液化地层下地铁工程抗地震液化措施研究1

蒋清国

（中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安 710043）

液化地层下地铁工程抗地震液化措施研究1

蒋清国

（中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安 710043）

地震液化可能诱发极为严重的破坏，已成为工程领域的重要研究课题。目前，在可液化地层下地铁工程抗地震液化设计及施工经验较少，且现行规范针对液化地层所给定的处理原则在工程实际应用中较难操作。本文以天津地铁5号线穿越中等-严重液化粉土层区段为工程背景，同时以地震液化机理、影响因素及抗液化规范的应用为基础，结合数值模拟及现场试验，给出了地铁工程抗地震液化处理措施建议，并对各项措施的适用性进行了分析。研究结果表明：抗液化措施应结合地铁结构型式、结构与液化土层的相互位置关系、液化土层的厚度、液化等级以及周边环境等因素综合确定；在结构承载力及抗浮稳定性验算中应计入土层液化引起的土压力增加、摩阻力降低以及浮力增加等因素的影响；注浆加固对盾构区间抗地震液化有利。

地下工程 地震 液化粉土 地铁车站 盾构区间 抗液化措施

蒋清国，2015.液化地层下地铁工程抗地震液化措施研究.震灾防御技术，10（1）：95—107.doi：10.11899/zzfy20150110

引言

随着国内城市轨道交通建设的快速发展，由于线网整体规划、既有城市建设条件等限制，越来越多的地铁工程在建设过程中不可避免地需要穿越液化土层。国内外的地震危害监测及统计数据显示（孙锐等，2006；王维铭，2013），地震液化对地下结构造成的危害远远高于普通场地，尤其在高烈度地区，这种影响尤为显著，因此有必要对液化土层下进行地铁工程建设需要采取的针对性措施开展研究和探索。

国外对地震液化的研究始于1964年日本新泻地震和美国阿拉斯加大地震后，至今已有日本、美国、印度、加拿大、英国、法国、伊朗、韩国等多个国家的专家学者，通过对实际震害调查资料的收集与分析、室内及现场试验，并借助数值模拟手段等对地震液化课题进行了大量的分析研究。其涉及的领域涵盖了铁路、桥梁、码头、水利设施、高层建筑及地下结构等。在土的液化特性、液化机理、液化判别、液化大变形及抗液化措施等方面取得了很多科研成果。但由于地震液化问题本身的复杂性，从理论到工程应用目前仍存在很多值得探讨的问题。尤其是针对地铁工程，也仅有日本、美国等少数几个国家有为数不多的研究成果，且目前已采取的针对地铁工程的抗液化处理的效果还有待于实践的检验（师新明，1990；鲁晓兵等，2004；孙锐等，2006；任红梅等，2007；王刚等，2007；王维铭，2013）。

国内对地震液化问题的重视始于1976年唐山大地震之后，针对地下工程地震液化，宫全美等（2000）、刘华北等（2006）、何剑平（2012）、陈国兴等（2012）、王维铭（2013），以及中国地震局、同济大学、西南交通大学等单位，通过采用三轴试验、大型振动台试验及有限元分析等手段，对饱和砂土、粉土在地震作用下的液化等级判定方法、液化机理、液化影响因素等进行了诸多研究，推动了我国地下工程地震液化研究的发展。但针对处于液化土层下的地铁工程的具体处理措施研究尚少，可供借鉴的工程实践经验不多。目前，我国《城市轨道交通结构抗震设计规范（GB 50909-2014）》（中华人民共和国住房与城乡建设部，2014）及上海地方标准《地下铁道建筑结构抗震设计规范（DG/TJ08-2064-2009）》（上海市城乡建设与交通委员会，2009）虽然填补了国内地铁抗震设计规范的空缺，但其针对液化土层所给出的处理措施仍主要借鉴于《建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）》（中华人民共和国住房与城乡建设部，2010），其对地铁工程的适用性还有待于实践经验的支撑和印证，而且规范给定的原则性指导意见，在实际工程应用中较难操作。

因各地区液化土层的性质、液化土与地铁工程的相对位置关系等条件各异，针对地震液化的处理措施要真正取得防震减灾的实效，必须因地制宜。本文结合天津地铁5号线穿越中等～严重液化粉土层区段的工程建设实例，拟考虑在综合设计规范原则、深入剖析地震液化机理及各影响因素的基础上，经过理论及数值模拟计算分析、工程建设投资对比，对液化粉土地层下地铁车站、盾构区间工程建设提出有针对性、操作性强的工程处理措施，以期为天津地铁及类似地层下的地铁工程设计及施工提供参考和借鉴。

