后压浆灌注桩在液化地基中的应用

赵晋东

在我国国民经济高速发展的背景下，国内建筑行业总体呈现出良好的发展趋势，但是对于工程的建设质量也提出了更高的要求和标准，所以适时加强工程技术的研究和实践具有重要的意义。目前，在国内建筑工程项目的建设中，液化地基是常见的不良地基形式之一，也是多高层建筑工程中需要重点解决的技术问题。针对液化地基的性质、特点，国内工程技术机构加强了对于相关处理措施的研究和实践，并且取得了较为理想的效果，其中后压浆灌注桩的应用日趋广泛，而且展现了良好的技术经济性。

从工程技术的角度进行分析，后压浆灌注桩是一种辅助性的灌注桩施工方法，其主要是指在成桩前，将前期准备的后压浆内置导管、管阀、钢筋笼等进行装配，并且按照规范施工要求设于桩内。当桩内灌注的混凝土达到一定时间后，通过实施后压浆改善桩侧摩阻力或桩端阻力的受力性态，以达到进一步提高单桩极限承载力的施工技术措施。与换填、强夯、碎石桩法等传统的液化地基处理方法相比，后压浆灌注桩在处理高层建筑地基中的承载力与经济性等优势是非常显著的，应进行深入的研究与推广。

1 工程概况

拟建某楼位于太原市万柏林区，滨河西路以西，滨河体育中心以北。主楼为剪力墙结构体系，墙下桩基承台加防水板。地下2层，地上28层。地下车库为框架结构，采用柱下独基加防水板。室内外高差为0.900 m。

2 土层地质情况

根据岩土工程勘察报告，场地地貌单元属汾河东岸Ⅰ级阶地。勘察深度范围内地基土主要场地土类别为Ⅲ类。场地地下水属孔隙潜水类型，水位埋深为4.52 m～5.90 m。场地地基土及地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均不具腐蚀性。标准冻结深度为0.80 m。拟建场地为液化场地，液化等级可按严重考虑，但不存在软弱土震陷问题。该场地为非湿陷性场地，为稳定场地，适宜本工程建设。

由于基础落在第②层粉细砂层上。地基承载力特征值为130 kPa，不能满足上部结构的要求，以及场地严重液化，故地基需进行处理。现根据地质资料分析比较采用后压浆冲击成孔灌注桩。桩端持力层选用第⑧层细砂层。地层情况见表1。

3 后压浆灌注桩的特点分析

在本工程的地基设计方案中，为了有效解决液化地基的问题，采用后压浆灌注桩的措施，根据抗震规范要求进行承载力折减计算，并可减小地基沉降变形。综合分析后压浆灌注桩的特点，主要的优缺点如下。

3.1 后压浆灌注桩的优点

后压浆灌注桩的优点主要表现在以下几个方面:1)可显著提高单桩承载力，在上部荷载一定条件下，可减小桩长或桩径，减小地基沉降。2)根据施工现场土层分布情况的差异，可以进行桩长的调整，以适应不同持力层面的高低变化。3)根据建筑物荷载分布情况及土质勘探结果，可以选用不同尺寸的桩径。4)冲击成孔后压浆灌注桩的穿透性较好，各种软、硬的夹层均能顺利穿过。5)在施工现场中，所使用的机械设备较为轻便、简单，无需投入大型的机械设备，即可保证施工操作的基本工艺和技术要求。6)后压浆灌注桩的桩身配筋调节较为方便，可以根据建筑物荷载的大小、性质以及荷载的传递特征，调整桩身长度，节约建筑成本。

表1 地基土分层及主要物理力学指标

3.2 后压浆灌注桩的缺点

后压浆灌注桩的缺点主要表现在以下几个方面:1)施工采用的泥浆护壁中产生大量的不易处理的泥浆，对环境有一定的污染，施工现场也需要专用的泥浆池。2)在施工前期要进行复杂的准备，如果前期准备工作不完善，将有可能导致压浆管堵塞、地面冒浆、地下窜浆等影响现场施工的现象。3)在后压浆灌注桩施工中，成孔和成桩工艺设计与应用的注意事项较多，如果不能进行有效的处理，将影响到后压浆操作的实际效果。4)只有在桩身的混凝土达到一定强度后，才能进行压力注浆，施工周期相对较长。5)在后压浆灌注桩施工中，对于水泥的消耗量较大，通常每根灌注桩的水泥用量约为1.0 t～3.0 t。6)后压浆灌注桩的压浆效果受现场土质情况的影响较大，如果不能正确分析现场土层并进行桩长与承载力的计算，将可能会产生严重的质量问题。

