陳永敢

（廣東騰越建筑工程有限公司廣東佛山528311）

0 前言

目前建設(shè)用地緊張的局面日趨明顯，深層雜填土地區(qū)也已成為比較常見的地基條件，為達(dá)到設(shè)計(jì)承載力的要求，必須解決成孔難、樁側(cè)摩擦力不足等技術(shù)難題。灌注樁后壓漿技術(shù)因其承載力高，工藝相對成熟，在高層建筑和橋梁等樁基工程應(yīng)用中被國內(nèi)外廣泛研究，但不同地質(zhì)條件下各類技術(shù)參數(shù)相差較大，針對厚層雜填土的探討和可參考的案例經(jīng)驗(yàn)并不多，有待進(jìn)一步的積累。

1 工程概況

鄭州南四環(huán)某高層住宅項(xiàng)目，原地基局部為厚層建筑垃圾和生活垃圾雜填土，該區(qū)域擬建3#樓、5#樓均為地下2 層、地上33 層住宅，基礎(chǔ)形式為樁基，樁徑1 000 mm，樁長45 m，共127 根。經(jīng)綜合分析論證后，樁基工程采用了鉆孔灌注樁（后壓漿）工藝。首先在對場區(qū)巖土構(gòu)成和特性分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行樁基方案設(shè)計(jì)，并編制科學(xué)合理的工藝流程，通過試樁測試后，調(diào)整并確定樁基施工方案，隨后組織工程樁鉆孔灌注成樁和后壓漿施工，并對2 個(gè)施工過程的質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn)嚴(yán)格控制。

2 場區(qū)巖土構(gòu)成和特性

在勘察深度（60.0 m）范圍內(nèi)，將場地內(nèi)地層劃分為10 層，其中第①層為雜填土層，厚層雜填土范圍7 800 m2，深度0.6～15.5 m，第②層為粉土層，其他層為粉質(zhì)粘土層；擬建2 棟高層建筑若采用天然地基筏板基礎(chǔ)，將基底下殘留的第①層雜填土全部挖除，用三七灰土分層回填夯實(shí)，可按第②層粉土考慮，墊層的承載力特征值不宜小于170 kPa［1］；經(jīng)計(jì)算不滿足承載力要求，如表1所示。

表1 天然地基承載力修正情況（按筏基）Tab.1 List of Correction of Bearing Capacity of Natural Foundation（Based on Raft Foundation）

3 樁基方案承載力驗(yàn)算

根據(jù)場地地基土質(zhì)條件及施工條件，結(jié)合地區(qū)施工經(jīng)驗(yàn)，考慮采用樁基礎(chǔ)形式，其中鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)可以解決單樁承載力，并減少建筑物沉降量［2］。樁基方案以滿堂正方形布樁、樁基加筏基的形式驗(yàn)算樁基承載力的結(jié)果。

3#樓樁基方案布樁形式為樁基加筏基，筏基樁頂埋深7.5 m，樁徑0.8 m，樁間距2.4 m，布樁方式為正方形，采用后注漿工藝。從表2可知，以上述正方形布樁方案可滿足上部荷載要求。

表2 3#樁基方案承載力驗(yàn)算Tab.2 Checking of Bearing Capacity of Pile Foundation Scheme of No.3 Building

施工前進(jìn)行了試樁，具體樁徑、樁長及布樁方案由設(shè)計(jì)單位結(jié)合試樁結(jié)果、上部荷載、地基變形及地層的變化等進(jìn)行了調(diào)整，并最終確定。

