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某液化土地基处理方法选择研究

2020-12-01 248 上传者：管理员

摘要：某工程场地存在液化情况，需回填厚约3m的土层进行平整。为了提高场地的地基承载力，消除液化影响，方便建构筑物的建造，从工程实际出发，介绍了几种常见的地基处理方法，为液化土地基处理方案的选择提供参考。

关键词：
土体结构
地基处理
地基承载力
工程地质
砂土液化
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大家都知道饱和的砂土是砂和水的组合体，在地震荷载作用下，饱和砂土中的土体结构就会遭到破坏，从而使砂粒浮在水中，土层完全失去抗剪强度和承载能力，变成跟液体一样。当液化层上的覆盖土层破坏后，地面就会出现喷水，冒砂现象。砂土液化是不可忽视的，这种液化导致建构筑物地基产生不均匀沉降，从而引起建构筑物的开裂、倾斜和破坏。为了减少地基液化的危害，要采取既必要又合适的处理措施，包括地基处理和对上部结构采取加强整体性等相应措施。

1、场地工程地质概况

某工程位于南方小镇，占地约200余亩，整个场区拟建办公楼、生产用房、生产设备等。根据其勘察资料，钻探揭露土层形成的地质时代、成因、岩性及物理力学指标特征等，将场区地层划分为8个主要工程地质层，分述如下:

第(1)层:人工填土，灰黄色、灰色，主要由粉砂组成，含有大量贝壳、珊瑚砂、植物根系，局部地表铺有卵石，土质松散，该层分布普遍，厚度约为0.2m～1.6m。

第(2)层(Q4mc):粉砂，灰色，主要由石英、长石等矿物组成，含有大量贝壳、珊瑚砂、腐殖质碎屑等，饱和，松散，中压缩性，该层分布普遍，厚度约为1.2m～3.2m。根据本次勘察标准贯入试验数据判定该粉砂为液化土，液化等级为中等液化。

第(3)层(Q4al+pl):粉质黏土，褐黄色、灰黄色，含有锈斑、钙质结核，可塑状态，中压缩性，厚度约为1.1m～4.3m。

第(4)层:按风化程度将其分为如下三个亚层:

第(4)1层(Q4el):全风化玄武岩，褐黄色、灰褐色，原岩结构已经破坏，仅留有原岩外观，岩石风化呈土状，含有强风化原岩碎块，充水易散，该层分布普遍，厚度约为0.5m～4.0m。

第(4)2层(Q3):强风化玄武岩，灰色、深灰色，细粒结构，块状、气孔构造，岩体极破碎，岩芯呈块状、碎块状，夹黏性土，厚度约为0.6m～2.7m。

第(4)3层(Q3):中风化玄武岩，深灰色，细粒结构，块状构造，局部含有气孔，岩芯呈柱状、短柱状，敲击声脆，RQD=25%～85%，局部破碎，该层分布普遍，厚度约为0.5m～5.9m。

第(5)层(Q3):砂岩，灰黄色、灰色，砂质结构，层状构造，砂土经压实，岩浆作用而成，呈半胶结状态，手掰易碎，夹薄层泥岩及粉质黏土，厚度约为0.4m～1.6m。

第(6)层(Q2al+pl):粉砂，灰白色、灰黄色、灰绿色，主要由石英、长石等矿物组成，具有黏性，含有腐殖质碎屑，夹薄层黏性土，饱和，密实状态，中压缩性，该层分布普遍，厚度约为1.5m～5.5m。

第(7)层:按其岩性将其分为三个亚层:

第(7)1层(Q1mc):黏土，蓝灰色，含有砂团，具有层理结构，混中粗砂颗粒，可～硬塑状态，中压缩性，厚度约为1.1m～4.3m。

第(7)2层(Q1mc):中砂，蓝灰色，主要由石英、长石等矿物组成，含有腐殖质碎屑，夹10mm～30mm固化钙质薄层，夹薄层细砂、粗砂，饱和，中密～密实状态，中压缩性，厚度约为1.3m～7.3m。

第(7)3层(Q1mc):黏土，蓝灰色，含有砂团，夹薄层中粗砂，可～硬塑状态，中压缩性，厚度约为1.1m～4.4m。

第(8)层(Q1al+pl):中砂，主要由石英、长石等矿物组成，含有锈斑、腐殖质碎屑，稍具有黏性，饱和，密实状态，中压缩性，该层个别孔揭露，最大揭露厚度4.5m，未穿透。

2、地基处理比选

考虑到场地第(2)层粉砂为液化土，液化等级为中等液化。且场地需要平整回填，回填土厚度约3m。由于周边条件限制，回填土采用粉质黏土;考虑到场区建构筑物的重要性，拟对场区的液化土层采取全部消除液化沉陷的措施。因此需要对回填土及液化土层进行地基处理。根据本场地土层性质的描述，以及场地液化情况，本场地拟采用以下方法进行地基处理，消除液化影响:

