濱海液化地區(qū)大面積地基處理施工技術(shù)淺析

李志民

（廈門基業(yè)衡信咨詢有限公司，福建 廈門 361006）

1 引言

巖土工程對于液化土的定義為：地震時飽和砂土和粉土顆粒在強烈震動下有變密的趨勢，顆粒之間發(fā)生相對位移，顆粒間的孔隙水來不及排泄而受到擠壓，因而孔隙水壓力急劇上升，當(dāng)孔隙水壓力上升到與土顆粒所受到總的正壓力接近時，土顆粒之間因摩擦產(chǎn)生的抗剪力接近零，此時的土如液體般，故稱之為液化土[1]。液化土對于上部建構(gòu)筑物的危害巨大，對于重要工程且抗震設(shè)防類別高的建構(gòu)筑物設(shè)計需結(jié)合地勘報告進行液化判別，并設(shè)計相應(yīng)的處理方案。

常規(guī)的液化處理方法如振沖法、強夯法、換填法及水泥土攪拌樁圍封法，對于常規(guī)地區(qū)的液化處理具有較好的效果，且應(yīng)用廣泛，有相應(yīng)成熟的經(jīng)驗和實踐案例。但對于濱海地區(qū)液化砂土層較深，且厚度較厚，地下水豐富，上部土層為淤泥質(zhì)土，淺層孤石發(fā)育等復(fù)雜地質(zhì)情況下，用常規(guī)液化處理方法效果不理想。本文采用一種壓密注漿擠密法，此方法具有小直徑鉆孔的特點，且布置點位靈活，漿液注入液化土層時，既能將液化土進行擠密，消除液化，同時當(dāng)漿液凝固后，可增加液化土地基豎向及橫向的承載力。此方法在處理復(fù)雜地質(zhì)情況下的液化土和提高地基承載力等方面具有較好的效果[2]。

2 工程背景

新體育中心工程（施工）I標(biāo)段項目位于廈門市翔安區(qū)，由6萬座席的體育場、配套商業(yè)及室外熱身配套等建設(shè)內(nèi)容組成，樁基為預(yù)應(yīng)力高強混凝土（PHC）管樁，直徑700 mm，水平承載力特征值為150 kN。其中配套商業(yè)為半開敞式地下室，承受北側(cè)約6.0 m擋土墻傳遞的水土推力，由于場地人工填砂及海積、沖海積砂土層在7度地震作用下存在液化可能，為使樁基水平承載力滿足要求，需進行地基處理。

地基處理要求一般為消除地下室底板墊層底至下部5 m深度范圍內(nèi)地基土的液化特性。經(jīng)驗算，當(dāng)通過地基處理使得樁承臺地面上下分別有厚度不小于1.5 m和1.0 m的非液化土層或非軟弱土層時，按照規(guī)范對樁基承載力折減后能夠滿足要求。故確定注漿方案地基處理深度范圍如下[3]：

1）當(dāng)?shù)叵率业装鍓|層底至沖洪積層④層頂深度不大于5 m時，處理深度取自墊層底至沖洪積層④層頂；

2）當(dāng)?shù)叵率业装鍓|層底至沖洪積層④層頂深度大于5 m時，處理深度取自墊層底至下部5 m深度處。

場地地基處理采用壓密注漿。壓密注漿孔徑取110 mm，注漿孔采用正方形排列的平面布置，注漿孔間距為2.0 m。注漿點上覆土層厚度應(yīng)大于2 m。壓密注漿處理深度為整個填土層①、第四系海積層②、第四系沖海積層③，并達到?jīng)_洪積層④頂標(biāo)高，承臺范圍內(nèi)可不進行壓密注漿處理[4-6]。

如圖1所示為壓密注漿地基處理分區(qū)平面圖。

圖1 壓密注漿地基處理分區(qū)平面圖

3 施工工藝流程及質(zhì)量控制措施

3.1 施工工藝流程

針對濱海地區(qū)液化砂土層較深，且厚度較厚，地下水豐富，上部土層為淤泥質(zhì)土，淺層孤石發(fā)育等復(fù)雜地質(zhì)情況下，地基處理通過振沖法、強夯法、換填法及水泥土攪拌樁圍封法等理論方案比選，采用壓密注漿新型液化土處理方案，提高樁基抗推效果。

壓密注漿是通過鉆孔插入注漿花管，在特定土層開孔注漿，水泥漿液注入土層縫隙，通過擠密作用提高土層的壓實度，消除液化，同時漿液硬化后，能有效提高地基承載力，強化樁基抗推效果。具體施工工藝不再如下。