1 液化机理及影响因素

1.1 液化机理

土体液化是指饱和砂土、粉土在地震力作用下瞬时失掉强度，由固态转化为液态的力学过程。因饱和土体孔隙中充满水，地震时土颗粒与水的运动并不一致，土颗粒在震动作用中变密，而受到水的阻碍将能量传递给水，水受到土颗粒的压迫后孔隙水压力上升，如果孔隙水不能迅速排出，孔隙水压力就越来越高。根据有效应力原理，土颗粒所受的有效应力则相应减小，最终有效法向应力减至零，土颗粒间无力的传递，土颗粒失重，悬浮在水中，土骨架崩溃，土颗粒可随水流动，此时孔隙水压力上升至法向总应力，这就是土体液化过程。故饱和砂土、粉土的液化是孔隙水压力上升的结果（Seed等，1966；汪闻韶，1981；龚思礼，2002；何剑平，2012；陈国兴等，2012）。

因粉土特殊的颗粒组成相较砂土更为复杂，故粉土的液化机理还具有其自身的特点。粉土的渗透系数与砂土相比一般要小，地震时孔隙水压力不易消散和转移，致使初始孔隙水压力急剧上升。但由于粉土颗粒更细，且具有某些团粒结构特征以及粘胶颗粒的物理化学作用，孔隙中薄膜水的联结使粉土具有比砂土高的结构强度，故比较而言，粉土比砂土更难于液化（龚思礼，2002；李立云等，2005）。

1.2 地震液化影响因素及效果

关于地震液化的影响因素，目前的研究成果较多（Patricia等，2002；龚思礼，2002；王抒扬，2009；若松加寿江，2011；何剑平，2012；陈建伟等，2013；王维铭，2013），归纳起来可分为内因和外因两大类，表1为两大类因素的表征指标和影响效果评价。

表1 地震液化影响因素及效果评价表Table 1 The evaluation on the influence factors and their effects on liquefaction

针对液化土的处理措施可以从表1中影响因素角度出发，因地制宜地选择合适的方法。

2 工程概况

天津地铁5号线工程昌凌路站—李七庄站2站3区间约2.1km范围内（以下简称“本工程”），土层自上而下的分布为，①1：杂填土；①2：素填土；③1：粉质粘土；③2：粉土；⑥4：粉质粘土；⑦和⑧1：粉质粘土；⑨1：粉质粘土。图1为典型区段液化土层与地铁结构的位置关系示意图。其中，埋深17m以上分布的新近冲积层（Q43Nal）属故河道冲积土。根据本段工程的详细勘察资料，同时综合了标准贯入法、静力触探法和波速法勘察结果后，笔者对本场地土的液化判定结论为：③2粉土为中等～严重液化土层，其液化土层主要分布于地下3—16.5m范围内。

图1 典型区段液化土层与地铁结构的位置关系示意图Fig. 1 The position relationship between liquefied soil and subway

上述区段场地土类型为软弱～中软土，场地类别为Ⅲ类，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g，地震分组为第二组。根据2008年“天津市饱和粉（砂）土液化地质灾害调查报告”（天津市勘察院），本标段区域内存在严重液化点，在1976年唐山地震时，该区段范围内有喷砂、冒水点分布。图2为故河道液化区与地铁线位关系图。

图2 故河道液化区与地铁线位关系图Fig. 2 The relationship of river liquefied zone and subway line

场地内地下静水位埋深约为1.00—1.90m。车站主体结构底板埋深约为17m，主要位于⑦和⑧1粉质粘土层上；附属工程结构底板埋深约为10m，主要位于③2粉土层上，基底下液化粉土层厚度不均；区间隧道结构埋深（覆土厚度）约10—18m，部分区段穿越③2粉土层，但液化土基本位于隧道边墙中线以上。