4 后壓漿灌注樁工藝流程

圖1 試樁詳圖Fig.1 Detail of Pile Test

2 次試樁均采用雙層鋼護(hù)筒（見圖1），護(hù)筒高度12 m，保證護(hù)筒穿過雜填土層，成孔后下放護(hù)筒。鉆孔灌注樁混凝土澆筑完成后，在初凝前拔出內(nèi)護(hù)筒，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%時(shí)，拔出外護(hù)筒。雙層鋼護(hù)筒的作用除可避免塌孔、縮頸、樁基移位等病害外，另一重要功能是確保護(hù)筒能夠可靠拔出，具體做法是在第一次試樁時(shí)保留雙護(hù)筒在地基內(nèi)，第二次試樁時(shí)拔出雙護(hù)筒，將2次試驗(yàn)樁的混凝土充盈系數(shù)、注漿總量、注漿壓力、抗壓承載力數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，分析厚層雜填土層對各參數(shù)的影響程度，從而為實(shí)際工程樁施工流程、注漿終止條件等提供判定依據(jù)。

工程樁施工工藝流程：施工準(zhǔn)備→測放樁位→安裝旋挖鉆機(jī)→鉆進(jìn)→（遇到大塊建筑垃圾）換沖擊鉆機(jī)→鉆進(jìn)→（破除大塊建筑垃圾后）換旋挖鉆機(jī)→鉆進(jìn)→通過建筑垃圾層后下鋼護(hù)筒→旋挖鉆機(jī)成孔→泥漿護(hù)壁→清孔→吊裝鋼筋籠→安裝料斗和導(dǎo)管→二次清孔→灌注混凝土→拔出護(hù)筒→回填夯實(shí)→壓注水泥漿。

5 質(zhì)量控制重點(diǎn)和難點(diǎn)

5.1 鋼護(hù)筒埋設(shè)

為防止孔壁坍塌現(xiàn)象，工程樁位點(diǎn)均設(shè)置單層鋼護(hù)筒，一般護(hù)筒埋深1～3 m，垃圾土范圍內(nèi)護(hù)筒隨垃圾土深度，已探明垃圾土范圍內(nèi)護(hù)筒需6 m、9 m、12 m，施工過程中，如有垃圾土更深區(qū)域，護(hù)筒隨之加長，超出垃圾填埋深度0.5 m。

混凝土澆筑結(jié)束后，即時(shí)拔出鋼護(hù)筒，否則由于護(hù)筒過長和混凝土凝固，在自重和摩擦力的作用下，很容易造成護(hù)筒無法拔出。

5.2 孔底沉渣厚度

成孔施工時(shí)，由于泥漿質(zhì)量和施工操作等不符合規(guī)范要求，經(jīng)常出現(xiàn)孔底沉渣過厚的情況［3］，樁底沉渣厚度將直接影響樁基的承載力，摩擦灌注樁孔底沉渣厚度應(yīng)控制在40～50 cm。成孔結(jié)束第一次清孔，澆筑混凝土前必須再次進(jìn)行一次清孔。成孔后應(yīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)實(shí)際成孔深度，防止出現(xiàn)專業(yè)分包單位超挖孔深造成沉渣厚度過大的誤差［4］。

5.3 坍落度與充盈系數(shù)

選用可灌性好的混凝土，灌注導(dǎo)管直徑300 mm，坍落度保持在20±2 cm［5］。為防止混凝土離析現(xiàn)象，混凝土灌注時(shí)控制導(dǎo)管深度在2～6 m，應(yīng)隨時(shí)查看混凝土上升高度，保持連續(xù)施工，避免在單樁未澆筑完前，初灌混凝土已經(jīng)發(fā)生固化的情況。

根據(jù)土層性質(zhì)不同，鉆孔灌注樁的充盈系數(shù)有所不同，一般樁基工程，如鉆孔灌注樁，混凝土充盈系數(shù)為 1.3［6，7］。實(shí)際厚層雜填土灌注樁施工中，1#、2#試驗(yàn)樁的充盈系數(shù)分別為1.28、1.50，2#試驗(yàn)樁混凝土充盈系數(shù)較大的原因是雙層鋼護(hù)筒被拔出，雜填土層部分樁身側(cè)壁縫隙較多，導(dǎo)致混凝土灌入量增加。3#、5#樓主樓工程樁共127根，平均充盈系數(shù)1.45，再次表明厚層雜填土地基中灌注樁混凝土充盈系數(shù)高于一般地基。

