文＿陶世馨（中國葛洲壩集團第一工程有限公司，商務(wù)部副主任，工程師）

隨著城市的快速發(fā)展，城市中心區(qū)用地越來越緊張，地上建筑越蓋越高，地下空間越挖越深，鉆孔灌注樁以其振動小、噪聲低、鉆進速度快、無泥漿污染、造價低、混凝土灌注質(zhì)量較好等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于基坑支護中。

采用鉆孔灌注樁施工，雖然單個鉆孔灌注樁引起的周圍土體變形較小，但大型工程多為群樁基礎(chǔ)，由成百上千根鉆孔樁組成，當大量空孔同時存在時，土體卸荷導(dǎo)致的周圍土體變形就會較大。隨著時間的推移，剛開挖時形成的對維持周圍土體穩(wěn)定起積極作用的負孔隙水壓力會逐漸消散，加上土的蠕變特性，空孔縮徑現(xiàn)象進一步發(fā)展，對周圍環(huán)境影響更加明顯。針對群樁基礎(chǔ)的空孔效應(yīng)對周邊環(huán)境的影響，采用空樁回填是目前較為經(jīng)濟有效的控制措施。同時，空樁回填還能保證場地平整、密實，確保施工設(shè)備的正常運行。

鉆孔灌注樁空樁回填常見處理措施有回填砂、碎石、水玻璃固化劑，回填水泥土，回填碎石與注漿加固結(jié)合，回填C10混凝土，回填再生混凝土等。本文針對項目工期緊、場地狹窄、地質(zhì)條件差等特點，結(jié)合工程實際對比鉆孔灌注樁空樁回填的不同處理措施，最終選用C10混凝土回填措施，使這一難題得到解決。

一、工程概況

（一）設(shè)計概況

工程場地面積11000m2，灌注樁約694根，其中塔樓Φ1200mm工程樁447根，孔深約84m，樁長56.50m，樁頂空孔段25.90m；裙樓Φ800mm工程樁247根，孔深約58.50m，樁長35m，樁頂空孔段22.45m。

（二）工程地質(zhì)條件

工程地質(zhì)分區(qū)屬長江漫灘工程地質(zhì)區(qū)，場區(qū)地表普遍分布人工填土，往下依次為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（混夾粉土、粉砂）、粉質(zhì)黏土（混夾粉土、粉砂）、粉細砂、含圓礫及含卵礫石礫砂，下伏基巖為白堊系浦口組泥質(zhì)砂巖，巖面起伏不大，埋深在65.20m～68.60m。

1.淺層巖土層特性

（1）1層雜填土：雜色，潮濕，稍密—中密。主要成分為黏性土，混大量碎石、建筑垃圾，粒徑2cm～7cm不等，堆填時間一般不超過5年。該層土層頂高程6.70m～7.21m，平均6.93m；揭示厚度0.50m～3.50m，平均2.01m。

（2）2層素填土：灰黃色、灰褐色，潮濕，松散－稍密，局部中密。主要成分為黏性土，局部為路基填土，見貝殼及螺絲碎片，混粉細砂及少量碎石，堆填時間一般不超過5年。普遍分布，均有揭露。該層土層頂埋深0m～2.20m，平均0.14m；層頂高程4.50m～7.18m，平均6.63m；揭示厚度0.60m～4.90m，平均2.41m。

（3）1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土：灰色，流塑，夾粉砂、粉土薄層，局部呈互層狀，具水平層理，局部以粉砂、粉土為主。均有揭露、普通分布。該層土層頂埋深0.60m～4.90m，平均2.61m；層頂高程2.04m～6.07m，平均4.18m；揭示厚度11.10m～22m，平均15.57m。

（4）2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土：灰色，流塑，夾粉砂薄層，呈互層狀，具水平層理，局部以粉砂、粉土為主，均有揭露、普通分布。該層土層頂埋深15.10m～24m，平均18.18m；層頂高程-17.29m～-8.40m，平均-11.39m；揭示厚度4.60m～14.90m，平均10.01m。

（5）3層粉砂：灰色，飽和，中密，局部密實，夾粉質(zhì)黏土薄層，含云母碎屑，分選性較好，級配差，主要礦物成分為石英、長石等。均有揭露，普遍分布。該層土層頂埋深24.60m～34.50m，平均28.18m；層頂高程-27.46m～-17.99m，平均-21.40m；揭示厚度1.90m～13.40m，平均6.63m。

2.水文條件

（1）地表水。工程周邊較大的地表水體為長江，最近距離約800m；中心河呈東西走向，距工程場區(qū)約700m。

地表水體與地下水的水力聯(lián)系及對基坑開挖的影響評價如下：長江與潛水及承壓水的水力聯(lián)系較密切，通過含水層補給地下水，對基坑開挖影響較大；中心河與潛水的水力聯(lián)系較密切、與承壓水的水力聯(lián)系較微弱，對基坑開挖影響一般。

（2）地下水。根據(jù)地下水貯存條件，場區(qū)地下水類型主要為松散巖類孔隙水及基巖裂隙水。松散巖類孔隙水根據(jù)其埋藏條件和水力性質(zhì)，分為孔隙潛水、承壓水。

