探究地震砂土液化的治理方法理論和實踐檢驗

林培貞

（福建省閩東南地質大隊，福建 泉州 362000）

1 砂土液化的現(xiàn)象和發(fā)生條件

砂土液化是指飽和砂土在地震時瞬間呈流動狀態(tài)，承載力馬上變?yōu)榱?，上部建筑物下沉或傾倒等現(xiàn)象。其發(fā)生條件有四個，一個是地層存在砂土、二是砂土處于飽和狀態(tài)、三是發(fā)生地震，當然，地震包括自然地震和人工地震，最主要的一個是地震足夠強，能打破飽和砂土的液化臨界狀態(tài)。

2 砂土液化的判定

在常規(guī)勘察中，一般采用標準貫入試驗來判定飽和砂土液化，按照國標規(guī)范規(guī)定，當飽和砂土的標準貫入擊數(shù)小于臨界值時，判定該飽和砂土存在液化的可能，再根據(jù)規(guī)范規(guī)定計算出液化勢，進一步判斷液化的等級是：輕微液化、中等液化、嚴重液化。根據(jù)液化等級還必須提出相應的抗震設防措施。

3 砂土液化的治理方法

3.1 逃避法

這也是常規(guī)的處理辦法。一般就是選擇樁基，穿過液化層，避開飽和砂土，從而避免砂土液化的發(fā)生。

3.2 提高飽和砂土的密實度法

這理論上就是提高飽和砂土層的標準貫入擊數(shù)，使之高于規(guī)定的臨界值，從根本上消除液化的可能。舉一實例如下（高壓注漿密實法）：

泉州市安平自來水廠建在安平開發(fā)區(qū)靠近河流地段，周圍水系發(fā)育，內(nèi)部的主要建筑物和構筑物勻為單層。根據(jù)野外鉆探所揭露土層結構、結合原位測試與室內(nèi)土工試驗成果，場地在勘探深度范圍內(nèi)主要巖土層為：素填土①、粉質粘土②、粗砂③、殘積礫質粘性土④、全風化花崗巖⑤、強風化花崗巖⑥，各巖土層特征現(xiàn)自上而下分述1～6。

（1）素填土①：灰褐、灰黃色，松散，干～稍濕，不均勻。主要由粘性土及少量石英砂粒等組成，人工堆積，全場地均有分布，層厚1.60m～2.40m。本層欠固結及壓實處理，工程性能差。

（2）粉質粘土②：褐灰色、灰白、灰黃色，可塑～硬塑，濕。沖積成因，主要成份以粘粒、粉粒為主，含少量石英顆粒。無搖振反應，稍有光澤，干強度中等，韌性中等，頂部較軟。現(xiàn)場標貫試驗修正后N=5.9～12.1擊，標準值N=8.4擊。該層全場地均有分布，頂板埋深為1.60m～2.40 m，厚度1.40m～1.80m。本層工程性能一般。

（3）粗砂③：淺灰、褐灰、灰黃色，松散，飽和。沖積成因，主要以粗砂為主，呈次棱角狀，級配一般，局部相變?yōu)橹猩?，部分夾有薄層粉砂。本層全場均有分布，頂板埋深3.00m～4.20m，層厚為4.30m～6.60m，現(xiàn)場標貫修正擊數(shù)7.5～10.9擊，工程性能一般。

（4）殘積礫質粘性土④：灰黃色、灰白色，可塑～硬塑，濕。粒徑大于2mm石英顆粒含量大于20%，長石已全部高嶺土化，主要成分為粘土礦物、石英及少量的云母碎片，具有遇水易軟化及崩塌的特點，由花崗巖風化而成，全場地均有分布，頂板埋深7.30m～10.80m，層厚3.90m～11.10m。標貫修正擊數(shù)10.6～25.2擊，標準值N’=14.1擊，工程性能中等。

（5）全風化花崗巖⑤：灰黃色、灰白，巖芯呈砂土狀，局部含少量風化殘留碎片，手捏易碎，長石高嶺土化，該層為低壓縮性土層，巖體完整程度為極破碎，巖石堅硬程度為極軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級，頂板埋深為10.20m～21.90m，揭露厚度2.00m～8.70m，現(xiàn)場標貫試驗修正擊數(shù)為31.5～43.4擊，標準值=34.1擊，工程性能好。

（6）強風化花崗巖⑥：灰白、灰黃、灰褐色。巖石風化強烈，長石已大部分風化成粘土礦物，主要成分為粘土礦物、石英、長石及少量暗色礦物風化物，巖芯主要以砂土狀為主，干鉆不易鉆進，鉆進時拔鉆聲強，下臥層無洞穴、臨空面、破碎巖體或軟弱巖體層，巖體完整程度為極破碎，巖石堅硬程度為極軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級。本層全場均有分布，頂板埋深18.90m～23.90m，揭露厚度為5.00m～8.00m，現(xiàn)場標貫修正擊數(shù)均大于50擊，工程性能好。

單層建筑物和構筑物在這種地層結構一般采用淺基礎，選擇粉質粘土②作為基礎持力層，合理、承載力夠、省費用。但是卻存在嚴重的飽和砂土液化問題。要采用淺基礎，就必須消除粗砂③的砂土液化問題，也就是說必須提高粗砂③的標準貫入擊數(shù)。

經(jīng)過反復論證，最后確定選擇針對粗砂③進行高壓灌注水泥漿，來提高粗砂③的密實度，也就是提高粗砂③的標準貫入出數(shù)。采用無漿鉆進或清水鉆進，確定確定鉆穿粗砂③層后提鉆，放入注漿管并用橡皮塞塞住孔口，用壓力泵設定2mPa的壓力灌入水灰比為1：1.5的水泥漿，平面上采取梅花狀布孔，孔距和行距均為1m和2m（如下圖示意圖），孔深進入殘積礫質粘性土④1m～2m。

表1 注漿前標貫試驗成果

表2 注漿后標貫試驗成果

圖1 注漿孔平面布置示意圖

注漿后第十五天，現(xiàn)場在原鉆孔附近對粗砂③進行標準貫入實驗，得到的結果明顯大于注漿前，兩組數(shù)據(jù)對比如下：表1和表2。結果很明顯，粗砂③從嚴重液化變成不液化了，淺基礎得以順利設計和施工。

4 其他處理方法的利與弊

（1）振沖密實法：大型施工機械很不方便施工，而且費用很高。

（2）打樁穿透液化層法：除了同樣大型施工機械很不方便施工，而且費用很高外，還有施工周期長，還必須驗樁等諸多麻煩。

5 結論與建議

高壓注漿密實法是按施工方法命名的，也是國內(nèi)外第一次采用的技術，它施工方便、周期短、成本低，主要是效果明顯。此法值得推廣，也正在申請專利。