方案一:桩基础。

桩基础在液化土地区用来全部消除地基液化沉陷时，是将桩穿透液化土层，将桩端伸入液化深度以下稳定土层中，其伸入稳定土层中的长度应根据土体情况计算确定。这样桩穿透了液化土层，并有可靠长度支承在稳定土层中，当地基土层发生液化时可以保证建构筑物的安全，避免土层发生液化对建构筑物带来危害。需要注意的是在计算桩基承载力时，液化土的桩周摩阻力及桩的水平抗力应做相应的调整。

采用桩基础的优点是:能有效的提高地基承载力，消除液化土层的不利影响。缺点是:场区的建构筑物较多，全部采用桩基础，造价相对较高。

方案二:强夯法。

强夯法应用广泛，是一种常用的地基处理方法，技术成熟，处理深度大。此法是将夯锤提高到一定高度使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，以此来降低土的压缩性，改善地基性能，提高地基承载力。由《建筑地基处理技术规范》可知，强夯处理地基的有效加固深度，对碎石土、砂土等可以达到10m～11m;对粉土、粉质黏土等可达9m～10m。工程中强夯法处理回填土和液化土地基，效果还是比较明显。

考虑到该工程需要全部消除液化，强夯处理应处理到液化深度下界，本场地内回填土和液化砂土层总厚度约为7m～8m，强夯能够达到其需要处理的深度，且需要的单击夯击能为4000kN·m，具有较强的操作实用性。

采用强夯法的优点是:强夯法具有施工加固效果显著、设备简单、适用土类广、节省劳力、施工方便、施工期短、节约材料、施工文明和施工费用低等优点[1]。缺点是:回填土采用粉质黏土，回填强夯处理后的地基承载力不是很高，达不到该场区需要建造的一些重要的相对较重的设备所需要的承载力要求。

方案三:强夯法+桩基础。

强夯法在该工程中可以有效的夯实场区回填土和消除砂土层的液化。考虑到回填土的情况，强夯后该场地的地基承载力不是很高，存在不满足建构筑物地基承载力要求的情况。因此采用强夯法+桩基础能够较好的满足该工程的需要，全部消除液化带来的影响。

采用强夯法+桩基础的优点:强夯法和桩基础联合采用，不仅能够全部消除液化的不利影响，满足该场区建构筑物的承载力要求，还能有效的降低工程造价费用，节约材料。

根据该拟建场地的地质概况，经过回填强夯处理后的预估地基承载力为150kPa，基本可以满足该场区拟建建筑物和一般设备所需地基承载力的要求。但是该场区存在拟建大型设备，该拟建大型设备的预估基底压力为220kPa，采用回填后强夯的土层作为基础持力层显然不能满足该大型设备所需地基承载力要求，因此需要在此基础上采取其他措施。桩基础就是一种较好的方法，打桩不仅可以穿透液化土层，消除液化土层的影响，还可以提供较高的承载力，满足大型设备的地基承载力设计要求。对地基变形要求较高的拟建建构筑物，强夯后的地基承载力能满足要求，但是地基变形不能满足要求。因此对于此类建构筑物，也可以通过打桩来满足对地基变形的要求。本着技术可行和经济合理的原则，通过对该场区地质概况的分析，为了满足各种建构筑物及设备的承载力和变形要求，建议一般建筑物及对沉降要求不高的设备基础采用强夯地基;对地基承载力要求较高的大型设备和对地基变形要求较高的建构筑物采用强夯+桩基础。

综合以上三种方案和本工程场地的工程地质条件，回填土情况，强夯法+桩基础既能够很好的夯实回填土和全部消除液化带来的影响，又能够较好的满足工程建设中不同建构筑物所需要的承载力要求和地基变形要求，节约工程造价，对本工程具有很好的操作实用性。本工程推荐强夯法+桩基础为该工程地基处理方案。

3、结语

上述方法都是比较常见适用的全部消除液化沉陷的措施，每一个方案单独拿出来都可以达到消除液化沉陷的目的。但是具体到工程实际应用中，如何把不同的方法结合起来应用，不仅能够很好的达到消除液化的目的，还能够满足不同建构筑物的承载力和变形需求，节约造价，就需要在完全查清场地地质情况的基础上，根据工程建构筑物的不同和地质情况做方案比较。采取多种方法相结合，才能设计出经济、安全、合理的地基处理方案。因此在选择地基处理的方法时，应根据具体的场地条件和工程拟建建构筑物对地基要求的不同，选择相应的处理措施，这样才能更好的满足工程建设的需要。

参考文献：

[1]JGJ79—2012,建筑地基处理技术规范[S].

[2]GB50011—2010,建筑抗震设计规范[S].

[3]《地基处理手册》编写委员会.地基处理手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社,2000.

陈敬洪.某液化土地基处理方案比选[J].山西建筑,2020,46(23):68-69.