3.1.1 壓密注漿

通過理論分析，采用壓密注漿處理地基可行，并校核壓密注漿的檢測方法。

選取3塊注漿加固區(qū)域，位于抗推試驗樁后側(cè)，通過不同的注漿間距，不同的水泥用量進行試驗，通過平板載荷試驗檢測地基承載力，并進行抗推試驗樁的檢測，通過轉(zhuǎn)換得出地基承載力，達到一定強度后樁基抗推承載力滿足要求。例如，當(dāng)處理后地基承載力達到120 kPa后，預(yù)制管樁的抗推承載力滿足設(shè)計要求的150 kN的特征值。

在正方形布置的注漿孔十字交叉點處進行標(biāo)準(zhǔn)貫入度試驗，通過標(biāo)準(zhǔn)貫入度試驗檢測土層標(biāo)貫擊數(shù)，測出均勻性。根據(jù)周邊地勘孔揭露的土層剖面圖，采用地勘孔追位法確定標(biāo)貫深度及標(biāo)貫的土層性質(zhì)，并計算得出該土層液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值，對比試驗數(shù)據(jù)后確定消除液化的壓密注漿參數(shù)，如圖2所示。

圖2 十字交叉點位置

3.1.2 泥漿護壁濕成孔

場地平整：施工前先進行場地平整，使注漿場地達到鉆機行走要求，進行樁位放樣。鉆機鉆孔：主要采用XJL-Ⅰ60型鉆機鉆孔，水泥漿護壁成孔，孔深達到設(shè)計要求的注漿底標(biāo)高下部一定位置。鉆孔孔徑的宜為90 mm，邊拔鉆桿邊注封閉水泥漿，待封閉泥漿達到流出地面即可停止注漿，封閉水泥漿與注漿水灰比相同。拔鉆桿和注漿的鉆孔應(yīng)確保不塌孔，使注漿花管能插入設(shè)計要求的地層。

3.1.3 插入注漿花管

鉆孔注入封閉泥漿后應(yīng)及時在孔內(nèi)插入直徑20 mm×1.2 mm的注漿花管，其中，管頂以下2.0 m段（具體應(yīng)根據(jù)注漿頂面標(biāo)高調(diào)整）不設(shè)注漿孔，2.0 m段以下每隔50 cm設(shè)一組注漿孔，孔外用橡膠帶纏封。花管應(yīng)通過注漿孔插入至設(shè)計要求的地層中，若出現(xiàn)花管難以插入或者達不到設(shè)計要求的土層位置，應(yīng)通過鉆機再次洗孔或者調(diào)整鉆孔孔深。

3.1.4 二次注漿

待鉆孔內(nèi)水泥漿凝結(jié)后（待凝結(jié)時間控制在12～24 h），再進行二次注漿，用壓漿泵將水泥漿壓入注漿管而透入土層孔隙中，二次注漿壓力1.0～2.0 MPa，水泥漿應(yīng)連續(xù)—次壓入，不得中斷。灌漿先從稀漿開始，逐漸加濃。

為控制注漿均勻性，制定合理的注漿施工順序，將注漿區(qū)域劃分為20 m×20 m的網(wǎng)格狀，采用跳孔間隔注漿，先注外圍孔，形成封閉后再注中間孔，循環(huán)3～4次，最終達到整體注漿量和注漿壓力。不進行單根注漿孔控制，能有效保證注漿均勻性。注漿應(yīng)采用跳孔間隔注漿，并先注外圍孔，待形成封閉后再注中間孔，以防止發(fā)生串漿。當(dāng)注漿量達到設(shè)計要求的注漿量時，可以停止注漿。

3.1.5 密注漿、效果檢測

1）標(biāo)準(zhǔn)貫入度試驗。在壓密注漿結(jié)束后28 d進行標(biāo)準(zhǔn)貫入度試驗，選取點數(shù)量不少于注漿孔數(shù)的2%，且每500 m2注漿加固區(qū)域面積所取檢驗點不少于1個。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗檢驗點應(yīng)位于注漿孔十字交叉點部位，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗點豎向間距不小于1 m，檢測深度應(yīng)達到加固深度以下0.5 m。（1）壓密注漿均勻性判別：通過標(biāo)準(zhǔn)貫入度試驗的標(biāo)貫擊數(shù)，計算變異系數(shù)，當(dāng)同一加固土層標(biāo)貫擊數(shù)變異系數(shù)不大于0.3時，判定該加固土層均勻性滿足要求；當(dāng)同一加固土層標(biāo)貫擊數(shù)變異系數(shù)大于0.3時，判別加固均勻性不滿足要求，應(yīng)進一步采取措施提高地基土的均勻性。（2）液化消除判別：首先根據(jù)周邊勘探孔的剖面圖，通過插入法算出標(biāo)貫試驗點位的土層信息，在揭露的液化土層范圍內(nèi)確定標(biāo)貫試驗的試驗深度，根據(jù)試驗報告的液化土層內(nèi)標(biāo)貫擊數(shù)及液化土層內(nèi)的標(biāo)貫深度，計算該土層的液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值，并于試驗值進行對比，判別是否消除液化。

