后壓漿灌注樁在液化地基中的應用

趙晉東

在我國國民經濟高速發展的背景下，國內建筑行業總體呈現出良好的發展趨勢，但是對于工程的建設質量也提出了更高的要求和標準，所以適時加強工程技術的研究和實踐具有重要的意義。目前，在國內建筑工程項目的建設中，液化地基是常見的不良地基形式之一，也是多高層建筑工程中需要重點解決的技術問題。針對液化地基的性質、特點，國內工程技術機構加強了對于相關處理措施的研究和實踐，并且取得了較為理想的效果，其中后壓漿灌注樁的應用日趨廣泛，而且展現了良好的技術經濟性。

從工程技術的角度進行分析，后壓漿灌注樁是一種輔助性的灌注樁施工方法，其主要是指在成樁前，將前期準備的后壓漿內置導管、管閥、鋼筋籠等進行裝配，并且按照規范施工要求設于樁內。當樁內灌注的混凝土達到一定時間后，通過實施后壓漿改善樁側摩阻力或樁端阻力的受力性態，以達到進一步提高單樁極限承載力的施工技術措施。與換填、強夯、碎石樁法等傳統的液化地基處理方法相比，后壓漿灌注樁在處理高層建筑地基中的承載力與經濟性等優勢是非常顯著的，應進行深入的研究與推廣。

1 工程概況

擬建某樓位于太原市萬柏林區，濱河西路以西，濱河體育中心以北。主樓為剪力墻結構體系，墻下樁基承臺加防水板。地下2層，地上28層。地下車庫為框架結構，采用柱下獨基加防水板。室內外高差為0.900 m。

2 土層地質情況

根據巖土工程勘察報告，場地地貌單元屬汾河東岸Ⅰ級階地。勘察深度范圍內地基土主要場地土類別為Ⅲ類。場地地下水屬孔隙潛水類型，水位埋深為4.52 m～5.90 m。場地地基土及地下水對混凝土結構及鋼筋混凝土結構中的鋼筋均不具腐蝕性。標準凍結深度為0.80 m。擬建場地為液化場地，液化等級可按嚴重考慮，但不存在軟弱土震陷問題。該場地為非濕陷性場地，為穩定場地，適宜本工程建設。

由于基礎落在第②層粉細砂層上。地基承載力特征值為130 kPa，不能滿足上部結構的要求，以及場地嚴重液化，故地基需進行處理。現根據地質資料分析比較采用后壓漿沖擊成孔灌注樁。樁端持力層選用第⑧層細砂層。地層情況見表1。

3 后壓漿灌注樁的特點分析

在本工程的地基設計方案中，為了有效解決液化地基的問題，采用后壓漿灌注樁的措施，根據抗震規范要求進行承載力折減計算，并可減小地基沉降變形。綜合分析后壓漿灌注樁的特點，主要的優缺點如下。

3.1 后壓漿灌注樁的優點

后壓漿灌注樁的優點主要表現在以下幾個方面:1)可顯著提高單樁承載力，在上部荷載一定條件下，可減小樁長或樁徑，減小地基沉降。2)根據施工現場土層分布情況的差異，可以進行樁長的調整，以適應不同持力層面的高低變化。3)根據建筑物荷載分布情況及土質勘探結果，可以選用不同尺寸的樁徑。4)沖擊成孔后壓漿灌注樁的穿透性較好，各種軟、硬的夾層均能順利穿過。5)在施工現場中，所使用的機械設備較為輕便、簡單，無需投入大型的機械設備，即可保證施工操作的基本工藝和技術要求。6)后壓漿灌注樁的樁身配筋調節較為方便，可以根據建筑物荷載的大小、性質以及荷載的傳遞特征，調整樁身長度，節約建筑成本。

表1 地基土分層及主要物理力學指標

3.2 后壓漿灌注樁的缺點

后壓漿灌注樁的缺點主要表現在以下幾個方面:1)施工采用的泥漿護壁中產生大量的不易處理的泥漿，對環境有一定的污染，施工現場也需要專用的泥漿池。2)在施工前期要進行復雜的準備，如果前期準備工作不完善，將有可能導致壓漿管堵塞、地面冒漿、地下竄漿等影響現場施工的現象。3)在后壓漿灌注樁施工中，成孔和成樁工藝設計與應用的注意事項較多，如果不能進行有效的處理，將影響到后壓漿操作的實際效果。4)只有在樁身的混凝土達到一定強度后，才能進行壓力注漿，施工周期相對較長。5)在后壓漿灌注樁施工中，對于水泥的消耗量較大，通常每根灌注樁的水泥用量約為1.0 t～3.0 t。6)后壓漿灌注樁的壓漿效果受現場土質情況的影響較大，如果不能正確分析現場土層并進行樁長與承載力的計算，將可能會產生嚴重的質量問題。

