深埋杂填土条件下桩基施工技术措施研究

黄鑫

摘要：结合太原市摄乐大桥项目东西立交在深埋杂填土地质条件下的施工实践，从地质条件和特殊地质问题入手，通过多种施工方法的探索和分析对比，摸索出一套能够应对深埋杂填土地质情况下不同地质问题的桩基施工技术措施，确保钻孔时孔壁稳定、泥浆不流失、混凝土灌注顺利灌注且不串孔，进而确保快速施工背景下，桩基的施工质量、安全和进度目标的实现。

关键词：深埋杂填土；桩基；安全质量

中图分类号：U445.55 文献标识码：A 文章编号：1674—3024（2017）06—0050—02

1工程概况

太原市属于北方地区，具有冬季时间长、气温低的特点，全年适宜施工月份少，因此本区域工程工期显得尤为紧张。摄乐大桥主桥为跨越汾河的大型立交互通工程，主桥为独塔双扭索面全漂浮斜拉桥，结构新颖、造型美观，立交互通结构分东、西立交两部分，共有墩身248个，主桥和东西立交各型桩基共计1200余根。合同总工期8个月，合同价约11亿元。在工期如此紧张的条件下，如何按期、保质且相对经济的完成合同任务，面临着诸多挑战。

东西立交工程范围内存在大量垃圾回填土，垃圾填埋土层深度范围地层不稳定，有塌孔、泥浆大量流失、混凝土灌注串孔等风险，在项目进场初期桩基施工极为困难，施工质量控制极为困难。需要一套成熟有效的施工措施指导全桥桩基施工，确保桩基施工快速安全优质的推进，尽快为后续下部结构和上部结构施工提供有效的工作面。在对现场各类桩基施工方法探索的基础上，通过结合项目部资源配置、工期安排，研究一套针对不同的地质情况和问题的桩基施工技术措施。

2影响桩基和基础施工的因素分析

通过地勘资料及现场施工实际情况，影响桩基和基础施工的问题主要有以下几种：

（1）东立交范围内存在杂土回填区。杂填土内主要由砖块、灰渣、炉灰、钢筋、混凝土块等建筑垃圾及生活垃圾组成。该层物质成分杂乱，结构松散，均匀性差，呈欠固结状态。杂填土主要分布在滨河东路的主线及匝道桩基墩位上，少量汾河公园内靠近滨河东路的墩位处也存在较厚的回填土。本区域内杂填土厚度为5.5m～17.5m。

（2）西立交范围内存在杂土回填区。杂填土内主要由砖块、灰渣、炉渣、煤渣、粉煤灰、白灰、混凝土块、碎石块等建筑垃圾组成，含煤屑、植物根茎等。结构松散，均匀性差。杂填土主要分布在滨河西路以西的主线及匝道桩基墩位上，西立交滨河西路以西杂填土厚度为5.5m～18.5m。

（3）主桥1#墩位处的杂填土。杂填土内主要由砖块、混凝土块和碎石块等建筑垃圾组成，杂填土厚度为5.5m～7.8m。部分墩位处地下深层分布有大量的大孔隙率的卵石层。此种孔位零星布置，地勘难以揭示，在钻孔取样时比较明显，例如东立交DZP6-1钻孔过程中，遇到3层大孔隙率卵石层，分别在28m-37m、40m-43m、54-58m。

3桩基常规施工方法初步探索和分析

3.1旋挖钻常规钻进

施工过程概述，埋设护筒时，发现护筒下有大块混凝土，人工将混凝土取出后，完成护筒下放。旋挖钻开始施工后，发现桩位下方仍有大量混凝土块及钢筋，旋挖钻无法施工，将护筒拔出后回填，换墩位后仍然是同类情况，旋挖钻无法钻进施工。施工情况分析和结论，因建筑垃圾的影响，在不采取任何措施的情况下，无法使用旋挖钻施工。

3.2黄土换填旋挖钻常规施工

3.2.1施工过程概述

使用挖掘机将桩位建筑垃圾挖出，利用晚上时间进行黄土回填和杂填土外運作业。根据桩数，一般需要2-5天完成。旋.挖钻施工后，各个桩位不同程度的在生活垃圾层出现漏浆情况，漏浆形式有慢速不停渗漏和快速大量渗漏两种，一般在混凝土灌注后无回浆或少量回浆。施工过程中需要不断造浆和补充，下一个桩位开孔前，需要大量时间重新造浆。路东1 2m桩孔深为45-55m，一般成孔时间为5-6小时；1.5m桩孔深为63-65m，一般成孔时间为7-8小时。由于漏浆原因，过程中需要造浆补充，部分桩基成孔时间大量增加，如过程中出现塌孔的，回填重新开钻，部分桩基回填多次才施工完成。为增强泥浆的护壁作用，泥浆指标控制为：比重1.2以上，黏度20s至25s，含砂率4%以内。