3 抗地震液化处理措施研究

3.1 车站抗地震液化处理措施

3.1.1 车站抗地震液化设计思路及适用性分析

综合铁路、桥基、路基、堤防、工业与民用建筑等领域针对地震液化土的工程实践，同时结合已有的相关研究成果（龚思礼，2002；Tamari等，2003；刘华北等，2006；王抒扬，2009；何剑平，2012；陈国兴等，2012；张轩，2014），以及上海地方标准《地下铁道建筑结构抗震设计规范（DG/TJ08-2064-2009）》（上海市城乡建设与交通委员会，2009）、《建筑抗震设计规范（GB 50011—2010）》（中华人民共和国住房与城乡建设部，2010）、《城市轨道交通结构抗震设计规范（GB 50909—2014）》（中华人民共和国住房与城乡建设部，2014）的要求，其关于液化土的抗液化措施目前归结起来主要有：避开、换填、加固（注浆加固、搅拌桩加固、旋喷桩加固）、加密（振冲加密、爆炸加密、砂桩挤密等）、增压、围封、排水、深基、桩基等方式，措施很多，各具特点。

因地铁车站由车站主体、附属风道及出入口等工程组成，各分部工程的结构型式、埋深及体量存在差异，与液化土层的相对位置关系、邻近周边环境条件等也有区别，如何选择经济、有效的液化土处理方式，目前还没有人做过系统研究。本文将从地震液化机理、各影响因素的效果及关联性出发，结合天津地铁工程及水文、地质特点，对地铁车站工程针对液化土的处理思路及其适用性进行分析。

（1）加大车站结构顶板覆土厚度

基于“有效覆盖压力越大，越不易液化”的思想，对基底存在液化土层的情况，增加顶板覆土厚度对降低液化可能性是有效的，但因覆土荷载的增加，则要增大结构本身截面尺寸及配筋，因此工程应用经济性较差，且在基底液化土层厚度较大时，该措施对抗液化的改善效果较难量化，故该措施不可取。

（2）加大车站结构底板埋深

地下结构受地震液化影响最严重的情况是地基失效。根据地震液化机理，地基失效的前提是基底有液化土，地铁工程抗液化设计中，当基底以下液化土层厚度不大时，通过加大车站结构的基底埋深，使基础穿过液化土层坐落在非液化土层上，可有效解决地震液化问题。但该措施会在一定程度上增大结构层高，继而导致基坑开挖深度增大，基坑施工安全风险等级升高。因此，在天津地铁工程应用中，应综合基坑安全风险及承压水两方面因素才能确定。

（3）改变液化土的性质

因地震液化的外部因素，即地震动荷载条件无法人为改变，所以根据表1，为消除或减小地震液化对工程的影响，可根据液化土层的土性特征及埋藏条件，采取有效措施使液化土不具备发生液化的条件，这可能是解决地震液化问题的主要方向。

换填处理、加密处理、加固处理、围封可液化地基属于改变液化土的性质。

（1）换填处理

换填处理、加密处理、加固处理场隶属于“改变液化土的性质”。用非液化土代替液化土，即换填，无疑是解决地震液化的最直接方法。地铁工程自身施工即需要挖土，对液化土埋深较浅，且厚度较小的情况，换填处理液化土具有一定的优势。根据《建筑地基处理技术规范（JGJ 79-2012）》（中华人民共和国住房与城乡建设部，2012）的相关要求，换填处理适用于基底下液化土层厚度为0—3m的情况。但因换填施工需挖除原液化土，增大了基坑深度，增加了基坑施工风险，且围护结构嵌固深度需加大，甚至可能需增设支撑，故设计中需做经济和技术比较。

（2）加密处理

基于表1中“e越小，Dr越大，越不易液化”和“N越大，强度越高，越不易液化”的效果评价，加密土体可有效解决土体液化问题。可考虑用于天津地铁工程的土体加密方式主要有：强夯、挤密、预压排水固结等。其中，强夯加密因存在夯击震动，对周边环境条件要求较高，不适用于城市及周边环境敏感的场地；挤密工艺的原理为通过向土体中压入碎石、砂、灰土或水泥等材料，使原状土体变密实，在提供地基承载力的同时可降低土体液化，而挤密施工目前受工艺设备限制，其有效加固深度一般小于15m；预压排水固结加密是通过采取排水措施，提前将液化土中孔隙水排出，使土体固结变实，该方法的应用需考虑工期较长的因素，并需预估降排水对周边环境的影响。

