沿海厚吹填土地層條件下樁基縮徑問題的控制研究

摘?要：本文根據現場樁基成孔縮徑情況和成孔檢測資料，并依據工程勘察報告技術參數，通過分析吹填土地層縮徑原因，及縮徑時間與縮徑量之間的對應關系，并提出解決厚層吹填土縮徑的方法。

關鍵詞：樁基;工程勘察;吹填法

1?引言

吹填法作為一種圍海造陸的手段，在吹填陸地的同時還可以疏浚巷道，是解決沿海城市土地資源緊缺的一種有效經濟手段，但同時吹填土的高液限、高含水率、高壓縮性，及低干密度、低強度、低滲透性即“三高三低”的特性，對樁基的施工、使用和安全產生很大的影響。

2?孔壁穩定性影響因素

鉆孔樁孔壁失穩的根本原因是由于鉆孔過程破壞了孔周土體原始應力平衡，孔周邊形成應力集中，孔壁土體受力超過了其強度值，致使土體屈服破壞。

2.1?天然因素

2.1.1 原始地應力

研究表明，水平地應力的各向異性對井壁穩定性具有顯著的影響，當最大水平地應力與最小水平地應力的比值（σ_H/σ_h）越大，井壁發生破壞的可能性就越大^[1]。

2.1.2 時間因素

根據土力學，軟土土體具有蠕變特性，隨時間的延長，巖土的變形量會增加，當這種變形量達到一定程度，會產生孔內縮徑甚至局部坍塌。另外，有的土體經長時間在水中浸泡會膨脹、軟化，也會對孔壁產生較大影響。所以，孔壁穩定還必須滿足時間因素條件。

2.2?人為因素

2.2.1 泥漿性能

由孔壁穩定性基本條件—靜力平衡條件：

根據此平衡條件可以看出，要使得樁孔處于穩定狀態主要通過控制泥漿的密度等參數來達到。

2.2.2 施工工藝

成孔工藝的影響：鉆孔樁成孔工藝主要有正循環和反循環，在同等條件下，正循環由于泥漿通過泥漿泵強行壓入會對孔壁產生正壓力，而反循環由于泥漿泵的對孔內泥漿抽吸會對孔壁產生負壓力。正循環鉆進成孔工藝對孔壁穩定的影響比反循環成孔工藝更有利。

2.2.3 附加荷載

主要包括靜荷載和動荷載。靜荷載主要包括臨近建筑物荷載、施工機械設備及樁孔附近的堆載，由上述靜力平衡條件公式也可以看出荷載大小，與樁孔的距離對其都有重要影響^[2]。

3?場地工況

3.1?地層工況

本文工程擬建場地所處地貌單元屬濱海海積灘涂，從區域地質及鉆探資料來看，場地上部分布有大于80m厚的第四系松散沉積物，其中上部40m左右為軟土，屬河口相和海相沉積物，為淤泥及淤泥質土，成因時代為第四紀全新世（Q₄）;中下部為河流相、湖泊相沉積物，為黏性土和碎礫石層，成因時代為中更新世（Q₃）?？s徑問題主要發生在3～9米處的吹填土層，故將以上部吹填土地層為主展開研究。吹填土，灰黃色，稍濕，松散狀，吹填形成，主要成分為淤泥，含少量黏性土和粉砂，為新近吹填而成，時間小于1年，全場分布。淤泥為灰色，流塑狀，高靈敏度，高壓縮性，韌性高，干強度高，搖振反應無，切面光滑，含少量粉砂、貝殼碎片及腐殖質，局部相變為淤泥質黏土。上部已預壓排水，含水量相對較小，全場分布。

3.2?成孔泥漿工況

本次鉆進中泥漿工藝采用的是鉆孔自然造漿，重度γ_s= 1.1 kN/m³。根據上述靜力平衡條件，巖土內應力F取土體的抗剪強度，圓環應力σ與半徑有關，無具體參數，忽略圓環應力有利于增大泥漿的重度，對穩定有利，故將其忽略不計。泥漿的水頭壓力P=ρgh。附加荷載R₀只有鉆塔和鉆桿的重量，但鉆塔底部支架面積較大，附加應力與土體自重應力相比較小可忽略不計?？妆趲r土的側壓力P₀按靜止土壓力計算：

由靜力平衡條件可知，當F + P + σ= P₀+ kR₀時，孔壁土體處于極限狀態，此時的深度Z=1.04m。即在深度1.04m以下，土體將逐漸屈服，直至破壞。

4?縮徑控制

根據場地土層性質及參數結合工程經濟，縮徑控制主要通過三種手段：加長護筒、改善泥漿、鉆孔擴徑。

4.1?加長護筒

護筒控制縮徑效果較好，安全可靠，但超過一定深度，施工難度及成本將成倍增高，本工程縮徑主要在3～9米深度，下護筒顯然不是一種最合適的手段。

4.2?改善泥漿

本文項目鉆進過程使用的泥漿是鉆孔自成漿，泥漿重度為1.1 kN/m³，根據靜力平衡條件計算得，在距地平面以下1.04m處，井壁土體即處于極限狀態，向下將發生屈服，直至破壞，且縮徑將沿孔深一直產生。而實測縮徑發生在3～9m處，這計算與實測數據有偏差，分析是由于忽略了護筒支撐保護和井壁的圓環應力，護筒支撐和圓環應力對計算穩定性有利，導致縮徑實際開始位置與實際有偏差。另一，實際縮徑發生在3～9m處，與計算值不符^[3]。

4.3?鉆孔擴徑

根據計算分析可得出，縮徑發生在鉆進的剛開始，且縮徑量較大，最大縮徑量達到276.5mm?？s徑曲線斜率增大，表明隨時間的增長，縮徑速率在增大，這與土體的蠕變性有關。由上述曲線可在確定時間計算出縮徑大概值，為實際工作的展開提供依據。如本次施工，從鉆孔完成至灌漿結束，大約4個小時，在4小時內，設計600mm的樁徑縮徑量最大達到168mm，所以可提前將孔徑擴至770mm～800mm;設計800mm的樁徑在四小時內縮徑量將達到87.7mm，故800mm的樁孔可鉆至870～900mm。

5?結語

由于吹填土的特殊性及其固結時間短，造成其工程性質較差，影響樁基施工質量、工期、安全及經濟性，因此建議采取添加水硬性膠結材料、摻填膨潤土、添加外加劑、預擴徑等技術措施改善吹填軟土地基地質力學性能。

參考文獻：

[1]王 芳，郭進京，鄭忠成.吹填土地基處理方法的討論. 巖土工程界，2008，12（6）：15-17.

[2]羅紹明， 朱文鑒.大口徑鉆孔樁孔壁穩定分析研究.探礦工程.2000，1：35-37.

[3]史燕南，俞炯奇，周劍鋒，等. 吹填淤泥固化室內試驗研究. 水運工程.2014，5：138-142.

作者簡介：姓名：李明（出生1967年8月-），性別：男，民族：漢族，籍貫：上海，學歷：大學本科，職稱：高級工程師，主要研究方向：巖土工程/地基基礎工程/地下建筑工程。