滨海液化地区大面积地基处理施工技术浅析

李志民

（厦门基业衡信咨询有限公司，福建 厦门 361006）

1 引言

岩土工程对于液化土的定义为：地震时饱和砂土和粉土颗粒在强烈震动下有变密的趋势，颗粒之间发生相对位移，颗粒间的孔隙水来不及排泄而受到挤压，因而孔隙水压力急剧上升，当孔隙水压力上升到与土颗粒所受到总的正压力接近时，土颗粒之间因摩擦产生的抗剪力接近零，此时的土如液体般，故称之为液化土[1]。液化土对于上部建构筑物的危害巨大，对于重要工程且抗震设防类别高的建构筑物设计需结合地勘报告进行液化判别，并设计相应的处理方案。

常规的液化处理方法如振冲法、强夯法、换填法及水泥土搅拌桩围封法，对于常规地区的液化处理具有较好的效果，且应用广泛，有相应成熟的经验和实践案例。但对于滨海地区液化砂土层较深，且厚度较厚，地下水丰富，上部土层为淤泥质土，浅层孤石发育等复杂地质情况下，用常规液化处理方法效果不理想。本文采用一种压密注浆挤密法，此方法具有小直径钻孔的特点，且布置点位灵活，浆液注入液化土层时，既能将液化土进行挤密，消除液化，同时当浆液凝固后，可增加液化土地基竖向及横向的承载力。此方法在处理复杂地质情况下的液化土和提高地基承载力等方面具有较好的效果[2]。

2 工程背景

新体育中心工程（施工）I标段项目位于厦门市翔安区，由6万座席的体育场、配套商业及室外热身配套等建设内容组成，桩基为预应力高强混凝土（PHC）管桩，直径700 mm，水平承载力特征值为150 kN。其中配套商业为半开敞式地下室，承受北侧约6.0 m挡土墙传递的水土推力，由于场地人工填砂及海积、冲海积砂土层在7度地震作用下存在液化可能，为使桩基水平承载力满足要求，需进行地基处理。

地基处理要求一般为消除地下室底板垫层底至下部5 m深度范围内地基土的液化特性。经验算，当通过地基处理使得桩承台地面上下分别有厚度不小于1.5 m和1.0 m的非液化土层或非软弱土层时，按照规范对桩基承载力折减后能够满足要求。故确定注浆方案地基处理深度范围如下[3]：

1）当地下室底板垫层底至冲洪积层④层顶深度不大于5 m时，处理深度取自垫层底至冲洪积层④层顶；

2）当地下室底板垫层底至冲洪积层④层顶深度大于5 m时，处理深度取自垫层底至下部5 m深度处。

场地地基处理采用压密注浆。压密注浆孔径取110 mm，注浆孔采用正方形排列的平面布置，注浆孔间距为2.0 m。注浆点上覆土层厚度应大于2 m。压密注浆处理深度为整个填土层①、第四系海积层②、第四系冲海积层③，并达到冲洪积层④顶标高，承台范围内可不进行压密注浆处理[4-6]。

如图1所示为压密注浆地基处理分区平面图。

图1 压密注浆地基处理分区平面图

3 施工工艺流程及质量控制措施

3.1 施工工艺流程

针对滨海地区液化砂土层较深，且厚度较厚，地下水丰富，上部土层为淤泥质土，浅层孤石发育等复杂地质情况下，地基处理通过振冲法、强夯法、换填法及水泥土搅拌桩围封法等理论方案比选，采用压密注浆新型液化土处理方案，提高桩基抗推效果。

压密注浆是通过钻孔插入注浆花管，在特定土层开孔注浆，水泥浆液注入土层缝隙，通过挤密作用提高土层的压实度，消除液化，同时浆液硬化后，能有效提高地基承载力，强化桩基抗推效果。具体施工工艺不再如下。

3.1.1 压密注浆

通过理论分析，采用压密注浆处理地基可行，并校核压密注浆的检测方法。

选取3块注浆加固区域，位于抗推试验桩后侧，通过不同的注浆间距，不同的水泥用量进行试验，通过平板载荷试验检测地基承载力，并进行抗推试验桩的检测，通过转换得出地基承载力，达到一定强度后桩基抗推承载力满足要求。例如，当处理后地基承载力达到120 kPa后，预制管桩的抗推承载力满足设计要求的150 kN的特征值。

在正方形布置的注浆孔十字交叉点处进行标准贯入度试验，通过标准贯入度试验检测土层标贯击数，测出均匀性。根据周边地勘孔揭露的土层剖面图，采用地勘孔追位法确定标贯深度及标贯的土层性质，并计算得出该土层液化判别标准贯入锤击数临界值，对比试验数据后确定消除液化的压密注浆参数，如图2所示。

图2 十字交叉点位置

3.1.2 泥浆护壁湿成孔

场地平整：施工前先进行场地平整，使注浆场地达到钻机行走要求，进行桩位放样。钻机钻孔：主要采用XJL-Ⅰ60型钻机钻孔，水泥浆护壁成孔，孔深达到设计要求的注浆底标高下部一定位置。钻孔孔径的宜为90 mm，边拔钻杆边注封闭水泥浆，待封闭泥浆达到流出地面即可停止注浆，封闭水泥浆与注浆水灰比相同。拔钻杆和注浆的钻孔应确保不塌孔，使注浆花管能插入设计要求的地层。