3.2.2施工问题

（1）因漏浆，需在钻进过程中不断造浆和补充，延长了成孔时间，也加大了塌孔的可能性。（2）混凝土灌注后无回浆或少量回浆，下次开孔必须重新造浆，施工时间和成本大量增加。（3）换填施工的回填和出土必须在晚上进行，开孔准备时间太长。（4）施工过程中，因漏浆，护壁不够，大量桩基出现塌孔现象，部分塌孔严重的桩基回填重新开孔。（5）因漏浆渗透，导致护筒下方的生活垃圾和回填黄土塌陷，造成护筒下落或偏斜。（6）沉渣难以控制，采用二清，一方面部分桩位泥浆不够，另一方面二清时间延长成桩时间，造成塌孔。需拔出钢筋笼后，回填桩位重新开孔。（7）部分桩基需要多次回填重新开孔后才能成孔，施工时间极为漫长。

3.3冲击钻机

3.3.1施工过程概述

采用冲击钻开孔作业，不需要提前造浆，故在泥浆池准备好后，即可开钻并利用黄土孔内造浆。作业效率在不同深度处效率不同，泥浆指标为：比重1.25，黏度20S，含砂率8%。

根据钻进记录情况统计，冲击钻在不同的地层中的进尺速度在0.6-1m/h，对水和黄土的依赖性比较强，施工过程较为稳定，未出现漏浆和塌孔现象。DZP6-1钻进至19.5m进入砂层后，无法进尺。

3.3.2施工过程问题

（1）进尺效率低；（2）施工过程对水和黄土的依赖性很大。（3）进入细砂层后，无法进尺，不能够完全满足施工需要。

3.3.3施工总结

（1）冲击钻机不需要预先造浆，施工准备时间较旋挖钻短，进尺效率较旋挖钻低，考虑旋挖钻的换填时间和回填重新开孔，综合工效两者相差不大。（2）施工过程稳定，能够有效解决大块建筑垃圾、漏浆和塌孔问题。（3）施工过程受水、黄土等因素控制。（4）对细砂层无可奈何，不能完全满足施工需要。

3.4冲击钻机+反循环

3.4.1施工过程概述

在冲击钻机钻破杂填土层后，换反循环钻机施工，在实际施工过程中，如杂填土下为黏土层或细砂层，反循环钻机钻进效率和速度正常，相比冲击钻成孔，效率明显提高；但如杂填土下有圆砾层，反循环钻机的钻进效率差，钻头损伤严重，提钻维修钻头影响成孔速度。

3.4.2施工过程问题

（1）设备数量多，场地拥挤；（2）设备都不自带动力，设备更换需要吊机移动，交替时间极长，在拥挤环境内问题更为突出，设备更换过程中对其他施工准备等影响很大；③圆砾层反循环钻机钻头损耗快。

4不稳定地层桩基技术措施

4.1黏土换填

根据地勘资料，对存在建筑垃圾无法正常埋设护筒的情况，采用深度5m以内桩基范围换填黄土的方式进行处理。

4.2长护筒跟进

对东西立交范围内生活垃圾多、孔隙率较大的地层，以及主桥1#墩位于汾河河道内，建筑垃圾层位于水面以下，厚度为3.6m-7.8m，相对于陆地钻孔桩孔壁更不稳定的情况，采用埋设长护筒的施工措施。护筒长度10～12m，护筒直径大于桩径40cm，护筒壁厚D/100（D为护筒直径）。

4.3干挖埋设护筒，筒底座圈加固

针对垃圾土层分布厚度较深，建筑垃圾覆盖在生活垃圾以上的地层，在多次施工实践中发现，建筑垃圾和生活垃圾分界处，地层孔隙率明显变化，采用加长护筒后，漏浆、塌孔等问题80%以上出现在护筒底部位，进而造成护筒下沉等情况，针对这样的情况，我们采用干挖埋设护筒，护筒底部座混凝土圈加固的方式进行处理。

4.4冲击钻+反循环钻机接力施工

针对大块建筑垃圾层（桩头、混凝土块）和河道边铅丝石笼的区域钻孔桩施工，采用冲击钻冲破至地层下5m换反循环钻机施工方式。考虑到旋挖钻施工过程容易对冲击钻的泥浆护壁产生侵扰，故选择反循环钻机。

4.5插打钢板桩后钻孔

针对河边部分桩位，由于筑岛施工，地层不稳定，钻孔过程易出现河水倒灌塌孔的情况，施工过程中采用先插打钢板桩（9m～12m），后正常旋挖钻孔成桩的施工方式。利用钢板桩对桩位地层进行稳定，隔离河水，再行正常施工。

5結论

5.1经济效益和社会效益分析

本文研究成果直接应用于太原市摄乐大桥的基础施工，确保桩基施工的成桩质量、人员设备安全和快速施工，确保深基坑施工的安全和快速，为摄乐大桥在紧张工期背景下顺利完成施工任务创造了有利条件，经济效益突出。实现了极其严苛的工期目标，圆满实现对社会、业主的承诺，社会效益尤其显著。

5.2应用及推广前景

由于城市规划具有时效性、随着城市建设的发展和深入，城市区域和建筑选址的范围更广，深埋回填土的地质条件在市政桥梁施工中会更加多的出现，本文的研究成果有针对性的解决了各类地质问题的应对方法，有效的保证了在深埋回填土的不稳定地层基础施工安全、质量和进度，并在工程实践中得到了验证，对同类地质条件基础施工具有很大的推广意义。

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现代物业杂志社

2020-05-13