浅谈超深建筑垃圾回填土地基处理施工方法

浅谈超深建筑垃圾回填土地基处理施工方法

张冰帆,丁文辉,费永坤

(中建三局集团有限公司)

［摘  要］采用建筑垃圾超深回填的地块，地基处理方法选择是确保承载力和成本的主要因素。而旋挖钻孔灌注桩、预应力管桩、预应力方桩、挤密碎石桩等常规地基处理方法都极难满足设计要求，会出现沉桩困难，桩长难以控制，钻孔时易出现缩径、塌孔、漏浆等不同的现象。面对此项施工难题，我们采用了普通强夯+强夯置换分层强夯的施工工艺，通过3000kN.m的夯击能量，加固处理了17m深的建筑垃圾回填土地基。实践证明，该方法施工质量可靠、工艺简便、工程造价低，振动影响范围小，具有很好的经济效益和社会效益，推广应用前景广阔。

［关键词］强夯地基处理；建筑垃圾回填；分层强夯；置换强夯

1.工程概况

1.1总体概况

鲁西改扩建项目位于济宁高新区（李营街道），长虹路东侧，北外环路北侧，交通便利，总建筑面积约为9.8万平方米。拟建工程场区地形地貌属汶泗河冲洪积平原，拟建场地系新征闲置空地，勘测场区局部有障碍物，各钻孔标高在33.28～42.41之间，最大高差9.13m。地块地基均为人工建筑垃圾回填土，其堆积时间不一，约10年左右不等，均匀性较差，最大填土深度约17m。

场区地下水为第四系孔隙潜水，以受大气降水入渗为主要补给来源，以人工开采，微量侧向径流和地表蒸发为主要排泄途径。地下水位随季节及气象周期呈周期性变化，水位年交幅在2～5m之间。勘察期间地下静止水位埋深为7.05-16.2m。

1.2强夯地基处理施工概况

按设计要求，对此区域需进行强夯地基处理，需进行处理的面积约17552㎡。其中处理深度要求为12-17m的区域为10232㎡，该区域需采用普通强夯+强夯置换分层强夯的施工工艺。

设计夯后地基承载力达160kPa。受周边对环境影响的限制，强夯施工时采用的最大夯击能不得超过3000kN.m。因此经过专题研讨，项目地基处理采用普通强夯+强夯置换分层强夯的方法。采用冲击方式成孔，回填建筑垃圾。该工程采用的片锤锤重13t、锤径2.35m、落距15.4米，单击夯击能击能2000kN.m，夯点间距采取6m×6m梅花形布置，夯击两遍。柱锤锤重15t、锤径1.4m、落距20m，单击夯击能击能3000kN.m，按正方形4.9m×4.9m布置夯点，夯击两遍。

2.强夯地基处理施工重难点

2.1工程重点

（1）针对场地不同高低差，强夯施工时应先夯低处，再夯高处，高差衔接处应做好搭接，高处回填时应向低处回填外扩不少于5.0米，衔接处增加一排夯点，强夯后再按设计要求进行开挖。

（2）地基处理范围外扩距离应从基础外边线算起，施工中应保证地基处理范围无误。

（3）地基处理应保证施工方法使处理深度范围内满足地基承载力要求。

（4）地基处理的施工与检测应符合《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012要求；其它施工及质量检验要求尚应遵守现行施工及验收规范、规程的规定。

