淺議地基土液化產(chǎn)生原因和處治措施

王亞奇

摘 要：隨著我國社會(huì)現(xiàn)代化的發(fā)展，砂土已被人們廣泛的運(yùn)用到建筑當(dāng)中，但由于砂土的水穩(wěn)定性比較差，其所具有的一些物理特征如滲透系數(shù)高滲透固結(jié)性能強(qiáng)、使得地基中的砂土容易出現(xiàn)土液化的現(xiàn)象。為此，本文主要對地基土的液化成因進(jìn)行了闡述，并論述了地基土液化帶來的危害，最后提出一些地基土液化的處治措施，為建筑工程的實(shí)踐提供一些借鑒。

關(guān)鍵詞：砂土液化；液化判定；液化地基處理；工程措施

在建筑工程的實(shí)踐中，地基土液化現(xiàn)象比較常見，而其中地基土層多為飽和的砂土或粉土。砂土和粉土多是單粒結(jié)構(gòu)，狀態(tài)是不穩(wěn)定的。當(dāng)砂土或粉土處于飽和狀態(tài)時(shí)，土層是受到振動(dòng)荷載的，土壤內(nèi)部的孔隙水壓力得不到及時(shí)疏解，無法得到及時(shí)的消散，使得砂土的有效應(yīng)力降到最低，土壤的抗剪強(qiáng)度完全消失，從而使得地基土壤成為水土混合物，也就是所說的液化現(xiàn)象。地基液化主要表現(xiàn)為地表開裂、噴砂、冒水等現(xiàn)象，引起滑坡或地基不穩(wěn)失效，使得建筑物下陷、傾斜、開裂等不同程度的損毀。因此，地基土液化的問題要引起相關(guān)部門或人員的深思。

1 地基土液化的原因和條件

引起地基土產(chǎn)生液化現(xiàn)象的原因有很多，其中最為顯著的是地震的作用。縱覽以前建筑物土壤液化的原因，如1906年的美國舊金山大地震，1923年的日本關(guān)東大地震，1964年的日本新澤瀉大地震及1976年的唐山大地震，其中很容易就可以看出土壤液化的原因主要是地震所引起的，而土壤的成分主要是飽和的砂土或粉土。這些粉土或砂土是復(fù)合體，主要由砂和水組成，壓力或強(qiáng)度主要由砂所承擔(dān)，而水在液化志強(qiáng)，一直處于靜止?fàn)顟B(tài)，所承擔(dān)的壓力只是其自身的靜水壓力靜水，此時(shí)地基中的土層結(jié)構(gòu)是處于穩(wěn)定狀態(tài)、無任何變化；但在經(jīng)過地震的振動(dòng)反復(fù)作用之后，地基土層結(jié)構(gòu)中的砂粒就會(huì)發(fā)生一定的移動(dòng)，改變其原有的狀態(tài)，地基中土層體積發(fā)生質(zhì)變，地基土層所承擔(dān)的壓力就會(huì)有原來的砂承擔(dān)轉(zhuǎn)變?yōu)樯巴林械乃w承擔(dān)，從而地基土層產(chǎn)生液化現(xiàn)象，土層結(jié)構(gòu)遭到破壞，而且之后容易發(fā)生噴砂射水現(xiàn)象，即滲流液化。

在20世紀(jì)70年代之前，國內(nèi)外對建筑物地基液化的研究大多是對飽和砂土的研究，當(dāng)時(shí)人們普遍認(rèn)為含粘土的地基土層不會(huì)發(fā)生液化現(xiàn)象。但隨著我國1975年的海城地震和1976年的唐山地震發(fā)生，工程技術(shù)人員在經(jīng)過大量的測量和研究數(shù)據(jù)分析得出了當(dāng)時(shí)震區(qū)內(nèi)的飽和粉土也發(fā)生了液化現(xiàn)象。

除了地震因素會(huì)引起地基土液化以外，地基土液化還有著一定的自身?xiàng)l件，其中有砂土或粉土自身的特性—粒徑密度，地基土層所埋的深度，建筑物所在區(qū)域地下水的水位深度及所處地區(qū)地震的振動(dòng)特性—地震的強(qiáng)度或持續(xù)時(shí)間）等，這是經(jīng)過相關(guān)技術(shù)人員大量調(diào)查和分析得出的結(jié)論。砂土或粉土的顆粒直徑與密度是影響砂土液化的重要因素，顆粒直徑要選定在0.1毫米以上的砂土可以有效避免土壤液化，而砂土顆粒的密度可以直接影響地基的承受力度，密度減小的砂土容易發(fā)生液化，而密度相對較大的話，不易發(fā)生液化。同時(shí)建筑物所在區(qū)域地下水位也可以影響土壤的液化，當(dāng)?shù)叵滤惠^淺時(shí)，地基土層容易發(fā)生液化。而地震的振動(dòng)特征也是影響地基土壤液化的重要因素之一，在地震高發(fā)的地區(qū)，由于地震的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度大、頻率高，使得土層的抗剪應(yīng)力增大，液化現(xiàn)象比較容易發(fā)生。

此外，砂土液化比較常見，而粉土液化少見，但結(jié)合粉土液化的實(shí)踐來看，其大多發(fā)生在河流的沖積平原、河流沖積海積平原和海積平原上，如天津地區(qū)。而其他影響因素在文章也有所體現(xiàn)。

