清徐調蓄水池地基液化判別及處理措施

姜松虎

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

清徐調蓄水池位于清徐縣西南的汾河階地上，采用半挖半填筑壩方式修筑，長約370m，寬約132m，最大挖深5m，最大壩高5.2m，蓄水量50萬m3。場地地形較平坦，地層巖性第四系全新統(tǒng)洪沖積物低液限黏土、低液限粉土、粉土質砂、含細粒土砂層，厚度大于15m?？辈炱陂g地下水位埋深0.80~2.90m，基礎埋深在地下水位以下。

2 工程地質情況

該調蓄水池所處階地人工堆積物巖性主要為煤矸石、灰渣、低液限黏土等，稍濕，松散，分布于田間小路及鄉(xiāng)間公路上，厚約0~0.50m。

第四系全新統(tǒng)洪沖積物共分為3層：第1層為低液限黏土，棕紅、紅、褐紅色，松散，濕—飽和，軟塑—可塑。本層厚度0.5~2.0m，含水率24.6%~29.5%，孔隙比0.80~0.96，塑性指數12.0~20.0，黏粒含量18.7%~40.8%，相對密度0.438；第2層為低液限粉土夾低液限黏土，淺黃褐色，疏松—稍密，飽和，土質不均勻。本層厚度約0.5~2.0m，含水率16.4%~38.2%，孔隙比0.53~1.06，塑性指數8.0~24.5，黏粒含量1.8%~55.7%，相對密度0.528；第3層為低液限粉土、粉土質砂、含細粒土砂，灰褐、淺灰色，稍密，飽和，具腥味，土質不均勻。本層厚度0.5~2.0m，含水率16.4%~30.1%，孔隙比0.56~0.89，塑性指數7.8~10.9，黏粒含量0~15.3%，相對密度0.566。

3 場地液化初判

液化初判主要考慮以下三方面因素：

一是區(qū)域地震地質條件。本區(qū)所處大地構造單元為呂梁—太行斷塊呂梁塊隆和晉中新裂陷區(qū)，盆地內地質構造復雜，周邊多為正斷層與基巖山區(qū)連接，山地不斷抬升，斷陷盆地持續(xù)下降，并不斷接受沉積。工程區(qū)地震動峰值加速度值為0.20 g，地震動反應譜特征周期0.35 s，地震基本烈度為8度，需考慮液化。

二是粉土黏粒含量。在8度地震區(qū)，粉土黏粒含量值不小于13%時，為不液化土，土層第2層和第3層均液化，相對密度在8度地震區(qū)大于70%時不發(fā)生液化，土層均液化。

三是場地及地基土條件。第四紀全新世新近沉積土，地下水位埋藏較淺，上覆非液化土層厚度薄，飽和粉土、粉土質砂及含細粒土砂容易液化。

綜合上述初判，場地存在液化可能性，需進一步復判。

4 場地液化復判

液化復判采用標準貫入錘擊數法進行。

對初判中場地存在液化可能性或需考慮液化影響的應采用標準貫入試驗復判其是否液化。判別公式為N

依據《建筑抗震設計規(guī)范》中在地面下20m深度范圍內的液化判別標準貫入錘擊數臨界值計算公式對該場地壩軸線8個鉆孔共62個試驗點進行液化判別，判定結果見圖1。

由圖1可知，池基第2層中有1個試驗點不液化；第3層中有1個試驗點不液化；第4層中有3個試驗點不液化，其余地層均為液化地層。

圖1 標準貫入錘擊數與臨界擊數對比圖

5 液化計算

對存在液化土層的地基，應按下式計算各鉆孔的液化指數，并劃分液化等級。

式中：ILE——液化指數；

n——在判別深度范圍內每個鉆孔標準貫入試驗點的總數；

Ni，Ncri——分別為i點標準貫入錘擊數的實測值和臨界值，當實測值大于臨界值時取臨界值的數值；

di——i點所代表的土層厚度，m；

Wi——土層厚度的層位影響權函數值。

應用上述公式計算得8個鉆孔的液化指數在0.7～40.9之間，其中ZK13CC-7處液化等級為輕微液化，ZK15CC-5處液化等級為中等液化，其他鉆孔處液化等級為嚴重，綜合評價場地液化等級為嚴重，影響壩基穩(wěn)定。

液化等級與液化指數的對應關系：0＜ILE≤6為輕微，6＜ILE≤18 為中等，ILE＞18 為嚴重。

6 地基土液化處理分析

消除地基土液化的方法主要有換填法、強夯法、振動水沖法、鉆孔灌注樁、鉆孔灌注樁。結合工程特點，建議采用振動沉管擠密法。使用沉管設備，將適配的砂石料或合格的天然級配砂石料，邊振動邊灌入軟弱的地基中，拔管后形成復合地基。振動沉管施工時將土體擠開，灌入同體積的砂石料，能有效解決地基土地震液化問題。