2.2施工难点及控制措施

2.2.1夯击过程中地面出现隆起和翻浆现象

（1）原因分析

1）夯点选择不合适，使夯击压缩变形的扩散角重叠；

2）夯击有侧向挤出现象；

3）夯击后间歇时间短，空隙水压力未完全消散；

4）有的土质夯击数过多易出现翻浆(橡皮土)；

5）土质含水量超过一定量时(一般为20％内)，夯坑周围出现隆起及夯点有翻浆的现象。

（2）防治措施

1）调整夯点间距、落距、夯击数等，使之不出现地面隆起和翻浆为准(视不同的土层、不同机具等确定)；

2）施工前要进行试夯确定：各夯点相互干扰的数据；各夯点压缩变形的扩散角；各夯点达到要求效果的遍数；每夯一遍空隙水压力消散完的间歇时间；

3）根据不同土层不同的设计要求，选择合理的操作方法(连夯或间夯等)；

4）尽量避免雨期施工，必须雨期施工时，要挖排水沟，设集水井，地面不得有积水，减少夯击数，增加空隙水的消散时间。

2.2.2夯击过程中对周边构筑物的影响

（1）原因分析

夯击引起的周边土体震动导致构筑物受到扰动。

（2）防治措施

1）在保证夯击能满足处理深度和范围的要求下，尽量采用较低的夯击能减少对地基处理范围外土体的扰动。

2）对临近建筑物区域采用开挖隔震沟处理办法，以减少对相邻建筑物和管线、道路的影响。梯形防震沟深度应不少于1m，下口宽0.5m上口1.5m。防震沟位置根据现场实际情况确定。

3.普通强夯+强夯置换分层强夯工艺特点

对于超深回填建筑垃圾的土层地基处理，普通强夯+强夯置换分层强夯的施工工艺相较于常规地基处理方法有以下优势特点。

3.1 加固深度大

首先通过挖出约4m深度的土层作为地基处理的工作面，人为地降低起夯面高程；其次在通过边成孔边填料进行逐次夯击，再一次人为地降低起夯面高程，对深部土层进行挤密加固，极大地提高了加固深度。

3.2 对周围环境的震动影响小

由于夯锤直径小，夯击时有聚能作用，其露入效应比较大（贯入度大），在达到夯击成孔作业要求的同时，对周边环境的振动影响大大降低。

3.3 夯后承载力高

当对夯孔上部采用碎石、建筑垃圾等粗颗粒填料处理时，在地基土中形成超密实的类似置换柱体，柱体挤压周围建筑垃圾土使其更加密实，从而形成复合地基,使夯后地基承载力大幅度提高。

3.4 工程造价低

经对比分析，普通强夯+强夯置换分层强夯方法比采用高能级强夯或其他地基处理方法的造价低。

4.普通强夯+强夯置换分层强夯施工工艺流程

4.1 工艺流程

场地平整→测量放线、定位→土方开挖→校核起夯标高→柱锤成孔→置换强夯→满夯收面→土方回填→校核起夯标高→片锤点夯→满夯收面→夯后测定→检测验收。

重难点工序如下。

4.1.1 夯击成孔

夯锤定位、起吊夯锤、采用（气液）脱钩器，反复冲击成孔至设计深度。

4.1.2 置换强夯

用装载机向深孔内填料，高度宜为2～3倍孔径，然后用夯锤将孔内填料夯实，最少锤击不应少于两击（或通过试夯确定）。反复夯填至地表2m左右（为了保持夯锤不倾倒），转移下一个夯点。

4.1.3 满夯收面

点夯完成后将浅孔填满推平，用低能量满夯，加固表层土。

4.2 操作要点

（1）正式施工前，应通过试夯确定方案的适用性和处理效果，并根据试夯结果优化强夯设计方案和施工工艺参数。

（2）夯击成孔过程中，如遇塌孔或缩径现象，可向孔内填入建筑渣土或碎石冲击护壁；当钻孔过程遇严重塌孔时，可参照夯击成孔塌孔处理方式。

（3）当被加固土层塌孔严重或含水量偏大时，应采取隔点或隔行的分遍强夯顺序施工。

（4）无论何种成孔方式，其成孔深度可以小于加固深度，这是因为当对孔底填入的粗粒土进行反复夯填时，将会在孔底部位向下形成“扩大头”，增加了加固深度。至于减少多少孔深，可根据经验或现场试夯确定；同样道理当对填入孔内的土料施行全复打措施时，其布点间距可适当加大。