4 后壓漿灌注樁計算

根據上部結構電算結果及樁位平面布置要求(墻下承臺基礎)，單樁承載力要求達到4 000 kN(不含液化折減)。根據地勘土層情況并考慮樁端持力層，選擇有效樁長25 m，樁徑700 mm，混凝土C35。樁端持力層選用第⑧層細砂層。

工程樁承載力計算如下:

1)不采用后壓漿技術時(考慮液化折減后):

2)采用后壓漿技術，且根據JGJ 94-2008規范采用復式注漿法，暫定后壓漿綜合提高系數β=2.3(根據多年來太原地區已施工后壓漿樁基及砂土層特性的地區經驗值估算):

3)液化折減承載力計算:

4)樁體承載力計算:

5)強度計算:

滿足單樁承載力要求。

5 施工準備、工藝及加固機理

在經過前期的設計與相關計算后，本工程的施工方案正式確定，通過建設主管部門、建設單位、監理單位、設計單位、施工單位的審核，按照方案進行組織施工。

5.1 施工準備

在施工單位進入現場前，嚴格按照地質勘查結果和設計方案進行施工現場的規劃與布置。在后壓漿灌注樁施工中，構建一套完成的操作系統，泥漿池、泥漿泵、泥漿處理設備、沉淀池與廢漿池等。為了保證施工現場的環境與衛生，本工程采取較為環保的泥漿集中處理與排放措施，并且在泥漿池的底部進行加固與防滲處理。在本工程的后壓漿灌注樁施工前，施工單位對泥漿制備參數進行合理設定，同時滿足以下兩方面的要求:1)在液化地基的鉆孔過程中，盡量滿足成樁過程的基本護孔要求;2)在成孔后，對孔底沉渣進行規范的處理。

5.2 施工工藝

為了保證本工程后壓漿灌注樁施工的效率和質量，必須嚴格按照規范的工藝流程進行相關操作。施工單位按照灌注樁的規范要求成樁，并且及時在鋼筋籠內安裝壓漿管路，通過壓漿管路對液化地基土進行后壓漿與加固處理。一般情況下，樁底的壓漿管采用兩根通長管，并使用鐵絲進行捆綁和固定。為了保證后壓漿的效果，施工單位在壓漿管底部安裝單向閥，以保證對于操作過程的合理控制。同時，為了防止出現混凝土漿液導致壓漿管堵塞的問題，在進行施工前，施工單位采取捆綁橡膠帶、生膠等方法進行密封，以防止出現局部漏漿的問題。

5.3 加固機理

在后壓漿灌注樁施工中，施工單位結合項目所在地的地基狀況，進行了必要的加固處理，即通過預埋壓漿管的方式，將水泥漿壓入到樁側的土體中，其作用主要表現為:1)通過對樁側土體的擠壓，以達到增加樁側摩阻力的效果;2)降低樁身的滲透或開裂，促使樁身周圍土質與水泥漿的膠結，以改善樁土的總體受力狀態。

6 結語

在高層建筑工程的液化地基處理中，后壓漿灌注樁的應用日趨廣泛，與傳統的處理措施與方法相比，其具有操作方便、成本低、效果理想等優點，對于進一步提升液化地基的實際處理效果具有較大的經濟效應和社會效應。結合本文的工程實例，我們不難發現后壓漿灌注樁在液化地基中的應用也存在一定的缺陷，引發此類問題的因素是多方面的，其中技術措施、設計方案、操作水平、人為失誤等都不容忽視，施工效果因與土層分布的密切的關系等，有待于進一步研究推廣。目前該工程主體已施工完成，樁基承載力達到設計要求，且沉降變形均勻，最大沉降量為18 mm，滿足規范要求及小于計算沉降量。

[1]JGJ 94-2008，建筑樁基技術規范[S］.

[2]GB 50007-2002，建筑地基基礎設計規范[S］.

[3]JGJ 106-2003，建筑樁基檢測技術規范[S］.

[4]GB 50011-2010，建筑抗震設計規范[S］.

[5]張連琦，劉振東，岳 永.后壓漿鉆孔灌注樁檢測[J］.山西建筑，2010，36(24):130-131.