HGP桩在地基处理中的应用

陈 杰, 冯瑞军

(1.四川电力职业技术学院,四川 成都 610072;2.河南省水利勘测设计研究有限公司,河南 郑州 450016)

1 概 述

随着工程建设的高速发展和城市用地的趋紧,工程所在场地的地质条件也呈现出复杂多变的特点。为了保证地基承载力及变形能够满足建筑物的需要,针对不同的场地地质条件、工程规模及特征,许多新的地基处理方法也应运而生,且在工程中取得了良好的经济效果。

HGP桩即是伴随着地基处理发展过程中出现的一种新型地基处理方法,在基础处理中已取得良好的效果。高压注浆碎石桩(High-pressure GroutingGravelPicket,简称 HGP桩)是在已成桩孔中填放碎石,然后利用高压,通过注浆管把水泥浆液注入桩孔碎石内部及桩周围土体的缝隙中,水泥浆胶结碎石和部分土体并经一定时间的凝固硬化,胶结体凝固后形成半刚性的结石桩体。

HGP桩具有以下优点:使用范围广,既可适用于不同的基础形式,也可以适用于多种土层;同时,桩体周围水泥浆体的扩散性较为明显,在加强桩身的同时也加固了桩周土体;施工工艺简单,设备要求低,桩位布置灵活,对周边环境要求低,对周边环境的影响也较小。笔者以某工程为例介绍于后。

2 工程实例

某高层住宅下部裙楼商铺为二层框架楼,基础型式为独立承台基础,承台尺寸为 1.8m×1.8 m,承台上柱子的尺寸为 400mm×400mm。现因基础土层为基坑开挖后的回填土,独立基础基底标高和主楼筏板标高接近,均为 -7.0m左右。开挖过程中,临近道路侧未支护且有渗水现象发生,出现了裂缝滑移现象,难以保证施工安全,施工方随即回填至 -3.5m左右,从而使滑移得到了控制;同时,因地基承载力不能满足要求,须进行地基处理,或进行边坡支护后开挖至设计标高。但周边场地狭小,施工场地和工期均受限,设计采用先支护、后开挖施工的施工方式,但其综合造价高,工期较长。经现场查看,决定变更设计后进行地基处理。

原持力层地基承载力特征值为 90kPa,变更基础设计后,计划将基础埋深控制在 -3.5m处,要求处理后的复合地基承载力满足设计要求。据此,要求采用 HGP桩进行加固(桩 +高压注浆)的处理方案,处理后的复合地基承载力特征值不小于 90kPa。

3 HGP桩基底处理

3.1 HGP桩方案设计

由于承台位置不规则,在 HGP桩布置计算时,以单个承台为计算单元(图 1),承台基础埋深为 -3.5m,布置 HGP桩位,由勘察报告提供的土层参数得知上部为回填土,下部为粉土,土层参数如表 1所示。结合经验布置桩位和桩长,并用理正软件进行计算,在保证承台下基底压力、基底最大压力、承载力及沉降等均满足要求的情况下,确定桩径、桩长等参数。

表1 土层参数表

基础深度、宽度地基承载力修正系数均 取1.0,竖向荷载取 75kN,弯矩取 16kN·m,经计算,该工程地基处理的 HGP桩桩径为 120mm,桩长自基础底板以下 6.0mHGP桩间距为 700mm×1000mm布置,计算结果:基底平均压力为 87.9 kPa,小于修正后复合地基承载力特征值,满足工程要求。为缓和 HGP桩的受力状态,将基底压力更均匀的分散在下部土层中,桩顶部进行扩大头处理(图 2),在成本和施工难度没有显著提高的情况下,承载力得到了较大幅度的提高。

图1 部分 HGP桩位布置图

图2 HGP桩剖面图

3.2 HGP桩施工工艺及质量控制

HGP桩施工工艺简单,具体的施工流程包括以下几个步骤:测量定位→钻孔→桩头扩大处理→填方碎石→注浆口处理→注浆。

针对本工程特点,为保证 HGP桩的质量,应重视施工中的每一个细节,尤其是钻孔施工过程中应避免塌孔的出现,针对不同的土质,可采用不同的成孔方法。注浆是另一个应严格控制的环节,本工程注浆材料采用等级为 P.O32.5级复合硅酸盐水泥,水灰比为 0.9左右,注浆压力在 0.4～0.6MPa之间,注浆量的大小直接决定了 HGP桩桩身质量及周边土体的胶结程度。施工过程中应做好注浆记录。

4 结 语

使用该方法进行地基处理后,建筑物沉降值较小,也未出现不均匀沉降,其结果表明:采用HGP桩进行地基处理是成功的。

在采用 HGP桩进行地基处理、高压注浆胶结周围土体的同时也改善了桩身受力条件,从而使桩身受力更均匀,桩周土体的承载力也得到了较为明显的提高,尤以回填土更为明显。

HGP桩施工对桩头部位进行扩大处理,可使桩土之间的应力传递更分散、受力更均匀,避免了应力集中的出现。

[1] 宋聚奎,武晓峰,等.高压碎石注浆桩在支护工程中的应用[J].华北水利水电学院学报,2001,3(1):41～43.

[2] 李生灿.HGP桩在软土地基处理中的应用[J].山西建筑,2007,19(7):94～95.

[3] 建筑基坑支护技术规程,JGJ120-99[S].