘆葭鎮，距成都市中心天府廣場約51.5 km。本期新建T1航站樓、T2航站樓和綜合交通換乘中心（GTC），大鐵、地鐵、APM從下方穿越。T2航站樓東西總長度約1 283 m，南北總長度約520 m，地下1層，地上主體4層，局部有4層上夾層，屋面最高點44.85 m，建筑面積約31.59萬m2。根據結構劃分為A指廊、B指廊、C指廊、D區大廳、APM捷運系統、大鐵（成都至自貢高鐵線）。基礎類型為柱下獨立柱基或挖孔灌注樁基礎，其中樁基采用大直徑旋挖鉆孔灌注樁，干作業法成孔，主要樁徑為1 m、1.2 m、1.5 m、1.8 m、2 m，樁長為6.0～25.25 m不等，以中風化基巖做為樁端持力層。

工程質量目標為確保魯班獎，一類樁比例不低于95%，杜絕出現三類、四類樁。

2 地質情況

2.1 地下水位情況

根據巖土勘察報告，地下水形態類型主要為上層滯水、孔隙水和基巖裂隙水，抗浮設計水位為440.900 m。地下水和場地土對混凝土具有微腐蝕性，對混凝土內鋼筋具有微腐蝕性。

2.2 地層情況

整個航站樓，分為挖方區和填方區。挖方區主要存在于A、C指廊端部，大鐵區域，其它部位為填方區，如圖1所示。

根據航站樓地勘揭露顯示，航站樓范圍內地層主要構成為第四系全新統人工填土層、第四系全新統植物土層、第四系全新統沖洪積層、侏羅系上統蓬萊鎮組。

2.3 復雜地層情況

原場地場貌復雜，丘陵、魚塘、農田、林地各種交替，局部位置為房屋，后經場地大土方平整，丘陵位置被開挖，魚塘、農田等位置回填，根據地勘資料顯示，存在軟弱土層和膨脹土層區域等不良地層，具體分布如圖2所示。

2.4 地基處理概況

前期航站區在進行場地平整時，地基處理主要采用6種處理方式：①碎石樁+排水板（間距1.8 m）；②3 000 kN·m強夯置換；③換填；④CFG樁；⑤不插板預壓；⑥排水板處理。各區域分布如圖3所示。

3 樁基施工過程中遇到的問題

（1）樁基施工區域存在大面積7～9 m深、直徑0.6 m的碎石樁+0.5 m厚排水板（排水板在-5 m左右），排水板層地下水豐富，碎石樁+排水板區域，樁成孔過程中穿過排水板，并且大部分同碎石樁相交，地下水豐富，且水位較高，出現孔壁大量垮塌，影響樁身質量（圖4）。

（2）在樁基施工過程中，現場旋挖出大量的淤泥層，淤泥層厚度從5～11 m不等。樁在淤泥層中成孔，出現塌孔現象，局部出現縮頸和擴孔現象現象，部分樁在混凝土澆筑完成后出現了回沉現象，回沉高達1.5 m（圖5、圖6）。

（3）旋挖灌注樁在膨脹土層成孔時，上部容易出現大面積塌孔（圖7）。

（4）根據統計，前期復雜地層區域樁施工158根，其中塌孔46根，比例高達30%；樁成孔過程中明顯縮頸14根，澆筑后混凝土回沉1根，加上塌孔整個比例接近40%。

4 原因分析

根據JGJ 94-2008《建筑樁基技術規范》要求：對于填土建筑場地，宜先填土并保證土的密實性，軟土場地填土前應采取設塑料排水板等措施，待填土地基沉降基本穩定后方可成樁［1］。根據地勘單位提供的數據，場地沉降周期至少要一年以上，由于整個機場建設工期緊張，場地沒有按規范要求時間進行沉降，場地平整完后即航站樓樁基施工，按規范要求上述區域根本就不符合成樁的條件。

在土質較軟的土層上，由于快速回填厚度很大的填土層，下部軟弱土層中地下水無法及時排出，在填土的作用下，形成超孔隙水壓力，在超孔隙水壓力作用下，當旋挖灌注樁在軟弱土層中成孔時，土體將側向擠出出現縮徑，甚至塌孔情況。尤其是有水條件下軟弱土層厚度達到3 m及3 m以上時塌孔現象較為嚴重，極大影響了樁身質量。