（3）加固处理

液化土加固的原理是使土性改良，对土体的颗粒组成、密实度、渗透性、强度等均有影响。适用于天津地层特点的加固方式主要有：注浆加固、搅拌桩加固、旋喷桩加固等。王抒扬（2009）的分析表明，水泥土搅拌桩加固的效果较好，且造价相对较低，特别适用于基底以下液化土层较厚，或地基液化土面积较大的情况，且水泥土搅拌桩在天津软弱土层中加固效果良好。试验及日本阪神大地震的调查结果表明（龚思礼，2002；王抒扬，2009；若松加寿江，2011），搅拌桩加固对减轻液化土层在地震作用下的破坏是有效和可行的，加固布置宜采用格栅而非散点型式，格栅间的净距宜满足S≤0.8H（H为底板下液化土层厚度）。

（4）围封可液化地基

围封法即利用刚性的地下连续墙或板桩，形成一封闭空间，继而抑制可液化土的变形和流动，控制超静孔隙水压的上升，则可减小土体液化的可能。参照《建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）》（中华人民共和国住房与城乡建设部，2010）中的条文：“施工中深度大于20m的地下连续墙围护结构遇到液化土层时，可不做地基抗液化处理”，现阶段天津地铁车站常规的2—3层车站底板埋深一般均在16m以上，附属基坑一般在10m左右，围护结构长度均接近或超过20m，所以只要采用了地连墙或板桩等围护，能形成封闭体系，均不必再另行增设地基抗液化处理措施，故围封法在天津地铁工程中有较强的适用性。

3.1.2 车站抗地震液化措施应用及效果

针对天津地铁5号线穿越中等～严重液化土粉土层区段工程，考虑到地铁结构部位及型式、结构与液化土层的相互位置、液化土层的厚度及周边环境条件等因素，同时计入经济和技术比较，笔者对地铁车站抗地震液化措施做了如下设计及分析，并结合现场标准贯入试验结果对处理效果进行了评价。

（1）在本工程中因主体结构基底无液化土层，且基坑深度较大、周边环境较为复杂，基坑施工安全风险高，不宜采用加大覆土或埋深的处理措施。

（2）针对车站附属出入口结构底板下液化土层厚度小于2m的平直段，考虑到基坑范围较小，通过经济和技术比较，采取换填处理较为合理。

（3）考虑到周边环境条件较为复杂、住宅及市政管线较多，并要满足环保要求，且液化土深度较大，最深达16.5m，不宜采用强夯、挤密措施。

（4）对于排水预压固结加密处理措施，可考虑在下阶段工程实践中尝试，因为在本段工程施工过程中发现，场区内液化粉土含水率高、强度低、易受扰动，降水效果较差，故可考虑采用真空预压加密（加固）处理，提前消除其可液化性质。同时，为消除真空预压降水可能引起基坑及周边环境的变化，可采用设置截水沟或截水帷幕等措施解决。

（5）针对附属风道基坑，围护结构可采用SMW工法桩，围护结构长度约17m，小于20m。考虑到基底以下液化土层厚度最大达7m，且基坑面积较大，采用双排Φ850@600搅拌桩对基底下液化土层进行加固处理，搅拌桩采取格栅式布置，格栅间净距4m，搅拌桩加固材料采用42.5级普通硅酸盐水泥，掺量不小于15%，搅拌桩深入下部非液化土层不小于2m，具体型式如图3所示。现场标贯试验表明，加固后的地基土标准贯入实测击数基本在25击以上，经重新判定为非液化土，达到了预期的目的。此外，对于附属出土口爬升段基底以下存在较厚的液化土层的情况，也可采取格栅式搅拌桩加固处理。

（6）车站主体基坑围护结构采用地下连续墙，墙深长度约30m，满足围封条件，不再需要针对液化土采取措施。针对附属风道（液化土层厚、基坑面积大）的抗地震液化措施，除可采用前述的格栅式水泥土搅拌桩加固处理外，也可考虑将围护结构SMW工法桩（4850@600）替换为600mm厚的地连墙或Φ800@1000钻孔灌注桩+止水帷幕，围护桩加长至20m以上。在具体工程应用中，应综合考虑经济条件、技术条件及机具设备等因素确定。

图3 搅拌桩加固液化土层示意图Fig. 3 The schematic diagram of liquefied soil with mixing pile strengthening

