清徐调蓄水池地基液化判别及处理措施

姜松虎

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

清徐调蓄水池位于清徐县西南的汾河阶地上，采用半挖半填筑坝方式修筑，长约370m，宽约132m，最大挖深5m，最大坝高5.2m，蓄水量50万m3。场地地形较平坦，地层岩性第四系全新统洪冲积物低液限黏土、低液限粉土、粉土质砂、含细粒土砂层，厚度大于15m。勘察期间地下水位埋深0.80~2.90m，基础埋深在地下水位以下。

2 工程地质情况

该调蓄水池所处阶地人工堆积物岩性主要为煤矸石、灰渣、低液限黏土等，稍湿，松散，分布于田间小路及乡间公路上，厚约0~0.50m。

第四系全新统洪冲积物共分为3层：第1层为低液限黏土，棕红、红、褐红色，松散，湿—饱和，软塑—可塑。本层厚度0.5~2.0m，含水率24.6%~29.5%，孔隙比0.80~0.96，塑性指数12.0~20.0，黏粒含量18.7%~40.8%，相对密度0.438；第2层为低液限粉土夹低液限黏土，浅黄褐色，疏松—稍密，饱和，土质不均匀。本层厚度约0.5~2.0m，含水率16.4%~38.2%，孔隙比0.53~1.06，塑性指数8.0~24.5，黏粒含量1.8%~55.7%，相对密度0.528；第3层为低液限粉土、粉土质砂、含细粒土砂，灰褐、浅灰色，稍密，饱和，具腥味，土质不均匀。本层厚度0.5~2.0m，含水率16.4%~30.1%，孔隙比0.56~0.89，塑性指数7.8~10.9，黏粒含量0~15.3%，相对密度0.566。

3 场地液化初判

液化初判主要考虑以下三方面因素：

一是区域地震地质条件。本区所处大地构造单元为吕梁—太行断块吕梁块隆和晋中新裂陷区，盆地内地质构造复杂，周边多为正断层与基岩山区连接，山地不断抬升，断陷盆地持续下降，并不断接受沉积。工程区地震动峰值加速度值为0.20 g，地震动反应谱特征周期0.35 s，地震基本烈度为8度，需考虑液化。

二是粉土黏粒含量。在8度地震区，粉土黏粒含量值不小于13%时，为不液化土，土层第2层和第3层均液化，相对密度在8度地震区大于70%时不发生液化，土层均液化。

三是场地及地基土条件。第四纪全新世新近沉积土，地下水位埋藏较浅，上覆非液化土层厚度薄，饱和粉土、粉土质砂及含细粒土砂容易液化。

综合上述初判，场地存在液化可能性，需进一步复判。

4 场地液化复判

液化复判采用标准贯入锤击数法进行。

对初判中场地存在液化可能性或需考虑液化影响的应采用标准贯入试验复判其是否液化。判别公式为N

依据《建筑抗震设计规范》中在地面下20m深度范围内的液化判别标准贯入锤击数临界值计算公式对该场地坝轴线8个钻孔共62个试验点进行液化判别，判定结果见图1。

由图1可知，池基第2层中有1个试验点不液化；第3层中有1个试验点不液化；第4层中有3个试验点不液化，其余地层均为液化地层。

图1 标准贯入锤击数与临界击数对比图

5 液化计算

对存在液化土层的地基，应按下式计算各钻孔的液化指数，并划分液化等级。

式中：ILE——液化指数；

n——在判别深度范围内每个钻孔标准贯入试验点的总数；

Ni，Ncri——分别为i点标准贯入锤击数的实测值和临界值，当实测值大于临界值时取临界值的数值；

di——i点所代表的土层厚度，m；

Wi——土层厚度的层位影响权函数值。

应用上述公式计算得8个钻孔的液化指数在0.7～40.9之间，其中ZK13CC-7处液化等级为轻微液化，ZK15CC-5处液化等级为中等液化，其他钻孔处液化等级为严重，综合评价场地液化等级为严重，影响坝基稳定。

液化等级与液化指数的对应关系：0＜ILE≤6为轻微，6＜ILE≤18 为中等，ILE＞18 为严重。

6 地基土液化处理分析

消除地基土液化的方法主要有换填法、强夯法、振动水冲法、钻孔灌注桩、钻孔灌注桩。结合工程特点，建议采用振动沉管挤密法。使用沉管设备，将适配的砂石料或合格的天然级配砂石料，边振动边灌入软弱的地基中，拔管后形成复合地基。振动沉管施工时将土体挤开，灌入同体积的砂石料，能有效解决地基土地震液化问题。