3.1.3 插入注浆花管

钻孔注入封闭泥浆后应及时在孔内插入直径20 mm×1.2 mm的注浆花管，其中，管顶以下2.0 m段（具体应根据注浆顶面标高调整）不设注浆孔，2.0 m段以下每隔50 cm设一组注浆孔，孔外用橡胶带缠封。花管应通过注浆孔插入至设计要求的地层中，若出现花管难以插入或者达不到设计要求的土层位置，应通过钻机再次洗孔或者调整钻孔孔深。

3.1.4 二次注浆

待钻孔内水泥浆凝结后（待凝结时间控制在12～24 h），再进行二次注浆，用压浆泵将水泥浆压入注浆管而透入土层孔隙中，二次注浆压力1.0～2.0 MPa，水泥浆应连续—次压入，不得中断。灌浆先从稀浆开始，逐渐加浓。

为控制注浆均匀性，制定合理的注浆施工顺序，将注浆区域划分为20 m×20 m的网格状，采用跳孔间隔注浆，先注外围孔，形成封闭后再注中间孔，循环3～4次，最终达到整体注浆量和注浆压力。不进行单根注浆孔控制，能有效保证注浆均匀性。注浆应采用跳孔间隔注浆，并先注外围孔，待形成封闭后再注中间孔，以防止发生串浆。当注浆量达到设计要求的注浆量时，可以停止注浆。

3.1.5 密注浆、效果检测

1）标准贯入度试验。在压密注浆结束后28 d进行标准贯入度试验，选取点数量不少于注浆孔数的2%，且每500 m2注浆加固区域面积所取检验点不少于1个。标准贯入试验检验点应位于注浆孔十字交叉点部位，标准贯入试验点竖向间距不小于1 m，检测深度应达到加固深度以下0.5 m。（1）压密注浆均匀性判别：通过标准贯入度试验的标贯击数，计算变异系数，当同一加固土层标贯击数变异系数不大于0.3时，判定该加固土层均匀性满足要求；当同一加固土层标贯击数变异系数大于0.3时，判别加固均匀性不满足要求，应进一步采取措施提高地基土的均匀性。（2）液化消除判别：首先根据周边勘探孔的剖面图，通过插入法算出标贯试验点位的土层信息，在揭露的液化土层范围内确定标贯试验的试验深度，根据试验报告的液化土层内标贯击数及液化土层内的标贯深度，计算该土层的液化判别标准贯入锤击数临界值，并于试验值进行对比，判别是否消除液化。

2）加固土体地基承载力试验。通过浅层平板载荷试验，确定压密注浆土层的地基承载力，该地基承载力的设计值是通过抗推试桩的试验结果，经过设计确定一个值，若加固土体的地基承载力满足设计要求的地基承载力，即推出加固土体可满足工程桩的抗推要求。同时根据工程桩抗推试验，工程桩满足设计抗推要求，以此进一步验证土体加固的效果。

3.2 质量控制措施

1）建立质量保证体系，明确质量责任，严格按设计文件及现行的设计图纸和工程质量检验评定标准施工。

2）设立专职质量检查员，并协助项目部和监理做好施工质量的监督、检查、验收工作，确保工程质量。

3）严格工序管理，特别是要抓好关键工序。每道工序完毕后要及时进行质量自检和互检，若发现问题需及时解决。

4）严格控制桩位和钻杆的垂直度。施工现场整平后，按设计图纸的要求进行桩位放样，保证桩位偏差小于100 mm。在钻进时钻杆的垂直度偏差控制在1.5%以内。

5）一旦因故停浆，应尽快制定出处理措施，避免断桩。

6）做好施工记录。施工员应据实填写施工记录表，技术负责人每天抽查，若发现问题要在施工现场及时解决，解决不了时要及时上报项目部，查明原因后解决问题。

7）注浆开始前应做好对机械器具、仪表、管路、注浆材料、水和电等的检查及必要的试验工作，特别是要确保压力表和流量测定器可正常使用，注浆一经开始不可中断。

8）施工过程中应如实和准确记录注浆深度、压力、注浆量、浆液配比、浆液材料质保书等，宜采用自动流量和压力记录仪，对资料进行及时整理分析。

9）浆体要搅拌均匀后才能开始压注，并应在注浆过程中不停顿地缓慢搅拌，搅拌时间小于浆液初凝时间。浆体在泵送前应经过筛网过滤。

10）当浆液从已注好的注浆孔上冒（串）时应采用跳孔施工。

11）注浆过程中若发现地面冒浆，应立即停止注浆，查明冒浆原因。如系注浆孔封闭效果欠佳，可待浆液凝固后重复注浆；如系地层灌注不进，应结束注浆。

4 结语

本文针对滨海地区液化砂土层较深，且厚度较厚，地下水丰富，上部土层为淤泥质土，浅层孤石发育等复杂地质的特点，在现有的地基处理方法中，经过方案比选，选择了合适的处理方案。通过钻孔插入注浆花管，在特定土层开孔注浆，水泥浆液注入土层缝隙，通过挤密作用提高土层的压实度，消除液化，同时浆液硬化后，能有效提高地基承载力，增大桩基水平抗推效果。

采用压密注浆挤密法处理大面积的液化土，根据相关规范，处理基础面以下一定范围的液化土即可，无须深入所有液化土层，形成封闭空间，可减少工程量，降低造价。同时施工方便快捷，工期相较于水泥土搅拌桩用时更少，且设备较小，占用场地小，可进行穿插施工作业。