淺談吹填土強(qiáng)夯后的液化判別分析

（北京愛地地質(zhì)工程技術(shù)有限公司，北京市，100144） 樊岳華 張磊霄 趙琳琳

吹填土是由水力充填泥沙形成的填土，廣泛用于填海造陸。無序吹填土層在未經(jīng)地基處理的情況下，大都為可能液化土層[2]。目前比較多的吹填土消除液化處理方案有強(qiáng)夯、振沖碎石樁、CFG 樁復(fù)合地基等。部分研究成果表述強(qiáng)夯處理后，能夠消除6m 范圍內(nèi)的地基土層液化，使液化指數(shù)明顯減小[1]。本文結(jié)合某工程實(shí)例，對(duì)經(jīng)強(qiáng)夯后的吹填土場(chǎng)地進(jìn)行液化判別，并對(duì)判別結(jié)果分析，同時(shí)借助前人的成果對(duì)使用的液化判別方法進(jìn)行分析。

1 工程實(shí)例

某工程位于渤海龍口灣南部海域人工島內(nèi)，場(chǎng)地經(jīng)圍海造陸吹填而成，吹填及處理時(shí)間達(dá)七年以上。吹填土厚度9.5～12.4m，場(chǎng)地進(jìn)行了強(qiáng)夯處理，點(diǎn)夯單擊夯擊能為2 000KN·m，滿夯夯擊能為800KN·m，計(jì)劃強(qiáng)夯有效加固深度為6.0m。場(chǎng)地地震烈度為7 度，地震加速度0.15g。場(chǎng)地在強(qiáng)夯前，場(chǎng)地內(nèi)吹填土均判定為液化，液化等級(jí)為中等-嚴(yán)重，各鉆孔液化指數(shù)在10.15～24.99。

2 主要勘察成果

2.1 地層情況

擬建場(chǎng)地內(nèi)吹填土依據(jù)黏性土、粉土、砂土含量占比（各自含量超過50%），劃分為黏性土吹填土（以粉質(zhì)黏土為主，混砂粒），粉土吹填土（以粉土為主，混砂粒）和砂土吹填土（以砂粒為主）。吹填土土質(zhì)不均，具中-高壓縮性，粉土吹填土、砂土吹填土地層中夾不均勻大、小黏土塊。

2.2 地下水情況

水位埋深0.60～1.70m，接近地表。人工島暫未施工止水帷幕，漲潮時(shí)，海水可隨之自圍堰外側(cè)滲至場(chǎng)地內(nèi)，落潮時(shí)，部分孔隙潛水向外滲出，場(chǎng)地內(nèi)地下水水質(zhì)與海水相近，高礦化度。

2.3 標(biāo)貫擊數(shù)統(tǒng)計(jì)

液化判別主要采用了標(biāo)貫法，粉土吹填土統(tǒng)計(jì)49 組標(biāo)貫數(shù)據(jù)，標(biāo)貫擊數(shù)3～18，平均值9。砂土吹填土統(tǒng)計(jì)248 組標(biāo)貫數(shù)據(jù)，標(biāo)貫擊數(shù)3～28，平均值12。粉土、砂土吹填土中裹有黏土團(tuán)塊，均勻性較差。研究表明，土體標(biāo)貫擊數(shù)大于30，認(rèn)為土體不液化[4]，詳見表1。

表1 人工吹填土各級(jí)顆粒占比情況統(tǒng)計(jì)

2.4 人工吹填土層級(jí)配情況

粉土吹填土不均勻系數(shù)Cu=7.10,曲率系數(shù)Cc=1.97;砂土吹填土不均勻系數(shù)Cu=9.52,曲率系數(shù)Cc2.89。已有研究表明吹填土的抗液化強(qiáng)度隨著含砂量的增大而降低，當(dāng)含砂量大于60%時(shí)，隨著含砂量的增大吹填土的抗液化強(qiáng)度先增大后降低，并在某一含砂量時(shí)對(duì)抗液化強(qiáng)度達(dá)到最低[3]。

2.5 場(chǎng)地波速成果

根據(jù)實(shí)測(cè)成果，擬建場(chǎng)地上部吹填土的等效剪切波速為154.28m/s～164.13m/s，屬中軟土。

3 液化判別方法

我國規(guī)范中常用的液化判別方法有標(biāo)貫法（SPT）、波速法（vs）、靜力觸探法（CPT）等。

標(biāo)貫法是我國應(yīng)用最廣泛的液化判別法，其原理是比較土層標(biāo)準(zhǔn)貫入經(jīng)驗(yàn)值N 和臨界經(jīng)驗(yàn)值Ncr的大小。本次液化判別也主要使用了此方法。

剪切波速法原理是比較實(shí)測(cè)剪切波速vs和臨界剪切波速值vscr的大小。

式中：vscr-飽和砂土或飽和粉土液化剪切波速臨界值（m/s）；vs0-與烈度、土類有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（烈度7度區(qū)，砂土取65m/s，粉土取45m/s。）；ds-剪切波速測(cè)點(diǎn)深度（m）；Dw-地下水深度（m）。

CPT 液化判別方法，其原理是比較實(shí)測(cè)計(jì)算比貫入阻力ps或?qū)崪y(cè)計(jì)算錐尖阻力qc與液化比貫入阻力臨界值pscr或液化錐尖阻力臨界值qccr的大小。

4 不同液化判別方法結(jié)果分析

使用標(biāo)貫法，地面標(biāo)高按照3.60m計(jì)算，地下水位按絕對(duì)標(biāo)高2.0m 考慮。粉土吹填土中的黏粒含量使用試驗(yàn)數(shù)值，砂土吹填土中的黏粒含量按3 選擇。各鉆孔液化指數(shù)在0.72～9.68之間。使用波速法，抗震設(shè)防烈度7 度區(qū)，實(shí)測(cè)波速154.28m/s、164.13m/s 均大于90m/s，可不考慮震陷影響。套入公式（1），經(jīng)計(jì)算，吹填土地層均不液化。另基于CPT 的判別方法，該方法的液化判別臨界線的錐尖阻力臨界值是隨著深度的增大而減小。這與目前液化臨界曲線與砂層埋深呈非線性遞增關(guān)系的認(rèn)知是相悖的[5]。這種情況下會(huì)造成該方法將淺層大部分非液化點(diǎn)判別為液化點(diǎn)。

5 結(jié)語

綜上所述，人工吹填土為影響場(chǎng)地液化的主要因素，但粉土、砂土吹填土中裹有黏土團(tuán)塊，土質(zhì)均勻性較差。采用標(biāo)貫法時(shí)，對(duì)不均勻土層判別液化，會(huì)出現(xiàn)較多異常數(shù)值，需要綜合判斷，對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選。標(biāo)貫法判定時(shí)需要標(biāo)貫深度對(duì)應(yīng)的黏粒含量試驗(yàn)結(jié)果，而對(duì)于粉土吹填土，黏粒含量使用實(shí)驗(yàn)獲得的高值判定則偏激進(jìn)，砂土吹填土中黏粒含量使用3則偏保守。強(qiáng)夯處理消除了一部分液化影響，但影響場(chǎng)地強(qiáng)夯效果的因素除夯擊能、夯錘底面積、錘擊間隔時(shí)間外，地下水位埋深對(duì)強(qiáng)夯處理深度影響較大。