5 處理方法

（1）針對在膨脹土層樁成孔或是在碎石樁+排水板地基處理過的位置旋挖灌注樁成孔，表現為一般性塌孔，采用C15早強混凝土回填，待達到一定強度后，再進行旋挖成孔，塌孔處形成混凝土護壁，阻止塌孔加劇，具體步驟：①旋挖鉆機旋挖過程中發現塌孔現象，繼續旋挖直至明顯塌孔下部1～2 m，觀察塌孔深度未繼續擴大，停止鉆進；②迅速清除已輕微塌孔的泥土、石子，及時采用灌注C15早強混凝土，回填至塌孔頂部0.5～1.5 m［2］；③待C15早強混凝土回填一段時間，再進行旋挖成孔，此時混凝土已填充塌孔部分，旋挖機掏出其中間部分，剩余部分形成混凝土護壁阻止塌孔。

（2）針對多次回灌仍不能處理的旋挖灌注樁，先行采用黏土回填壓實后，再采用高壓旋噴樁進行加固；對于軟弱地層且未開始成孔的旋挖灌注樁，直接進行高壓旋噴樁加固，再進行旋挖灌注樁成孔。

（3）針對參照地勘資料顯示需穿過不良地層（淤泥層或膨脹土層）成孔的旋挖灌注樁時，對于已塌孔的樁孔先采用黏土回填壓實后，再進行高壓旋噴樁加固，對于未開始成孔的旋挖灌注樁，直接進行高壓旋噴樁加固，再進行旋挖灌注樁成孔。

若出現塌孔回灌后仍反復塌孔，混凝土回灌無法處理時，不僅嚴重浪費施工時間，且無法保證后期樁施工質量。

旋挖灌注樁成孔遇軟弱層時，成孔后即使未立即出現塌孔或是縮頸，但在澆筑混凝土過程中，若出現縮頸現象，肉眼無法察覺，極易出現斷樁和夾渣現象等質量問題，嚴重影響樁身質量。

為保證施工質量及施工時間，經過針對復雜地層位置樁施工。結合工程實際情況，樁徑樁長規格多且工期緊張等因素，通過對混凝土回灌方法、擴大樁徑成孔方法、高壓旋噴樁做加固處理方法以及使用全鋼護筒的方法4種施工方案進行比選，選用高壓旋噴樁做加固處理，既能保證樁身施工質量，又能滿足本工程施工進度特殊要求。表1為各種方法對應的工期、質量效果對比。

6 高壓旋噴樁加固處理

采用高壓旋噴樁對旋挖灌注樁周圍不良土層進行加固，加固方式即在工程樁周圍設置一圈直徑600 mm高壓旋噴樁，高壓旋噴樁上部同土層搭接2 m，下部同土層搭接1 m。高壓旋噴樁中心點在樁圓周上，高壓旋噴樁相互搭接100 mm且均勻排布。加固后約5天后可以開始旋挖灌注樁施工，不同旋挖灌注樁樁徑高壓旋噴樁加固布置如圖8所示。

噴射注漿采用單管法，具體施工參數見表2。

根據地勘資料，針對A、D區不良地層旋挖灌注樁施工時，前期未施工的做高壓旋噴樁加固的，塌孔嚴重，局部位置出現了明顯縮頸或擴孔現象。但后期先行施工高壓旋噴樁做加固處理后，再進行旋挖灌注樁施工，成孔過程中未出現塌孔及縮頸等其他問題，且經過后期樁檢測，樁身質量良好，共計244根樁，全為一類樁。

7 結束語

綜上所述，在地質條件復雜情況下進行旋挖灌注樁施工時，需提前根據地勘資料，及時進行預判，可先行在不良地層區域先行施工做樣板，若出現塌孔，縮頸或擴孔等問題時，需及時結合工程實際情況進行方案選取。采用高壓旋噴樁作圍護，對不良地層進行加固處理，可有效避免旋挖灌注樁成孔過程中出現的塌孔、縮頸、擴孔等情況，同時高壓旋噴樁施工工藝成熟簡單，原材料易購買，施工周期短，對旋挖灌注樁施工影響小，經加固處理后完成的旋挖灌注樁樁身質量良好，效果明顯。

參考文獻

［1］ 建筑樁基技術規范： JGJ94-2008［S］.中國建筑工業出版社，2008.

［2］ 王曉亮.淺述旋挖鉆機成孔塌孔抑制方法［J］. 中小企業管理與科技（上旬刊）.2013（8）.