2）加固土體地基承載力試驗。通過淺層平板載荷試驗，確定壓密注漿土層的地基承載力，該地基承載力的設(shè)計值是通過抗推試樁的試驗結(jié)果，經(jīng)過設(shè)計確定一個值，若加固土體的地基承載力滿足設(shè)計要求的地基承載力，即推出加固土體可滿足工程樁的抗推要求。同時根據(jù)工程樁抗推試驗，工程樁滿足設(shè)計抗推要求，以此進一步驗證土體加固的效果。

3.2 質(zhì)量控制措施

1）建立質(zhì)量保證體系，明確質(zhì)量責(zé)任，嚴格按設(shè)計文件及現(xiàn)行的設(shè)計圖紙和工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)施工。

2）設(shè)立專職質(zhì)量檢查員，并協(xié)助項目部和監(jiān)理做好施工質(zhì)量的監(jiān)督、檢查、驗收工作，確保工程質(zhì)量。

3）嚴格工序管理，特別是要抓好關(guān)鍵工序。每道工序完畢后要及時進行質(zhì)量自檢和互檢，若發(fā)現(xiàn)問題需及時解決。

4）嚴格控制樁位和鉆桿的垂直度。施工現(xiàn)場整平后，按設(shè)計圖紙的要求進行樁位放樣，保證樁位偏差小于100 mm。在鉆進時鉆桿的垂直度偏差控制在1.5%以內(nèi)。

5）一旦因故停漿，應(yīng)盡快制定出處理措施，避免斷樁。

6）做好施工記錄。施工員應(yīng)據(jù)實填寫施工記錄表，技術(shù)負責(zé)人每天抽查，若發(fā)現(xiàn)問題要在施工現(xiàn)場及時解決，解決不了時要及時上報項目部，查明原因后解決問題。

7）注漿開始前應(yīng)做好對機械器具、儀表、管路、注漿材料、水和電等的檢查及必要的試驗工作，特別是要確保壓力表和流量測定器可正常使用，注漿一經(jīng)開始不可中斷。

8）施工過程中應(yīng)如實和準(zhǔn)確記錄注漿深度、壓力、注漿量、漿液配比、漿液材料質(zhì)保書等，宜采用自動流量和壓力記錄儀，對資料進行及時整理分析。

9）漿體要攪拌均勻后才能開始壓注，并應(yīng)在注漿過程中不停頓地緩慢攪拌，攪拌時間小于漿液初凝時間。漿體在泵送前應(yīng)經(jīng)過篩網(wǎng)過濾。

10）當(dāng)漿液從已注好的注漿孔上冒（串）時應(yīng)采用跳孔施工。

11）注漿過程中若發(fā)現(xiàn)地面冒漿，應(yīng)立即停止注漿，查明冒漿原因。如系注漿孔封閉效果欠佳，可待漿液凝固后重復(fù)注漿；如系地層灌注不進，應(yīng)結(jié)束注漿。

4 結(jié)語

本文針對濱海地區(qū)液化砂土層較深，且厚度較厚，地下水豐富，上部土層為淤泥質(zhì)土，淺層孤石發(fā)育等復(fù)雜地質(zhì)的特點，在現(xiàn)有的地基處理方法中，經(jīng)過方案比選，選擇了合適的處理方案。通過鉆孔插入注漿花管，在特定土層開孔注漿，水泥漿液注入土層縫隙，通過擠密作用提高土層的壓實度，消除液化，同時漿液硬化后，能有效提高地基承載力，增大樁基水平抗推效果。

采用壓密注漿擠密法處理大面積的液化土，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，處理基礎(chǔ)面以下一定范圍的液化土即可，無須深入所有液化土層，形成封閉空間，可減少工程量，降低造價。同時施工方便快捷，工期相較于水泥土攪拌樁用時更少，且設(shè)備較小，占用場地小，可進行穿插施工作業(yè)。