液化地基危害及處理方法研究

摘要：土層液化會導致地基產生形變，從而造成對地基上建筑物的損害。在地震區(qū)進行建筑工程，需要考慮砂土地基的液化問題。本文研究了地基液化形成的條件，液化地基危害，提出防止地基液化的思路，研究了防止地基液化的處理方法。本文的研究對于在震區(qū)進行工程建設具有重要的實踐意義。

關鍵詞：地基液化危害

0 引言

松散的砂土，含水達到飽和后，受到外界動力作用時，顆粒間隙間水壓力急劇上升，水壓力尚未全部消解時，砂土、粘砂土接觸點傳遞的壓力減小，砂土顆粒呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)，成為液體狀態(tài)而喪失抗剪強度和承載能力，出現(xiàn)液化現(xiàn)象，使地基承載力消失，此即土層的液化現(xiàn)象。土層液化會導致地基不均勻沉降，液化土向低處流動，從而造成對地基上建筑物的損害。根據(jù)以往的工程經(jīng)驗，在地震區(qū)進行建筑工程，需要考慮砂土地基的液化問題。

1 地基液化形成的條件

砂土液化形成的條件與砂土粒徑、砂土密度、砂土層埋深、地下水位、地震強度、地震持續(xù)時間等因素有關。砂土粒徑是決定砂土液化的重要因素。砂土粒徑在0.075~0.100毫米之間時，砂土更容易發(fā)生液化現(xiàn)象。通常粒徑在0.075~0.100毫米之間砂土含量達到總重40%以上時，砂土液化可能性增加。砂土相對密度影響砂土的動力穩(wěn)定性，是決定砂土液化的另一個重要因素，砂土相對密度小于70%時，容易發(fā)生液化現(xiàn)象，砂土相對密度大于70%時，不會發(fā)生砂土液化現(xiàn)象。粘性土影響砂土液化，砂土中粘粒含量越高，越不容易發(fā)生砂土液化。砂土層越深，覆蓋壓力大，不易發(fā)生砂土液化現(xiàn)象，在有效覆蓋壓力小于50千帕的區(qū)域，易發(fā)生砂土液化現(xiàn)象。地震烈度越高，持續(xù)時間越長，越易發(fā)生砂土液化現(xiàn)象。

2 地基液化的危害

2.1 砂土液化的危害的表現(xiàn) 地震是引起砂土液化的主要原因，另外機器振動、打樁和爆破，也可以引起砂土的液化。砂土液化的變形會引起地基不均勻沉降沉陷，或者造成地基液化流滑形成滑裂，造成房屋開裂，鐵路軌道懸空或拉裂，路面塌陷、開裂、坍滑，橋梁折斷，河道淤塞，農田掩埋，壩體失穩(wěn)等。

2.2 砂土液化危害的特點 ①砂土液化危害多出現(xiàn)在地震之后，噴砂噴水、地基失穩(wěn)、房屋倒塌常發(fā)生在地震之后，說明地震產生了降低砂土強度的作用，地基液化失穩(wěn)是在靜力作用下產生的；②砂土地基液化對建筑造成的震害，主要以傾斜、沉降為主，倒塌建筑占的比例比較??；③液化砂土層有一定的減震作用，可以削弱地震波，所以在地震持續(xù)時間短時，砂土液化區(qū)受到的地震破壞比非液化區(qū)輕；④液化產生后，液化砂土層會發(fā)生大面積流動，即使液化層水平分力很小，也會產生砂土層的大面積滑動。

3 防止地基液化的思路

①控制砂土層水分含量，控制砂土層的滲透性，增加砂土顆粒的直接接觸，相互嵌入性提高，防止超靜孔隙水壓力的產生。通常采取的措施是防滲、排水等。②改變砂土層的顆粒結構，增強砂土密實度，從而提高砂土層的結構強度。通常采取的措施是振動加密、碎石樁、振動壓實等。③改變砂土層的組成，通常采取的措施是對砂土層進行化學注漿，對砂土層進行砂土改良等。④改變砂土層的圍壓，增加砂土層側向約束，通常采取的措施是反壓護道方法。

4 防止地基液化的主要方法

4.1 強夯法。強夯法利用吊車和巨錘，利用高落距用巨錘夯擊地面，通過沖擊使地基土層密實，提高土層顆粒的嵌入性，減小土層顆粒之間的孔隙，提高地基承載力。強夯法可以對易于液化的土層進行地基加固，對于碎石土、砂土、雜填土、濕陷性黃土等地基進行處理。全液化地基處理面積大，且施工區(qū)域無重要建筑物時，適于使用強夯法。強夯法設備簡單、成本低、效果好、速度快。

4.2 換填法。換填法是通過改變砂土層的構成，來解決砂土地基的液化問題。通常砂土法的加固深度3～4米，將砂土以下一定范圍內存在液化風險的土層挖去，回填以強度較大的、素土、碎石、灰土等材料，分層夯實，增強土層的穩(wěn)定性。換填法施工簡單，施工速度快，成本低、工藝成熟。換填法適用于淺層地基處理，適于中小型建筑地基處理。如果地基所在位置軟土層厚、軟土埋深大、換填材料不足，不適于采用換填法。

4.3 砂樁法。砂樁法是用振動、沖擊等方式，在易于液化的砂土地基中成孔，將砂擠入孔中，通過密實砂柱體加固砂土地基的方法，加固深度約為20米。砂樁法通過擠密作用，使砂樁與樁間土形成復合地基，提高了土層顆粒的結構強度，有效防止砂土地基液化。

4.4 碎石樁法。砂樁法是用振動、沖擊等方式，在易于液化的砂土地基中成孔，將碎石擠入孔中，由碎石所形成密實樁體。碎石樁法加固效果好、施工速度快、工藝成熟。碎石樁法加固深度通常在20～25米。

5 結束語

實際工程施工中，對于液化地基，需要做好勘察工作，查清施工現(xiàn)場地形、地貌、水文地質情況，判斷地基液化的風險，根據(jù)工程性質，進行前期試驗，進行科學的計算，做出合理、安全、經(jīng)濟的液化地基處理方案。

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作者簡介：張國民（1982-），男，河北衡水人，工程師，本科，主要研究方向：工程地質勘察。