3.1.3 液化条件下车站结构承载力及抗浮验算

参照《建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）》（中华人民共和国住房与城乡建设部，2010）中关于：“结构承载力及抗浮稳定性验算应计入土层液化引起的土压力增加及摩阻力降低等因素的影响”的规定，从地震液化机理看，土在液化后趋于或变成液体，则其重度等于土的饱和重度，类似于水，其液压只与深度有关，且不随方向而改变，因此，液化土中某点的液压不论是水平向或竖向，都等于该点以上所有竖向压力的总和；同时，液化土层的侧摩阻也将削弱或趋于消失。根据土力学相关知识，液化土中任意深度H处液化后的侧压或浮力均可由下式确定：

式中，γi为第i层土的自然重度（kN/m3）；Hi为第i层土的厚度（m）。

计算浮力时，当结构底面位于可液化土层中时，Hi为基础底面以上各土层厚度（m）；当结构穿过液化土层时，Hi为可液化土层及以上各土层的厚度。

计算侧土压力时，液化土层对应的侧压由按静止土压力计算改为按（1）式计算，即不考虑侧向土压力系数K0的影响。因此，液化土越深、越厚，地震液化导致的侧土压力的变化也越大。

液化土层的侧摩阻可通过乘以液化影响折减系数来考虑，折减系数的大小可参照上海地方标准《地下铁道建筑结构抗震设计规范（DG/TJ08-2064-2009）》（上海市城乡建设与交通委员会，2009）中表4.3.14取值，折减系数与液化强度比和土层埋深有关。

本工程结构设计及抗浮验算中考虑了上述因素的影响，笔者的计算表明，在结构交接处、侧墙与底板交接处、结构中柱节点处内力均有增大，需做加强；抗浮通过设置抗浮梁，并利用坑内立柱桩兼作抗拔桩，可以满足地震液化条件下的抗浮要求。

3.2 盾构区间抗地震液化措施

3.2.1 盾构区间抗地震液化设计思路

盾构区间隧道属柔性结构，其有别于地铁车站，更易受地震液化的影响。但因区间较长，在液化土层分布广、厚度大的情况下，应首先在线位选择时就考虑地震液化因素，尽量从整体上避开液化土分布区域；当确实无法从平面上避开时，也应综合考虑车站埋深、技术难度及工程造价等因素，尽量加大区间线路埋深，从纵断面上避开液化土层；当从以上两方面均无法回避时，则必须采取必要的抗液化处理措施。

由于盾构区间施工工法的特殊性，考虑到地面交通、地下市政管线及地面施工场地条件等因素，实施长距离的截断墙隔断液化土层，或者大范围的采用地面方式加固液化土层均难度较大，且工程造价十分昂贵，施工周期较长，一般情况下均不宜作为盾构区间隧道抗液化措施（宫全美等，2000；陈伟坚等，2009）。结合盾构工法的施工工艺特点，可考虑结合盾构同步注浆、二次注浆以及深孔注浆采取洞内加固方式较为合理。以下结合本工程，笔者对洞内注浆加固的抗液化效果进行了分析。

3.2.2 盾构区间抗地震液化加固效果分析

以本工程某盾构区间为例，分析采用Midas-GTS有限元软件，为简单起见，假定所分析的问题为平面应变问题。计算选取区间为结构与液化土层交叉最大的断面，即盾构边墙中以上范围均有液化土层，盾构断面最大开挖直径为6.2m，钢筋混凝土管片厚0.35m，取地面以下40m、宽度80m的模型进行计算。土体本构采用摩尔-库伦模型，计算模型的侧面边界受到X轴方向位移约束，模型的地层下部边界受到Z轴方向的位移约束。分析按初始地应力、开挖、衬砌、注浆加固、液化层发生液化等步骤进行。其中，地震液化考虑了液化土层，以抗剪强度非常低、侧向土压力系数为K0=1的材料模拟，土层及加固体参数如表2所示。

表2 土层及加固体物理力学指标Table 2 Index of physical mechanics of both soil and solid

为了解地层加固措施对抗地震液化的效果，经计算分析得到了不加固和加固（盾构衬砌外1.5m半径范围内液化土改用加固水泥土模拟）两种工况下，地震液化所引起的地层变形云图及盾构管片内力，如图4和图5所示。