孔隙潛水近地表分布，主要賦存于淺部1層雜填土人工填土中。由于1層雜填土成分復(fù)雜，極不均勻，其透水性較好、賦水性較差，該含水層水位埋深主要受大氣降水控制。

承壓水主要賦存于埋深15m～48m的粉細砂、含圓礫及含卵石礫砂層中。透水性、賦水性均較好，隔水層為微透水—弱透水的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（夾粉砂）及粉質(zhì)黏土夾粉砂層，含水層底板為下伏基巖。

基巖裂隙水為碎屑巖類裂隙水，埋深為58m～70m。該層強風化泥質(zhì)砂巖淺部巖芯較破碎，巖體透水性和賦水性較差，水量較貧乏。

含水層之間的水力聯(lián)系：覆蓋層中潛水與承壓水之間水力聯(lián)系微弱，承壓水與下伏基巖裂隙水水力聯(lián)系較為密切。

（三）空樁回填段概況

工程樁頂空孔段22.45m，空樁段范圍地層主要為雜填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，呈流塑—軟塑狀態(tài)，地質(zhì)條件極差，孔壁長時間暴露極易坍塌?？湛谆靥畈幻軐?、不牢固，極易造成空孔槽壁坍塌、地面沉陷，影響相鄰灌注樁施工，給灌注樁施工留下安全隱患。

二、工程特點及存在的問題

工程特點如下：第一，工程樁樁位密度大、樁間距小、空孔深度大，易出現(xiàn)垮孔、竄孔現(xiàn)象。裙樓設(shè)計樁基頂標高距地面孔口高度約23m，留空段較長，同時樁基凈間距最小僅為1.60m（2D）；塔樓設(shè)計樁基頂標高距地面孔口高度約26m，留空段較長，同時樁基凈間距最小僅為2.40m（2D）；留空段若不采取有效措施回填，極易發(fā)生竄孔，影響樁基成孔。若一處出現(xiàn)垮孔、竄孔現(xiàn)象，將會給周圍帶來連鎖反應(yīng)，存在質(zhì)量和安全隱患。第二，工期僅為6個月，工期緊且任務(wù)重。項目地連墻約4萬m3，塔樓工程樁447根，工期僅為6個月，平均每天施工塔樓工程樁2.50根。為滿足工期要求，在（70×72）m2場地內(nèi)，施工高峰期需要配備4臺旋挖鉆機。第三，施工場地原始地形為池塘，雖然施工準備期已對軟弱地基進行土壤固化劑換填處理，但由于換填深度有限，處理后的場地承載力僅能滿足小型設(shè)備荷載要求。不良地基對設(shè)備合理調(diào)配造成巨大障礙，設(shè)備和人員將會出現(xiàn)不同程度停工。施工平面布置示意如圖1所示。

圖1 施工平面布置示意圖

同時，地質(zhì)條件差，場地狹窄。在塔樓工程樁施工時，需確保三軸、地連墻、雙高壓旋噴工法（RJP）、高壓旋噴樁、圍護樁等多項工序能夠同時開展。工程施工存在的主要問題為需在滿足工期和場地條件下，選用有效的空孔回填措施，保證工程質(zhì)量。

三、處理措施

鉆孔灌注樁空樁回填常見處理措施有回填碎石與注漿加固相結(jié)合、回填C10混凝土、回填再生混凝土，具體措施如下。

（一）回填碎石與注漿加固相結(jié)合

空樁回填碎石，護筒拔出后對碎石進行注漿加固，確保地基承載力。采用樁端注漿，塔樓下設(shè)1根注漿管距孔口25m位置，注漿管底部采用花管，每根塔樓工程樁注入水泥5t。裙樓下設(shè)1根注漿管距孔口22m位置，注漿管底部采用花管，每根塔樓工程樁注入水泥3t。壓漿水泥采用P42.5MPa普通硅酸鹽水泥，水泥漿配置：水灰比W/C=0.5～0.6，漿液初凝時間＞2h。注漿完成后，采用水灰比為0.7的濃漿封口。注漿管采用內(nèi)徑為43mm，壁厚為2.50mm的鋼管，塔樓碎石注漿管長度為25.60m，裙樓碎石注漿管長度為22.20m。

（二）回填C10混凝土

灌注樁施工過程中，空樁回填C10混凝土對防止塌孔、串孔效果很好。根據(jù)地勘報告，地面以下6m為黏土夾粉砂層，透氣、透水。采用反循環(huán)及旋挖鉆機工藝成孔形成真空負壓區(qū)，引起相鄰孔位水、空氣進入負壓區(qū)內(nèi)，極易形成串孔，進而引起塌孔。采用C10混凝土回填超過粉砂層，形成隔氣、隔水狀態(tài)，可以防止串孔、塌孔。

