液化場(chǎng)地地基處理方案的選擇與評(píng)價(jià)

韓曉宇

（上海電氣集團(tuán)國(guó)控環(huán)球工程有限公司， 山西 太原 030000）

0 引言

我國(guó)的工程建設(shè)施工技術(shù)正在不斷的完善和成熟，各項(xiàng)建設(shè)事業(yè)也正在如火如荼的進(jìn)行，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)起到重要的推進(jìn)性作用。在施工的過(guò)程中，容易遇到液化地基的情況，同時(shí)這種現(xiàn)象也是引起建筑物破壞的重要方面，因此對(duì)于液化場(chǎng)地地基處理的方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，一直都是巖土工程重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。

1 液化地基的基本概述

1.1 液化的概念

當(dāng)處在飽和狀態(tài)的砂土或者是粉土受到一定時(shí)間的振動(dòng)之后，土體顆粒的局部或者全部會(huì)懸浮在土層的孔隙水中，對(duì)土體的強(qiáng)度和剛性造成巨大的影響，從而表現(xiàn)出一種液體的性質(zhì)，這種性質(zhì)就是土體的“液化”現(xiàn)象。

1.2 液化地基的機(jī)理

對(duì)于地基土來(lái)說(shuō)，它的承載能力主要是來(lái)自于抗剪強(qiáng)度，而砂土或者是粉土的抗剪強(qiáng)度主要是與土顆粒之間形成的骨架作用有關(guān)。淺層的松散飽和粉土和砂土在地震的時(shí)候會(huì)受到地震波的震動(dòng)影響，這樣就會(huì)讓飽和粉土和砂土中的孔隙水分壓力在短時(shí)間內(nèi)來(lái)不及的消散，從而出現(xiàn)急劇的增加，就會(huì)導(dǎo)致土的有效應(yīng)力出現(xiàn)減小甚至是完全消失的情況，土體的抗剪強(qiáng)度出現(xiàn)了降低。在經(jīng)過(guò)一定的周期性荷載作用之后，孔隙水壓力與總應(yīng)力相等的時(shí)候，有效應(yīng)力會(huì)變成零，這時(shí)的土體抗剪強(qiáng)度為零，土體就會(huì)變成能夠流動(dòng)的水土混合物，這樣就形成了所謂的“液化”?？傊?，地基液化對(duì)建筑物會(huì)產(chǎn)生極大的危害。

1.3 液化的類型

對(duì)于某個(gè)場(chǎng)地來(lái)說(shuō)，可以對(duì)使用場(chǎng)地液化指數(shù)對(duì)場(chǎng)地的液化危害性進(jìn)行重視。根據(jù)相關(guān)的資料就可以看出，場(chǎng)地液化一般可以分為輕微液化、中等液化、嚴(yán)重液化三個(gè)等級(jí)，不同的等級(jí)場(chǎng)地地面的噴水冒砂情況和對(duì)建筑的危害程度是不同的。

2 液化地基的處理方法

對(duì)國(guó)內(nèi)外的工程實(shí)踐進(jìn)行關(guān)注可以發(fā)現(xiàn)，地基的液化經(jīng)常會(huì)造成噴砂冒、滑坡、上浮和振陷的情況，容易給建筑地基造成不均勻的沉陷現(xiàn)象，給建筑物帶來(lái)一定的威脅。在施工中，很多因素都有可能引起砂土或者粉土的液化，其中地震的影響最大并且危害性最大。對(duì)于液化地基來(lái)說(shuō)，主要的抗液化措施就是對(duì)液化地基進(jìn)行綜合性處理，在進(jìn)行抗液化處理的時(shí)候，需要對(duì)場(chǎng)地的液化等級(jí)進(jìn)行重視，還要對(duì)建筑物的抗震設(shè)防類型進(jìn)行重視。我國(guó)目前在液化地基處理方面的內(nèi)容還不夠成熟，比較常用的處理方法有強(qiáng)夯法、碎石樁法、換填法和砂樁法等等。

2.1 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法比較適合應(yīng)用在欠固結(jié)土層地基加固中，經(jīng)常會(huì)被用來(lái)處理碎石土、砂土和低飽和度粉土、黏性土等類型的地基土，具有比較簡(jiǎn)單的施工設(shè)備和良好的加固效果，并且施工的速度也比較快，具有比較好的工作效率，同時(shí)具有經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)點(diǎn)，在加固施工中經(jīng)常會(huì)被采用的一種方法。強(qiáng)夯法主要是對(duì)巨錘進(jìn)行利用，使用高落距對(duì)給地基施加強(qiáng)大的沖擊能，對(duì)土顆粒之間的各種阻力進(jìn)行克服，讓地基可以變得更加密實(shí)，對(duì)地基的承載能力和抗液化能力進(jìn)行有效的提升，減少有可能會(huì)出現(xiàn)的沉降問(wèn)題。強(qiáng)夯法屬于比較理想的地基處理方法，但是液化地基一般都具有比較粗復(fù)雜的巖性，因此需要根據(jù)實(shí)際情況做好方法的優(yōu)化。

2.2 換填法

換填法的原理相對(duì)比較簡(jiǎn)單，是將基礎(chǔ)地面以下的范圍內(nèi)的軟弱土層進(jìn)行挖出，然后再使用分層回填的方式將強(qiáng)度較大的材料填入到其中，同時(shí)還要確保分層夯實(shí)和滿足相關(guān)設(shè)計(jì)的要求確保達(dá)到密實(shí)程度要求，讓其可以成為地基的持力層。當(dāng)建筑物基礎(chǔ)下的持力層無(wú)法對(duì)上部荷載進(jìn)行負(fù)載的時(shí)候，就可以對(duì)換填法進(jìn)行利用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)軟弱地基的合理處理。一般來(lái)說(shuō)，要對(duì)工程的實(shí)際情況進(jìn)行參照，對(duì)墊層的種類和施工的工藝進(jìn)行選擇，比較適合在淺層和中小型的場(chǎng)地中進(jìn)行具體的地基處理，但是卻不適合土層較厚的或者填料不夠充足的地區(qū)。

