HGP樁在地基處理中的應(yīng)用

陳 杰, 馮瑞軍

(1.四川電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院,四川 成都 610072;2.河南省水利勘測設(shè)計研究有限公司,河南 鄭州 450016)

1 概 述

隨著工程建設(shè)的高速發(fā)展和城市用地的趨緊,工程所在場地的地質(zhì)條件也呈現(xiàn)出復(fù)雜多變的特點(diǎn)。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(zhì)條件、工程規(guī)模及特征,許多新的地基處理方法也應(yīng)運(yùn)而生,且在工程中取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。

HGP樁即是伴隨著地基處理發(fā)展過程中出現(xiàn)的一種新型地基處理方法,在基礎(chǔ)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(nèi)部及樁周圍土體的縫隙中,水泥漿膠結(jié)碎石和部分土體并經(jīng)一定時間的凝固硬化,膠結(jié)體凝固后形成半剛性的結(jié)石樁體。

HGP樁具有以下優(yōu)點(diǎn):使用范圍廣,既可適用于不同的基礎(chǔ)形式,也可以適用于多種土層;同時,樁體周圍水泥漿體的擴(kuò)散性較為明顯,在加強(qiáng)樁身的同時也加固了樁周土體;施工工藝簡單,設(shè)備要求低,樁位布置靈活,對周邊環(huán)境要求低,對周邊環(huán)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(chǔ)型式為獨(dú)立承臺基礎(chǔ),承臺尺寸為 1.8m×1.8 m,承臺上柱子的尺寸為 400mm×400mm。現(xiàn)因基礎(chǔ)土層為基坑開挖后的回填土,獨(dú)立基礎(chǔ)基底標(biāo)高和主樓筏板標(biāo)高接近,均為 -7.0m左右。開挖過程中,臨近道路側(cè)未支護(hù)且有滲水現(xiàn)象發(fā)生,出現(xiàn)了裂縫滑移現(xiàn)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(jìn)行地基處理,或進(jìn)行邊坡支護(hù)后開挖至設(shè)計標(biāo)高。但周邊場地狹小,施工場地和工期均受限,設(shè)計采用先支護(hù)、后開挖施工的施工方式,但其綜合造價高,工期較長。經(jīng)現(xiàn)場查看,決定變更設(shè)計后進(jìn)行地基處理。

原持力層地基承載力特征值為 90kPa,變更基礎(chǔ)設(shè)計后,計劃將基礎(chǔ)埋深控制在 -3.5m處,要求處理后的復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計要求。據(jù)此,要求采用 HGP樁進(jìn)行加固(樁 +高壓注漿)的處理方案,處理后的復(fù)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(shè)計

由于承臺位置不規(guī)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(chǔ)埋深為 -3.5m,布置 HGP樁位,由勘察報告提供的土層參數(shù)得知上部為回填土,下部為粉土,土層參數(shù)如表 1所示。結(jié)合經(jīng)驗布置樁位和樁長,并用理正軟件進(jìn)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(shù)。

表1 土層參數(shù)表

基礎(chǔ)深度、寬度地基承載力修正系數(shù)均 取1.0,豎向荷載取 75kN,彎矩取 16kN·m,經(jīng)計算,該工程地基處理的 HGP樁樁徑為 120mm,樁長自基礎(chǔ)底板以下 6.0mHGP樁間距為 700mm×1000mm布置,計算結(jié)果:基底平均壓力為 87.9 kPa,小于修正后復(fù)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(tài),將基底壓力更均勻的分散在下部土層中,樁頂部進(jìn)行擴(kuò)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(zhì)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(kuò)大處理→填方碎石→注漿口處理→注漿。

針對本工程特點(diǎn),為保證 HGP樁的質(zhì)量,應(yīng)重視施工中的每一個細(xì)節(jié),尤其是鉆孔施工過程中應(yīng)避免塌孔的出現(xiàn),針對不同的土質(zhì),可采用不同的成孔方法。注漿是另一個應(yīng)嚴(yán)格控制的環(huán)節(jié),本工程注漿材料采用等級為 P.O32.5級復(fù)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(zhì)量及周邊土體的膠結(jié)程度。施工過程中應(yīng)做好注漿記錄。

4 結(jié) 語

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

在采用 HGP樁進(jìn)行地基處理、高壓注漿膠結(jié)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(jìn)行擴(kuò)大處理,可使樁土之間的應(yīng)力傳遞更分散、受力更均勻,避免了應(yīng)力集中的出現(xiàn)。

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

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

[3] 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程,JGJ120-99[S].