采用泥漿下直導(dǎo)管法澆筑，導(dǎo)管直徑為Φ250mm，埋深不得小于2m，不宜超過6m。導(dǎo)管開澆順序為低處至高處，待工程樁C50（水下）、C30（水上）混凝土澆筑至設(shè)計樁頂超澆高度，上提導(dǎo)管至工程樁樁身混凝土頂部30cm處，開始澆筑C10混凝土?；炷翝仓凑账禄炷翝仓筮M行。

（三）回填再生混凝土

灌注樁施工過程中，空樁回填選用再生混凝土，對防止塌孔、串孔有一定的效果。工程回填量較大，選用性能合格的再生料，為節(jié)約成本選擇運輸距離較近的廠家。工程使用時需經(jīng)過初試驗，確定合理的配合比，以滿足流動性、粘聚性和保水性的性能要求?？諛痘靥钤偕炷列柽M行專業(yè)的性能測試，滿足抗壓性、耐久性、抗?jié)B性、抗凍性的要求。

再生混凝土拌合物澆筑傾落高度較大時，應(yīng)加串筒、斜槽或溜管等輔助工具。振搗采用機械振搗成型，振搗時間宜按拌合物和易性和振搗部位等不同情況，控制在10s～30s內(nèi)。用插入式振搗棒振搗時，插入間距不應(yīng)大于振搗棒振搗作用半徑的一倍。連續(xù)多層澆筑時，振搗棒插入下層拌合物的深度約50mm。其他步驟和要求，應(yīng)嚴格按照工程所在地區(qū)的《再生骨料混凝土應(yīng)用技術(shù)標準》進行。

四、措施比選分析

空樁回填措施由于回填材料的不同，施工方法、工序、工期、經(jīng)濟成本都有差異，下面分別進行分析比較。

（一）主要優(yōu)缺點對比

3種空樁回填措施的優(yōu)缺點對比見表1。

表1 空樁回填措施優(yōu)缺點對比

（二）工期對比分析

空樁回填措施工期對比分析見表2。

表2 空樁回填措施工期對比

（三）經(jīng)濟性對比分析

研究區(qū)段塔樓Φ1200mm工程樁447根（內(nèi)含39根試錨樁），樁頂空孔段25.90m；裙樓Φ800mm工程樁247根，樁頂空孔段22.45m，空樁回填經(jīng)濟對比分析見表3。

表3 空樁回填經(jīng)濟對比分析表

根據(jù)上述對比，再生混凝土性能不穩(wěn)定，工程樁基空樁回填再生混凝土用量大，在周邊市場不易購買，為了保證工程質(zhì)量，不宜選用再生混凝土回填措施?；靥钏槭c注漿結(jié)合的措施經(jīng)濟性較好，但施工工序多、時間長?；靥頒10混凝土的措施施工工期短、質(zhì)量高，但經(jīng)濟成本略高。

五、措施工程效果

為選取更適合的回填措施，工程進行現(xiàn)場回填試驗，選用回填碎石與注漿結(jié)合、回填C10混凝土進行效果對比。試驗樁回填碎石與注漿加固相結(jié)合措施，原計劃塔樓空孔回填碎石部分采用5t水泥進行注漿，現(xiàn)場實際注漿過程中，注入水泥用量遠大于5t水泥，當注入水泥達到8t時才有泛漿現(xiàn)象。同時，水泥漿在碎石中形成數(shù)條通道，水泥漿隨著通道往孔口泛漿，未出現(xiàn)整個孔口泛漿現(xiàn)象，整個空孔段碎石沒有很好地被水泥漿充實。碎石中注漿并不能很快起到加固地基的作用，在注漿完成后36h，旋挖鉆機施工相鄰孔位出現(xiàn)地面塌陷和串孔情況。施工現(xiàn)場圖詳見圖2。

圖2 回填碎石與注漿結(jié)合現(xiàn)場圖

而空樁回填采用C10混凝土回填后，在施工、質(zhì)量安全、工效和工期上取得較好效果。施工現(xiàn)場圖詳見圖3，空樁回填C10混凝土工程效果見表4。

表4 空樁回填C10混凝土工程效果

圖3 回填C10混凝土現(xiàn)場圖

根據(jù)試驗樁回填效果，空樁段優(yōu)先采用回填C10混凝土措施，能滿足工程質(zhì)量和工期目標。

六、結(jié)語

工程支護樁采用鉆孔灌注樁，空孔回填不密實，易引發(fā)坍孔，由此導(dǎo)致地表沉陷，影響大型旋挖鉆機施工及行走安全，處理措施要具備可行性、適用性、經(jīng)濟性。本文介紹鉆孔灌注樁空樁段回填相關(guān)處理措施，根據(jù)以往施工經(jīng)驗和現(xiàn)場回填試驗，結(jié)合回填碎石與注漿加固相結(jié)合、回填C10混凝土和回填再生混凝土3種方法，經(jīng)研究分析和經(jīng)濟對比，優(yōu)先采用回填C10混凝土措施，該措施能保證工程安全穩(wěn)定，完全滿足工序和工期要求，成本略高。因此，工程選用回填C10混凝土措施，施工取得良好的固化效果，為同類工程提供經(jīng)驗借鑒。