2.3 碎石樁法

碎石樁法是利用振動(dòng)、沖擊和水沖等方式，在軟弱地基上進(jìn)行打孔之后，將碎石樁擠入到途中，然后形成一種碎石構(gòu)成的緊密樁體，這種方法具有加固效果好和造價(jià)低廉以及施工速快的優(yōu)點(diǎn)，因此在抗震防液化處理有著比較廣泛的應(yīng)用。但是碎石樁法中會(huì)對(duì)振沖的方式進(jìn)行利用，這個(gè)步驟很容易出現(xiàn)耗水量和造價(jià)大的問(wèn)題，也會(huì)存在部位污染的問(wèn)題，因此現(xiàn)代碎石樁法大都利用沉管法、干振法和夯擊法，這樣可以形成較大密度的碎石柱，并且能夠?qū)φ駴_法的一些缺陷進(jìn)行有效的克服，屬于物理加固的方法。

2.4 砂樁法

我國(guó)從20 世紀(jì)50 年代開始對(duì)砂樁法進(jìn)行應(yīng)用，屬于一種散樁體復(fù)合地基，也被稱為是砂樁擠密法，主要是對(duì)振動(dòng)和沖擊的方法進(jìn)行利用，在軟弱的地基上形成孔之后將砂擠入到途中，然后形成大直徑的密實(shí)砂柱體，通過(guò)這樣的方式來(lái)對(duì)地基進(jìn)行加固，這種方法主要是應(yīng)用在廠房和建筑工地工程中。隨著近些年科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，振機(jī)管砂樁工藝正在不斷發(fā)展，這種方法是對(duì)振動(dòng)機(jī)的振動(dòng)作用進(jìn)行利用，然后將套管打到設(shè)計(jì)好的深度之后，擠密套管周圍的土，然后再投入砂子，經(jīng)過(guò)振動(dòng)密實(shí)之后拔管成樁，經(jīng)過(guò)多次的循環(huán)之后就能成為擠密砂樁。這種方法具有比較好的處理效果，擁有擠密和振密的作用，能夠讓樁和樁之間形成比較好的復(fù)合地基，對(duì)提升地基的承載能力具有重要的作用，對(duì)地基液化的問(wèn)題進(jìn)行一定的處理[1]。

3 工程案例

某酒店擬建設(shè)地上40 層的高層建筑，同時(shí)還有3 層地下工程。該場(chǎng)地工程的主要是位于地形平坦的地區(qū)，地貌屬于河流沖擊平原，場(chǎng)區(qū)的基巖比較穩(wěn)定，并且也沒有活動(dòng)斷裂通過(guò)。本次勘察深度范圍內(nèi)各鉆孔均揭露地下水，地下水類型為潛水，主要以大氣降水入滲和農(nóng)田灌溉入滲補(bǔ)給，排泄主要以側(cè)向逕流、蒸發(fā)為主要的內(nèi)容。

3.1 場(chǎng)地工程特征

擬建場(chǎng)地臨近河流，在經(jīng)過(guò)河流的沖擊作用之后會(huì)出現(xiàn)淺部地層巖性不純的情況，還會(huì)出現(xiàn)粉土和和砂性土相互包含的情況，整個(gè)場(chǎng)地在宏觀上都表現(xiàn)為上部地層靠近河床的砂層厚，顆粒也比較粗，距離河床比較遠(yuǎn)的顆粒會(huì)比較細(xì)，并且粉質(zhì)黏土比較厚[2]。

3.2 地基處理方案

擬建的建筑物基礎(chǔ)埋深要大于10m，場(chǎng)地地下水在0.52～2.30m 之間，對(duì)相關(guān)的的規(guī)范進(jìn)行參考之后可以發(fā)現(xiàn)，場(chǎng)地的液化判別深度為20m，對(duì)擬建場(chǎng)地地基土的可液化土層進(jìn)行觀察之后可以判斷，本次擬建場(chǎng)地的液化等級(jí)為嚴(yán)重液化，液化的土層主要是粉土、粉砂和粉細(xì)砂。擬建的高層建筑物基礎(chǔ)埋深在12m，對(duì)基底壓力進(jìn)行預(yù)估之后要對(duì)地基的持力層進(jìn)行重視，在經(jīng)過(guò)一定的測(cè)量之后發(fā)現(xiàn)，地基承載路無(wú)法對(duì)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行滿足，地基變形也對(duì)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行滿足，在加上場(chǎng)地已經(jīng)處在嚴(yán)重液化的階段，因此不能采用天然地基。為了對(duì)建筑物的地基承載力和變形性能要求進(jìn)行滿足，最好是采用樁基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行施工，將經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性進(jìn)行重視，并且對(duì)先前的施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行重點(diǎn)借鑒，采用后壓漿鉆孔灌注樁的方式，用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)來(lái)成孔。

4 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行工程建設(shè)施工的過(guò)程中，對(duì)液化土層分布的區(qū)域和空間層次進(jìn)行規(guī)避，是對(duì)地基液化進(jìn)行解決的最根本方法，但是如果實(shí)在無(wú)法做好規(guī)避，就需要采用合適的抗液化措施來(lái)對(duì)其進(jìn)行處理。在進(jìn)行具體選擇的過(guò)程中，需要對(duì)處理方案的可行性、可靠性進(jìn)行重視，同時(shí)也要對(duì)其便利性進(jìn)行重視。