计算表明，地震液化后与地震液化前相比，管片及地层有大幅隆起趋势，管片轴力增大、弯矩有较大减小。

从地震液化后与地震液化前的对比可发现，对于不做加固处理的工况，地震液化后地面沉陷最大值为4mm，隧道结构拱底隆起最大约19mm；而对于做了加固处理的工况，地震液化后地面沉陷最大值为2mm，隧道结构拱底隆起最大约13mm。后者的地层及隧道结构在地震液化作用下的沉陷、隆起均明显小于前者，这表明液化地层加固措施对控制地震液化影响有利。同时，液化土加固后的隧道结构弯矩相较略有增大，轴力减小，因此结构配筋及管片连接需要加强。

图5 加固条件下管片内力及地层变形云图Fig. 5 Segment internal force and deformation nephogram with reinforcement

3.2.3 盾构区间抗地震液化措施

根据以上计算分析结果，针对盾构区间穿越液化土层的情况并结合本工程实践，笔者建议应采取以下抗地震液化措施。

（1）盾构始发、接收区段加固

盾构与车站衔接处受地震液化影响最为明显，宜结合盾构始发、接收区段加固。根据液化土层的分布，可考虑从地面采用水泥土搅拌桩及高压旋喷桩，对液化土层做全断面加固处理。

（2）洞内注浆加固

盾构始发、接收区段以外与液化土层交叉及距盾构顶1.0m范围有液化土层分布区段，可结合洞内同步注浆及二次注浆，并根据液化土层分布进行加固，加固半径不宜小于结构外1.5m，并应根据地质纵断面确定竖向加固范围。盾构管片预留注浆孔按横向每环管片不少于16个（即封顶块1个，邻近块及标准块各3个），注浆材料可采用P.O 42.5级普通硅酸盐水泥。在正常情况下采用单液浆，必要时可在加固厚度外圈加水玻璃，注浆采取压力和注浆量双控。图6为预留注浆孔及环向加固断面示意图。

图6 盾构区间洞内加固示意图Fig. 6 The reinforcement schematic diagram of shield tunnel

（3）区间结构加强

为提高结构自身的抗地震液化能力，需对区间结构做如下加强：①加大管片内、外侧主受力筋配筋；②提高管片连接高强螺栓等级；③管片混凝土内添加聚丙乙烯网状纤维，以增加混凝土的韧性和耐久性。

4 结论

液化地层下的地铁工程抗液化措施要做到经济和有效，就必须结合地铁结构型式、结构与液化土层的相互位置、液化土层的厚度、液化等级以及周边环境等因素综合确定，且进行结构承载力及抗浮稳定性验算时，需计入土层液化引起的土压力增加、摩阻力降低以及浮力增加等因素的影响。

（1）针对车站主体结构，车站围护结构可采用地下连续墙或板桩，且深度应超过20m，这样可形成封闭结构，不必再另行增设地基抗液化处理措施。

（2）针对车站附属结构，可根据基底以下液化土层的厚度分别采用不同的处理措施：对厚度小于2m的情况，可考虑采用非液化土换填处理；对厚度大于2m的情况，可采用格栅式水泥土搅拌桩加固液化土层，或采用围封式围护结构。不建议在市区内采用对环境影响大的加固方法。

（3）处于液化土层中的车站主体及附属结构，在结构交接处、侧墙与底板交接处、结构中柱节点处，应根据结构内力计算结果做适当加强。抗浮可通过设压顶梁、增加地连墙深或增设抗拔桩等措施进行处理。

（4）针对区间隧道，对液化土层的处理可结合盾构同步注浆、二次注浆以及深孔注浆加固措施来解决，具体处理范围应根据区间结构与液化地层的关系确定；液化层范围的注浆可采用水泥砂浆或双液浆，以消除区间隧道纵向的不均匀沉降。考虑到区间隧道为柔性结构，对液化土层沿区间纵向有较长距离分布的情况，建议对液化地层中的区间结构以及连接螺栓强度等进行加强，以提高区间整体抗液化变形能力。

陈国兴，左熹，王志华等，2012.可液化场地地铁车站结构地震破坏特性振动台试验研究.建筑结构学报，33（1）：128—137.

陈建伟，苏经宇，苏幼坡，2013.场地地震液化的主要影响因素分析.安全与环境工程，20（4）：18—20.

陈伟坚，林慧常，2009.广州地铁建设中的地震液化问题研究.广东土木与建筑，（11）：40—42.

