液化场地地基处理方案的选择与评价

2020-02-16韩晓宇

四川水泥 2020年5期

韩晓宇

（上海电气集团国控环球工程有限公司，山西太原 030000）

0 引言

我国的工程建设施工技术正在不断的完善和成熟，各项建设事业也正在如火如荼的进行，对国民经济的增长起到重要的推进性作用。在施工的过程中，容易遇到液化地基的情况，同时这种现象也是引起建筑物破坏的重要方面，因此对于液化场地地基处理的方案进行评价，一直都是岩土工程重点研究内容。

1 液化地基的基本概述

1.1 液化的概念

当处在饱和状态的砂土或者是粉土受到一定时间的振动之后，土体颗粒的局部或者全部会悬浮在土层的孔隙水中，对土体的强度和刚性造成巨大的影响，从而表现出一种液体的性质，这种性质就是土体的“液化”现象。

1.2 液化地基的机理

对于地基土来说，它的承载能力主要是来自于抗剪强度，而砂土或者是粉土的抗剪强度主要是与土颗粒之间形成的骨架作用有关。浅层的松散饱和粉土和砂土在地震的时候会受到地震波的震动影响，这样就会让饱和粉土和砂土中的孔隙水分压力在短时间内来不及的消散，从而出现急剧的增加，就会导致土的有效应力出现减小甚至是完全消失的情况，土体的抗剪强度出现了降低。在经过一定的周期性荷载作用之后，孔隙水压力与总应力相等的时候，有效应力会变成零，这时的土体抗剪强度为零，土体就会变成能够流动的水土混合物，这样就形成了所谓的“液化”。总之，地基液化对建筑物会产生极大的危害。

1.3 液化的类型

对于某个场地来说，可以对使用场地液化指数对场地的液化危害性进行重视。根据相关的资料就可以看出，场地液化一般可以分为轻微液化、中等液化、严重液化三个等级，不同的等级场地地面的喷水冒砂情况和对建筑的危害程度是不同的。

2 液化地基的处理方法

对国内外的工程实践进行关注可以发现，地基的液化经常会造成喷砂冒、滑坡、上浮和振陷的情况，容易给建筑地基造成不均匀的沉陷现象，给建筑物带来一定的威胁。在施工中，很多因素都有可能引起砂土或者粉土的液化，其中地震的影响最大并且危害性最大。对于液化地基来说，主要的抗液化措施就是对液化地基进行综合性处理，在进行抗液化处理的时候，需要对场地的液化等级进行重视，还要对建筑物的抗震设防类型进行重视。我国目前在液化地基处理方面的内容还不够成熟，比较常用的处理方法有强夯法、碎石桩法、换填法和砂桩法等等。

2.1 强夯法

强夯法比较适合应用在欠固结土层地基加固中，经常会被用来处理碎石土、砂土和低饱和度粉土、黏性土等类型的地基土，具有比较简单的施工设备和良好的加固效果，并且施工的速度也比较快，具有比较好的工作效率，同时具有经济性的优点，在加固施工中经常会被采用的一种方法。强夯法主要是对巨锤进行利用，使用高落距对给地基施加强大的冲击能，对土颗粒之间的各种阻力进行克服，让地基可以变得更加密实，对地基的承载能力和抗液化能力进行有效的提升，减少有可能会出现的沉降问题。强夯法属于比较理想的地基处理方法，但是液化地基一般都具有比较粗复杂的岩性，因此需要根据实际情况做好方法的优化。

2.2 换填法

换填法的原理相对比较简单，是将基础地面以下的范围内的软弱土层进行挖出，然后再使用分层回填的方式将强度较大的材料填入到其中，同时还要确保分层夯实和满足相关设计的要求确保达到密实程度要求，让其可以成为地基的持力层。当建筑物基础下的持力层无法对上部荷载进行负载的时候，就可以对换填法进行利用，从而实现对软弱地基的合理处理。一般来说，要对工程的实际情况进行参照，对垫层的种类和施工的工艺进行选择，比较适合在浅层和中小型的场地中进行具体的地基处理，但是却不适合土层较厚的或者填料不够充足的地区。

2.3 碎石桩法

碎石桩法是利用振动、冲击和水冲等方式，在软弱地基上进行打孔之后，将碎石桩挤入到途中，然后形成一种碎石构成的紧密桩体，这种方法具有加固效果好和造价低廉以及施工速快的优点，因此在抗震防液化处理有着比较广泛的应用。但是碎石桩法中会对振冲的方式进行利用，这个步骤很容易出现耗水量和造价大的问题，也会存在部位污染的问题，因此现代碎石桩法大都利用沉管法、干振法和夯击法，这样可以形成较大密度的碎石柱，并且能够对振冲法的一些缺陷进行有效的克服，属于物理加固的方法。

2.4 砂桩法

我国从20 世纪50 年代开始对砂桩法进行应用，属于一种散桩体复合地基，也被称为是砂桩挤密法，主要是对振动和冲击的方法进行利用，在软弱的地基上形成孔之后将砂挤入到途中，然后形成大直径的密实砂柱体，通过这样的方式来对地基进行加固，这种方法主要是应用在厂房和建筑工地工程中。随着近些年科学技术的不断发展，振机管砂桩工艺正在不断发展，这种方法是对振动机的振动作用进行利用，然后将套管打到设计好的深度之后，挤密套管周围的土，然后再投入砂子，经过振动密实之后拔管成桩，经过多次的循环之后就能成为挤密砂桩。这种方法具有比较好的处理效果，拥有挤密和振密的作用，能够让桩和桩之间形成比较好的复合地基，对提升地基的承载能力具有重要的作用，对地基液化的问题进行一定的处理[1]。

3 工程案例

某酒店拟建设地上40 层的高层建筑，同时还有3 层地下工程。该场地工程的主要是位于地形平坦的地区，地貌属于河流冲击平原，场区的基岩比较稳定，并且也没有活动断裂通过。本次勘察深度范围内各钻孔均揭露地下水，地下水类型为潜水，主要以大气降水入渗和农田灌溉入渗补给，排泄主要以侧向迳流、蒸发为主要的内容。

3.1 场地工程特征

拟建场地临近河流，在经过河流的冲击作用之后会出现浅部地层岩性不纯的情况，还会出现粉土和和砂性土相互包含的情况，整个场地在宏观上都表现为上部地层靠近河床的砂层厚，颗粒也比较粗，距离河床比较远的颗粒会比较细，并且粉质黏土比较厚[2]。

3.2 地基处理方案

拟建的建筑物基础埋深要大于10m，场地地下水在0.52～2.30m 之间，对相关的的规范进行参考之后可以发现，场地的液化判别深度为20m，对拟建场地地基土的可液化土层进行观察之后可以判断，本次拟建场地的液化等级为严重液化，液化的土层主要是粉土、粉砂和粉细砂。拟建的高层建筑物基础埋深在12m，对基底压力进行预估之后要对地基的持力层进行重视，在经过一定的测量之后发现，地基承载路无法对设计的要求进行满足，地基变形也对设计的要求进行满足，在加上场地已经处在严重液化的阶段，因此不能采用天然地基。为了对建筑物的地基承载力和变形性能要求进行满足，最好是采用桩基础来进行施工，将经济性和技术性进行重视，并且对先前的施工经验进行重点借鉴，采用后压浆钻孔灌注桩的方式，用旋挖钻机进行钻进来成孔。