5.4 注漿壓力和注漿量

第1 次試樁時(shí)雙層護(hù)筒未拔出，注漿壓力未達(dá)到正常值和終止值，且注漿總量遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)值2.6 t，第二次試樁改為間歇注漿施工，控制間歇時(shí)間在60 min左右，試樁結(jié)果如表3所示。

表3 試樁檢測結(jié)果Tab.3 Results of Pile Test

第2 次試樁注漿總量8.4 t，終止注漿壓力6 MPa，靜載荷試驗(yàn)結(jié)果滿足抗壓承載力特征值7 500 kN 的設(shè)計(jì)要求，最終確定以樁端注漿壓力不小于6 MPa 為工程樁終止注漿條件。

在相同注漿條件下，注漿量越多，樁基承載力提高的幅度就越大［8］，本工程上部建筑垃圾雜填土非常厚，對后注漿樁側(cè)注漿量影響較大，時(shí)常出現(xiàn)冒漿、串漿現(xiàn)象，為此注漿施工在成樁2 d后開始，且保證作業(yè)點(diǎn)與空孔位置距離大于15 m［9］。

因注漿總量較大，為保證注漿質(zhì)量，現(xiàn)場埋設(shè)4根注漿管，直徑25 mm、壁厚3 mm，分別進(jìn)行柱端和柱側(cè)注漿。導(dǎo)管埋深要求：樁側(cè)埋深在雜填土深度范圍內(nèi)不得注漿（3#、5#樓雜填土深度范圍分別為4.3～13.55 m、0～7.97 m）；注漿導(dǎo)管下端控制在距離孔底0.5 m左右。

樁端樁側(cè)注漿時(shí)，為確保后注漿對承載力的增強(qiáng)效果及避免跑漿過多，間隔時(shí)間不小于2 h［10］。圖2展示了當(dāng)注漿壓力達(dá)到6 MPa 以上時(shí)，3#樓工程樁單樁注漿總量與設(shè)計(jì)值（5 t）的比值，由圖2 中數(shù)據(jù)可以看出，61根工程樁的實(shí)際注漿總量均超過了一般灌注樁后壓漿的注漿量要求，即設(shè)計(jì)值的75%（3.75 t），這說明以建筑垃圾為主的厚層雜填土后壓漿施工時(shí)，以注漿總量作為注漿終止條件是不可行的。

圖2 3#樓樁基注漿總量百分比分布Fig.2 Percentage Distribution of Total Grouting Amount of Pile Foundation of No.3 Building

6 單樁靜荷載試驗(yàn)檢驗(yàn)

3#樓總樁數(shù) 61 根，抽檢試驗(yàn) 3 根，5#樓總樁數(shù) 66根，抽檢試驗(yàn)3根，最大加載量15 000 kN，檢測結(jié)果為7 000 kN（3#樓）/7 500 kN（5#樓），均滿足設(shè)計(jì)單樁豎向承載力特征值的要求。

7 結(jié)語

厚層雜填土地質(zhì)條件下灌注樁施工工藝和后壓漿壓漿參數(shù)，很大程度需要通過試驗(yàn)樁的數(shù)據(jù)來確定，文章案例的分析結(jié)果表明：灌注樁后壓漿施工具有一定的特殊性，混凝土充盈系數(shù)高于一般地基灌注樁；單樁注漿總量偏差較大，應(yīng)以注漿壓力作為注漿終止條件，并應(yīng)進(jìn)行間歇注漿施工，避免漏漿、串漿引起注漿壓力過低；灌注樁后壓漿技術(shù)在合理控制壓漿參數(shù)的條件下，可滿足提升單樁承載力的要求，可在類似工程中推廣。