（5）柱锤强夯成孔后需回填建筑垃圾，强夯施工前备好回填料，避免影响施工。

（6）柱锤施工若现场夯坑水量过大，可在楼座周边开挖积水深坑，用污水泵明排，排水必须排至场地外的市政污水管网中，避免回流影响引孔和回填夯实。

（7）根据地勘报告结合现场实际确定柱锤冲孔深度，终孔深度应与地勘深度进行对比，如与地勘报告相差较大应及时通知监理和甲方。

（8）柱锤成孔后回填夯实，每次回填深度不应超过2m。

（9）强夯施工时按场区楼座位置由内向外依次施工。

（10）对临近建筑物区域采用开挖隔震沟处理办法，以减少对相邻建筑物和管线、道路的影响。梯形防震沟深度应不少于1m，下口宽0.5m上口1.5m。防震沟位置根据现场实际情况确定。

（11）现场安全员每天对周围建筑物进行安全巡视检查，发现异常及时上报。

（12）开夯前检查夯锤重量及落距，量准并卡死脱钩绳，以确定单击夯击能量符合设计要求。

（13）要随时对夯点进行复测，夯点的放设误差不大于5cm。

（14）夯锤定点要准确，误差不大于20cm。

（15）夯锤起吊时保持平稳，严禁摆动。

（16）要及时清理夯锤上积料，出现夯底倾斜30度以上时，需填平坑底，方可继续施工。

（17）在施工过程中，对毁掉的施工夯击点标桩，应及时进行补放，以免丢失。

（18）经常检查夯锤上通气孔，保证畅通，如出现堵孔现象，应及时清理干净，以防夯锤在下落过程中形成“气垫”影响夯击能。

（19）现场施工记录应做到准确，应记录平均沉降量，每击夯沉量和最终二击的贯入度。

（20）施工过程中应对各项施工参数及施工情况进行详细记录：记录点夯、满夯夯前夯后场区标高，场区平均夯沉量，总锤击数，实际强夯的范围。

（21）施工过程中严格执行工法及安全操作规程，做好场区及施工现场安全生产。

（22）点夯结束时应检查夯坑，位置出现偏差及漏夯应补夯纠正。

5.结语

当施工环境复杂，工程成桩、成孔困难；处理的深度很大；距周边的已建成的楼房又较近时，采用常规的地基处理方法和普通强夯是均不可行的。对于该类工程，即要保证加固深度，又要降低强夯施工对周边环境的影响，采用普通强夯+强夯置换分层强夯施工工艺可很好地解决这一难题。尤其是对于深厚松散的建筑垃圾回填土地基，采用其他加固处理方法将会面对技术上和造价上的诸多问题。经我们的实际工程施工验证，该施工工艺可以满足17m深建筑垃圾回填土层的地基处理要求，完成动力固结过程。

参考文献：

[1]庄磊,王明. 预成孔强夯法在港口工程地基与基础中的应用[J].工程与建设，2021，35(04)：812-813.

[2]邹梦超. 深厚回填土地基强夯加固处理研究分析[D].昆明理工大学,2021.

[3]吴其泰. 强夯置换法在回填土地基处理中的设计参数优化及应用实践[J].土工基础，2021,35(02):106-110.

[4]冯昕. 分层强夯置换在大厚度回填土场地地基处理中的应用[J].勘察科学技术，2020(06):38-42+52.

[5]王淑芳. 强夯置换地基应用实例及经济分析——以山东省济宁市保障性住房众和花园为例[J].建筑,2020(14):73-74.

[6]赵羽. 强夯置换在地基处理中的应用[J].电力勘测设计,2019(05):71-74.

[7]谭海军. 强夯置换法在深厚抛填土场地地基处理效果分析[A]. 中冶建筑研究总院有限公司.土木工程新材料、新技术及其工程应用交流会论文集（下册）[C].中冶建筑研究总院有限公司:工业建筑杂志社,2019:4.