2 地基土液化的防治措施

由于地基土液化的危害主要是來自建筑物所處區(qū)域土層的塌陷，它會(huì)導(dǎo)致建筑物的破話程度，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。而如何消除地基土液化所造成的塌陷和減輕地基土液化的影響一直以來都是建筑工程設(shè)計(jì)人員所關(guān)注和注意的問題。在設(shè)計(jì)人員進(jìn)行建筑工程設(shè)計(jì)和規(guī)劃時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)建筑物的重要性、建筑物所處區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)及地震等具體的因素，還要依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范，從而選擇出合理、有效及經(jīng)濟(jì)的防治地基土液化的措施。而當(dāng)前我國防治地基土液化的措施主要有：全部消除液化、部分消除液化及減輕液化影響。

第一，全部消除地基土液化的措施。在這種措施中，工程技術(shù)人員所采用的方法有以下幾種：一是技術(shù)人員采取樁基使其穿透液化的土層，而樁基的底端必須深入到液化深度以下相對穩(wěn)定的土層中，而樁基的長度必須根據(jù)一定的計(jì)算和相應(yīng)構(gòu)造要求來確定，對于不同種類和不同結(jié)構(gòu)的土層，其伸入的長度也是各有去唄的，如其中對于砂土及粉土不應(yīng)少于0.8米，而對于其他類型的應(yīng)不少于1.5米。二是當(dāng)技術(shù)人員采用深基礎(chǔ)的方法時(shí)，也需要將基底深入到液化土層以下相對穩(wěn)定的土層中，且基底埋入穩(wěn)定土層中的長度也是有要求的，不得少于0.5米。而當(dāng)?shù)鼗恋囊夯翆颖容^淺薄時(shí)，可以采用把水體抽空，將地基中液化的土層挖除，然后填充一些穩(wěn)定的土石材讓其穩(wěn)定。三、三是技術(shù)人員采用加密的方法，將地基中土層結(jié)構(gòu)進(jìn)行加密，將其中水體排出，增加土質(zhì)的密度，之后再采取一他方法對地基液化土層進(jìn)行加固處理。但技術(shù)人員在采用加密方法或填充方法處理時(shí)候，應(yīng)當(dāng)注意基礎(chǔ)邊緣以外處理的寬度。

第二，部分消除地基土液化的措施。在這種措施中，最關(guān)鍵的是處理液化地基土層的深度。當(dāng)液化土層比較厚時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)注意液化土層處理的深度不一定是液化土層的下界，也就是說在處理液化土層的深度之下仍然有未經(jīng)處理的部分殘留液化土層。一是對液化地基進(jìn)行處理時(shí)，應(yīng)當(dāng)使處理后的地基液化指數(shù)減少，其中當(dāng)液化土層的深度為15米的時(shí)候，液化指數(shù)值應(yīng)當(dāng)小于4，而當(dāng)液化土層的深度達(dá)到20米的時(shí)候，液化指數(shù)值應(yīng)當(dāng)小于5，而且這也是處理后的地基液化指數(shù)最高限。二是可以增加地基中非液化土層上部土層的厚度，合理全面的改善建筑物周邊排水設(shè)施，這在規(guī)劃設(shè)計(jì)建筑物之初，設(shè)計(jì)人員就應(yīng)當(dāng)注意的，比如在一些地震的填方區(qū)域，增加了填土的厚度，就使得地基土液化現(xiàn)象有所改善。三是可以強(qiáng)夯的方法。在建筑物當(dāng)中，技術(shù)人員可以合理選擇一定的單位面積進(jìn)行積夯擊能，增加單點(diǎn)夯擊的點(diǎn)數(shù)和單點(diǎn)夯沉量，從而有效提高地基的承載能力，以及有效消除飽和砂土液化。

第三，減輕地基土液化影響的措施。這種措施大多是做好地基液化土層基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的處理。基礎(chǔ)埋置的深度和地面面積及基礎(chǔ)的偏心大小、位置等對液化土層的影響是不同人們忽視的。因此，在處理液化地基時(shí)，可以選擇整體性且剛度大的基礎(chǔ)形式，如十宇交叉條形基礎(chǔ)。而對于上部結(jié)構(gòu)，適宜采用一些輕型的材料以減輕上部結(jié)構(gòu)所承受的重力和壓力，并要合理全面布置上部結(jié)構(gòu)，在滿足建筑物功能的前提下，使得基礎(chǔ)部分能夠整體化和呈現(xiàn)出對稱性，同時(shí)還要合理設(shè)置管道等位置。

3 結(jié)語

綜上所述，地基土液化問題頻發(fā)，不容忽視，足以引起相關(guān)技術(shù)人員的重視，因?yàn)榈鼗烈夯粌H僅影響著建筑物工程的安全，也會(huì)影響到地基安全與復(fù)合地基的施工。技術(shù)人員在判定地基土液化的等級(jí)時(shí)應(yīng)當(dāng)小心謹(jǐn)慎，正確合理利用液化指數(shù)計(jì)算公式。而在采用防治措施時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體問題具體分析從而采用不同的措施。如采用振錘振密措施就能夠有效處理地基土液化問題，特別是在地基補(bǔ)救的工程中，振沖碎石樁具有在施工時(shí)質(zhì)量可靠、液化處理效果良好的特征。

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工程學(xué)報(bào).2011（S1）endprint