垃圾填埋地层中长螺旋钻孔压灌桩高质量成桩工艺探究

2021-10-18李绍才

城市建筑空间 2021年7期

李绍才

（北京城建集团有限责任公司建筑工程总承包部，北京 100088）

1 施工环境及地质情况描述

当前城市建设快速发展，城市中心区域已无法满足空间要求，向市郊扩展已成为普遍现象，不少市郊杂填土区域、垃圾填埋场等已被规划为建设用地，在此环境中，各类建筑工程施工将面临不少问题，桩基或护坡桩施工同样面临挑战。

本文所述垃圾地层中成桩，指在城郊多年囤积的垃圾填埋区采用长螺旋工法施工护坡桩，桩长为20，22，25m，桩径为0.8，1.0，1.2m。建筑物基坑为明挖深基坑，基础埋深为原地面以下15.0～18.0m；基坑支护采用护坡桩+预应力锚索体系；地下水处理采用坑外三轴搅拌桩止水+坑内疏干井排水。垃圾填埋数量达数十万立方米，填埋深度10m左右，垃圾成分以生活垃圾居多，掺杂砖头、瓦块等其他杂物，成分极为复杂。

在上述地层条件下进行护坡桩施工，成桩质量难以控制，高质量成桩更面临巨大挑战。如果成桩质量无法保证，基坑开挖后坑壁外观效果也将受到较大影响，甚至不利于工程验收。

2 长螺旋施工工艺选择及遇到的难题

长螺旋成孔压灌混凝土后插钢筋笼工艺属于干作业工法，施工工艺较简单，对工期把控有利。在垃圾填埋地质层中选择长螺旋工艺成桩的原因包括：①施工速度快；②无需排除泥浆，可解决城区施工泥浆排放不便及成本高的难题；③同等条件下，相较其他工法节约成本；④在采取合理措施后安全质量有保障。

当采取相应措施后可使孔壁土较密实，同时对桩身侧向变形及位移起到更好的保护作用，且可为后续施工的桩间喷射混凝土提供较好的作业基面。但该工艺对地质条件要求较高，主要体现在岩层、易坍塌地层、松散地质层中施工难度大或质量无法得到保障，在垃圾地质及杂填土层中（主要指生活垃圾、砖头、瓦块、卵石或孤石）成桩难度更大，主要表现如下。

1）易塌孔且影响混凝土灌注及钢筋笼下放生活垃圾成分较杂，且多为塑料袋包裹后丢弃，钻杆触接到该地层后会被杂物或包裹袋缠绕，加之杂物整体性及自稳性能极差，钻杆提升会造成孔壁坍塌。若此时按传统工法操作提升钻杆并灌注混凝土，桩身质量将无法保证，会因孔壁杂物较大阻力反侵入桩身混凝土，造成桩体缺陷。另外，由于杂物侵入桩身混凝土，混凝土和易性变差或阻力过大，导致钢筋笼无法插放到既定标高位置。

2）混凝土充盈系数大、不经济主要原因为孔壁孔隙较大或地层窜浆流失所致，混凝土灌注后直接填充到桩身以外孔隙或通过孔隙流失，严重时混凝土充盈系数可达2.0，对成本控制不利。

3）桩身外观效果差、验收合格率无法保障基坑开挖桩身外露后，因上述原因多显示为夹渣、鼓凸，外观效果极差。夹渣清除后，桩身缺陷显露为孔、凹坑；鼓凸部位剔凿费工费力，甚至剔凿时易因大块混凝土脱落导致钢筋外露，存在质量隐患。

3 超前预控处理措施

3.1 试桩试验

按设计及相关要求布置试桩点，试桩尽量选择地勘未探测到或地质情况有疑虑部位，必要时可增加试桩数量。为避免试桩不合格导致不良后果，不宜采用原位试桩，应将试桩位置选择在拟施工桩位附近。试桩步骤如下。

1）超前钻探试桩前采用长螺旋钻机钻孔提取土样，将钻孔得到的土质情况与地勘报告对比，分别标明施工作业范围桩位地层实际分布情况，为下一步预控措施做准备。

2）灌砂土此工序是处理措施的核心步骤，其主要目的是增加孔壁自稳性能、防止塌孔和控制灌注混凝土的充盈系数。砂土的灌入对垃圾层起到挤压作用，将桩孔部位杂物推挤到桩身固结体外。为节约成本，采用的砂土材料可就近选用基坑土，土中掺入天然砂，体积比约为土∶砂=8∶2。砂土在长螺旋第1次成孔拔出钻杆后灌入，灌入砂土后采用钻杆二次成孔，灌入量根据试桩效果达到桩身质量要求确定。砂土灌入后，在地下水或砂土本身自重作用下，会渗入垃圾层中对孔隙起填充作用，同时，砂土在钻杆旋转作用下将形成“泥膜”，可有效防止塌孔，增强桩孔圆真度及孔壁稳定性。当遭遇局部孔位塌孔严重区域，可采取多次砂土灌入、多次钻杆旋转搅拌，以确保垃圾层空隙填充密实。

3）取芯检测试桩结果采用取芯检测，每棵试桩取4个芯位，取芯分为外环和内环取芯。外环芯位布置在靠近桩身外沿，但不得破坏钢筋笼，取3个点，按120°圆心角布置；内环取芯取1个点，布置在桩身圆心部位。该项工作主要目的是检测桩身实体完整性及是否存在孔洞、夹渣等质量缺陷，为施工操作收集参数，确保正式施工成桩质量。