4 后压浆灌注桩计算

根据上部结构电算结果及桩位平面布置要求(墙下承台基础)，单桩承载力要求达到4 000 kN(不含液化折减)。根据地勘土层情况并考虑桩端持力层，选择有效桩长25 m，桩径700 mm，混凝土C35。桩端持力层选用第⑧层细砂层。

工程桩承载力计算如下:

1)不采用后压浆技术时(考虑液化折减后):

2)采用后压浆技术，且根据JGJ 94-2008规范采用复式注浆法，暂定后压浆综合提高系数β=2.3(根据多年来太原地区已施工后压浆桩基及砂土层特性的地区经验值估算):

3)液化折减承载力计算:

4)桩体承载力计算:

5)强度计算:

满足单桩承载力要求。

5 施工准备、工艺及加固机理

在经过前期的设计与相关计算后，本工程的施工方案正式确定，通过建设主管部门、建设单位、监理单位、设计单位、施工单位的审核，按照方案进行组织施工。

5.1 施工准备

在施工单位进入现场前，严格按照地质勘查结果和设计方案进行施工现场的规划与布置。在后压浆灌注桩施工中，构建一套完成的操作系统，泥浆池、泥浆泵、泥浆处理设备、沉淀池与废浆池等。为了保证施工现场的环境与卫生，本工程采取较为环保的泥浆集中处理与排放措施，并且在泥浆池的底部进行加固与防渗处理。在本工程的后压浆灌注桩施工前，施工单位对泥浆制备参数进行合理设定，同时满足以下两方面的要求:1)在液化地基的钻孔过程中，尽量满足成桩过程的基本护孔要求;2)在成孔后，对孔底沉渣进行规范的处理。

5.2 施工工艺

为了保证本工程后压浆灌注桩施工的效率和质量，必须严格按照规范的工艺流程进行相关操作。施工单位按照灌注桩的规范要求成桩，并且及时在钢筋笼内安装压浆管路，通过压浆管路对液化地基土进行后压浆与加固处理。一般情况下，桩底的压浆管采用两根通长管，并使用铁丝进行捆绑和固定。为了保证后压浆的效果，施工单位在压浆管底部安装单向阀，以保证对于操作过程的合理控制。同时，为了防止出现混凝土浆液导致压浆管堵塞的问题，在进行施工前，施工单位采取捆绑橡胶带、生胶等方法进行密封，以防止出现局部漏浆的问题。

5.3 加固机理

在后压浆灌注桩施工中，施工单位结合项目所在地的地基状况，进行了必要的加固处理，即通过预埋压浆管的方式，将水泥浆压入到桩侧的土体中，其作用主要表现为:1)通过对桩侧土体的挤压，以达到增加桩侧摩阻力的效果;2)降低桩身的渗透或开裂，促使桩身周围土质与水泥浆的胶结，以改善桩土的总体受力状态。

6 结语

在高层建筑工程的液化地基处理中，后压浆灌注桩的应用日趋广泛，与传统的处理措施与方法相比，其具有操作方便、成本低、效果理想等优点，对于进一步提升液化地基的实际处理效果具有较大的经济效应和社会效应。结合本文的工程实例，我们不难发现后压浆灌注桩在液化地基中的应用也存在一定的缺陷，引发此类问题的因素是多方面的，其中技术措施、设计方案、操作水平、人为失误等都不容忽视，施工效果因与土层分布的密切的关系等，有待于进一步研究推广。目前该工程主体已施工完成，桩基承载力达到设计要求，且沉降变形均匀，最大沉降量为18 mm，满足规范要求及小于计算沉降量。

[1]JGJ 94-2008，建筑桩基技术规范[S］.

[2]GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范[S］.

[3]JGJ 106-2003，建筑桩基检测技术规范[S］.

[4]GB 50011-2010，建筑抗震设计规范[S］.

[5]张连琦，刘振东，岳 永.后压浆钻孔灌注桩检测[J］.山西建筑，2010，36(24):130-131.