深厚雜填土復(fù)雜地層中灌注樁成樁技術(shù)研究

李國(guó)輝

摘 要：本文根據(jù)多年從事地基處理的工作經(jīng)驗(yàn)，以百度云計(jì)算中心（山西陽(yáng)泉）項(xiàng)目為實(shí)例，重點(diǎn)分析了深厚雜填土復(fù)雜地層中灌注樁成樁技術(shù)的難點(diǎn)，并提出了解決方法，對(duì)相同地質(zhì)條件的地基處理有很好的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地層;灌注樁;難點(diǎn);解決方案

中圖分類號(hào)：S2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191015079

1 引言

隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的不斷推進(jìn)，許多公路、鐵路及工業(yè)民用建筑中棄土場(chǎng)場(chǎng)地不可避免地作為建設(shè)場(chǎng)地加以利用。這種場(chǎng)地相當(dāng)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(fù)雜，具有性質(zhì)不均勻、工程性質(zhì)差等特點(diǎn)。雜填土一般不能直接作為建筑的地基，通常需進(jìn)行地基處理或采用樁基礎(chǔ)直接穿透雜填土地層，相對(duì)而言，采用樁基礎(chǔ)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(diǎn)，有必要對(duì)其進(jìn)行深入的研究。本文通過工程實(shí)例，研究總結(jié)了適用于深厚雜填土復(fù)雜地層中的樁基施工技術(shù)。

2 工程概況

百度云計(jì)算（陽(yáng)泉）中心項(xiàng)目是山西省2013年度重點(diǎn)工程，該項(xiàng)目位于陽(yáng)泉市開發(fā)區(qū)大連東路以南，義白路東側(cè)。主要是通過百度陽(yáng)泉云計(jì)算中心的建設(shè)，形成10萬臺(tái)服務(wù)器的裝機(jī)規(guī)模，每天處理 10p 級(jí)規(guī)模的數(shù)據(jù)，為全國(guó)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)提供支撐，發(fā)揮基礎(chǔ)設(shè)施的綜合效益，降低信息化發(fā)展總體成本。項(xiàng)目占地 24hm2，建設(shè)規(guī)模約 10 萬m2，共9個(gè)單體建筑。

本項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)地原為一棄土場(chǎng)，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(chǎng)地地層自上而下可劃分為3層。

第1層：雜填土（Q42ml）。為粉質(zhì)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?guī)r。局部存在上層滯水，其對(duì)應(yīng)土層呈可塑、軟塑、流塑狀，層厚10～40m，該層遍布整個(gè)建設(shè)場(chǎng)地。

第2層：泥巖（C3t）。

淺紅色，強(qiáng)風(fēng)化-中風(fēng)化，巖芯呈碎塊狀，泥質(zhì)膠結(jié)，夾有鐵質(zhì)結(jié)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?guī)r（O2f）。

灰色-青灰色，屬于沉積巖，為較硬巖，中-微風(fēng)化，白云質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖芯多呈柱狀，裂隙發(fā)育，RQD=70～80，巖體完整，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅰ級(jí)。

設(shè)計(jì)采用嵌巖樁作為建筑基礎(chǔ)，持力層為中風(fēng)化石灰?guī)r。設(shè)計(jì)樁徑0.8m、1.0m，樁長(zhǎng)20～60m不等，要求樁端進(jìn)入中風(fēng)化石灰?guī)r不小于0.5m。

3 雜填土工程性質(zhì)特點(diǎn)

3.1 成分復(fù)雜，工程性質(zhì)不均勻

場(chǎng)地內(nèi)的填土為多次填筑而成，填料來源、組成成分、填筑時(shí)間等均有較大差異，導(dǎo)致雜填土的性質(zhì)很不均勻。

3.2 欠固結(jié)，壓縮性大，局部具有濕陷性

場(chǎng)地內(nèi)的雜填土填筑時(shí)間較短，結(jié)構(gòu)較為疏松，具有較高的壓縮性，根據(jù)勘察的結(jié)果，場(chǎng)地內(nèi)雜填土OCR值為0.353～0.630，壓縮系數(shù)為0.23～0.64，具 Ⅰ 級(jí)非自重濕陷性。

3.3 孔隙大且滲透性不均勻

根據(jù)勘察結(jié)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(fù)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(xiàn)。

4 樁基施工難點(diǎn)

深厚雜填土地層樁基施工的難點(diǎn)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(chǔ)設(shè)計(jì)》[1]的工程實(shí)例中，基巖以上雜填土部分全部進(jìn)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(shí)均勻，不要產(chǎn)生側(cè)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?lián)裢粒▽㈦s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?xí)r，由于雜填土成分的復(fù)雜性，壓實(shí)性能差，很難保證填土的密實(shí)度。《深厚雜填土鐵路橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)》[2]中2-的工程實(shí)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(hù)壁，沖擊錘錘擊成孔的工藝，但這種工藝需制作大直徑鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒不能重復(fù)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(shù)》[3]的工程實(shí)例中，采用了泥漿護(hù)壁沖擊鉆成孔工藝，采用黏土換填，復(fù)合護(hù)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(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)雜填土較松散，漏水嚴(yán)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(chǎng)地地層成孔難主要體現(xiàn)在如下3個(gè)方面。

4.1 鉆進(jìn)困難

雜填土成分復(fù)雜，含大量的建筑垃圾、漂石及孤石，同時(shí)又存在可塑、軟塑的粉質(zhì)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(yán)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(fā)生縮徑。

4.3 地層松散，漏水嚴(yán)重

泥漿護(hù)壁的方法不適用于此類地層。

5 試樁試驗(yàn)

5.1 試樁試驗(yàn)

目前大直徑樁基機(jī)械成孔工藝主要有3種，旋挖機(jī)成孔、沖擊鉆成孔、回旋鉆進(jìn)成孔。項(xiàng)目施工正式開始前進(jìn)行了試樁試驗(yàn)，由于雜填土極易漏水，一般采用干作業(yè)成孔，回旋鉆不適于干作業(yè)成孔，所以本次試樁采用了旋挖機(jī)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(jī)，旋挖鉆采用了徐工XR220D、三一SR250型2臺(tái)鉆機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，在為期15d的試樁試驗(yàn)中未能完成1根樁基的成孔。

5.2 常規(guī)成樁工藝試樁失敗原因分析

場(chǎng)地內(nèi)的雜填土是粉質(zhì)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(hù)壁的工藝時(shí)，在碎石含量較高的土層中泥漿漏漿嚴(yán)重，難以有效護(hù)壁，出渣問題很難解決。