宫全美，周顺华，张婉琴等，2000.盾构隧道易液化地基的抗液化措施研究.上海铁道大学学报，21（10）：110—114.

龚思礼，2002.建筑抗震设计手册.北京：中国建筑工业出版社.

何剑平，2012.液化场地下结构抗震分析研究.济南：山东大学.

刘华北，宋二祥，2006.截断墙法降低地下结构地震液化上浮.岩土力学，27（7）：1049—1055.

李立云，崔杰，景立平等，2005.饱和粉土振动液化分析.岩土力学，26（10）：1663—1666.

鲁晓兵，谈庆明，王淑云等，2004.饱和砂土液化研究新进展.力学进展，34（1）：87—96.

任红梅，吕西林，李培振，2007.饱和砂土液化研究进展.地震工程与工程震动，27（6）：166—175.

上海市城乡建设与交通委员会，2009.地下铁道建筑结构抗震设计规范（DG/TJ08-2064-2009）.上海：上海市建筑建材业市场管理总站.

孙锐，袁晓铭，2006.第11届国际土动力学和地震工程会及第13届世界地震工程会议砂土液化研究综述.世界地震工程，22（1）：16—20.

师新明，1990.国外地震砂土液化研究.铁道工程学报，（3）：148—153.

王刚，张建民，2007.地震液化问题研究进展.力学进展，37（4）：575—589.

王抒扬，2009.深层搅拌桩复合地基抗液化分析.成都：西南交通大学.

王维铭，2013.场地液化特征研究及液化影响因素评价.哈尔滨：中国地震局工程力学研究所.

汪闻韶，1981.土的液化机理.水利学报，（5）：22—33.

张轩，2014.砂土地基地震液化处理方法初步研究.西部探矿工程，（5）：4—6.

中华人民共和国住房与城乡建设部，2010.建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）.北京：中国建筑工业出版社.

中华人民共和国住房与城乡建设部，2012.建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）.北京：中国建筑工业出版社.

中华人民共和国住房与城乡建设部，2014.城市轨道交通结构抗震设计规范（GB 50909-2014）.北京：中国标准出版社.

若松加寿江，2011.日本の液状化覆歷マップ.東京：東京大学出版会.

Patricia M.Gallagher，James K.，2002.Mitchell.Influence of colloidal silica grout on liquefaction potential and cyclic undrained behavior of loose sand.Soil Dynamics and Earthquake Engineering，（22）：1017—1026.

Seed H.B.，Leek L.，1966.Liquefaction of saturated sands during cyclic loading.Journal of Soil Mechanics and Foundation Engineering Division，ASCE，92（SM6）：105—134.

Tamari Y.，Towhata I.，2003.Seismic soil-structure interaction of cross sections of flexible underground structures subjected to soil liquefaction.Soil and Foundation，43（2）：69—87.

Anti-liquefaction Measures for Subway Engineering in Liquefiable Soil Layers

Jiang Qingguo
（China Railway First Survey and Design Institute Group Ltd.，Xi’an 710043，China）

The earthquake liquefaction, which may induce extremely serious damage, has become an important issue in the field of engineering. At present, the practice in designing and construction of anti-liquefaction measures for subway engineering in liquefaction layers is few, and it is difficult for the existing specifications to provide processing principles of for liquefied stratum to operate in practical engineering application. Combined with a practical engineering of Tianjin metro line#5 with station and interval shield crossing the middle-seriously liquefied silty soil, this paper gives the recommendations of anti-liquefaction measures and the applicability of the measures by the means of numerical simulation and field test which based on the theoretical results of liquefaction mechanism, influence factors and effects. The research results show that the determination of anti-liquefaction measures should be combined with the subway structure pattern, the relative relationship of structure and the liquefiable layers, the thickness of the liquefiable layers, liquefaction grade and the surrounding environmental conditions and other factors. The structure capacity and anti floating stability checking should consider the impaction of liquefaction, such as the increase of inner pressure, the decrease of friction, the increase of buoyancy and etc. Grouting reinforcement is favorable for interval shield to resist seismic liquefaction.

Underground engineering；Earthquake；Liquefied silt；Subway station；Shield tunnel；Antiliquefaction measures

2015-01-04

蒋清国，男，生于1983年。工程师，硕士。主要从事城市轨道交通设计及地下结构研究。E-mail：33683560@qq.com