HGP樁在地基處理中的應用

陳 杰, 馮瑞軍

(1.四川電力職業技術學院,四川 成都 610072;2.河南省水利勘測設計研究有限公司,河南 鄭州 450016)

1 概 述

隨著工程建設的高速發展和城市用地的趨緊,工程所在場地的地質條件也呈現出復雜多變的特點。為了保證地基承載力及變形能夠滿足建筑物的需要,針對不同的場地地質條件、工程規模及特征,許多新的地基處理方法也應運而生,且在工程中取得了良好的經濟效果。

HGP樁即是伴隨著地基處理發展過程中出現的一種新型地基處理方法,在基礎處理中已取得良好的效果。高壓注漿碎石樁(High-pressure GroutingGravelPicket,簡稱 HGP樁)是在已成樁孔中填放碎石,然后利用高壓,通過注漿管把水泥漿液注入樁孔碎石內部及樁周圍土體的縫隙中,水泥漿膠結碎石和部分土體并經一定時間的凝固硬化,膠結體凝固后形成半剛性的結石樁體。

HGP樁具有以下優點:使用范圍廣,既可適用于不同的基礎形式,也可以適用于多種土層;同時,樁體周圍水泥漿體的擴散性較為明顯,在加強樁身的同時也加固了樁周土體;施工工藝簡單,設備要求低,樁位布置靈活,對周邊環境要求低,對周邊環境的影響也較小。筆者以某工程為例介紹于后。

2 工程實例

某高層住宅下部裙樓商鋪為二層框架樓,基礎型式為獨立承臺基礎,承臺尺寸為 1.8m×1.8 m,承臺上柱子的尺寸為 400mm×400mm。現因基礎土層為基坑開挖后的回填土,獨立基礎基底標高和主樓筏板標高接近,均為 -7.0m左右。開挖過程中,臨近道路側未支護且有滲水現象發生,出現了裂縫滑移現象,難以保證施工安全,施工方隨即回填至 -3.5m左右,從而使滑移得到了控制;同時,因地基承載力不能滿足要求,須進行地基處理,或進行邊坡支護后開挖至設計標高。但周邊場地狹小,施工場地和工期均受限,設計采用先支護、后開挖施工的施工方式,但其綜合造價高,工期較長。經現場查看,決定變更設計后進行地基處理。

原持力層地基承載力特征值為 90kPa,變更基礎設計后,計劃將基礎埋深控制在 -3.5m處,要求處理后的復合地基承載力滿足設計要求。據此,要求采用 HGP樁進行加固(樁 +高壓注漿)的處理方案,處理后的復合地基承載力特征值不小于 90kPa。

3 HGP樁基底處理

3.1 HGP樁方案設計

由于承臺位置不規則,在 HGP樁布置計算時,以單個承臺為計算單元(圖 1),承臺基礎埋深為 -3.5m,布置 HGP樁位,由勘察報告提供的土層參數得知上部為回填土,下部為粉土,土層參數如表 1所示。結合經驗布置樁位和樁長,并用理正軟件進行計算,在保證承臺下基底壓力、基底最大壓力、承載力及沉降等均滿足要求的情況下,確定樁徑、樁長等參數。

表1 土層參數表

基礎深度、寬度地基承載力修正系數均 取1.0,豎向荷載取 75kN,彎矩取 16kN·m,經計算,該工程地基處理的 HGP樁樁徑為 120mm,樁長自基礎底板以下 6.0mHGP樁間距為 700mm×1000mm布置,計算結果:基底平均壓力為 87.9 kPa,小于修正后復合地基承載力特征值,滿足工程要求。為緩和 HGP樁的受力狀態,將基底壓力更均勻的分散在下部土層中,樁頂部進行擴大頭處理(圖 2),在成本和施工難度沒有顯著提高的情況下,承載力得到了較大幅度的提高。

圖1 部分 HGP樁位布置圖

圖2 HGP樁剖面圖

3.2 HGP樁施工工藝及質量控制

HGP樁施工工藝簡單,具體的施工流程包括以下幾個步驟:測量定位→鉆孔→樁頭擴大處理→填方碎石→注漿口處理→注漿。

針對本工程特點,為保證 HGP樁的質量,應重視施工中的每一個細節,尤其是鉆孔施工過程中應避免塌孔的出現,針對不同的土質,可采用不同的成孔方法。注漿是另一個應嚴格控制的環節,本工程注漿材料采用等級為 P.O32.5級復合硅酸鹽水泥,水灰比為 0.9左右,注漿壓力在 0.4～0.6MPa之間,注漿量的大小直接決定了 HGP樁樁身質量及周邊土體的膠結程度。施工過程中應做好注漿記錄。

4 結 語

使用該方法進行地基處理后,建筑物沉降值較小,也未出現不均勻沉降,其結果表明:采用HGP樁進行地基處理是成功的。

在采用 HGP樁進行地基處理、高壓注漿膠結周圍土體的同時也改善了樁身受力條件,從而使樁身受力更均勻,樁周土體的承載力也得到了較為明顯的提高,尤以回填土更為明顯。

HGP樁施工對樁頭部位進行擴大處理,可使樁土之間的應力傳遞更分散、受力更均勻,避免了應力集中的出現。

[1] 宋聚奎,武曉峰,等.高壓碎石注漿樁在支護工程中的應用[J].華北水利水電學院學報,2001,3(1):41～43.

[2] 李生燦.HGP樁在軟土地基處理中的應用[J].山西建筑,2007,19(7):94～95.

[3] 建筑基坑支護技術規程,JGJ120-99[S].