如何處理液化場地

1、如何處理液化場地 1. 概述 場地土的液化是處于地下水位以下的飽和砂土和粉土的土 顆粒結(jié)構(gòu)，受到地震作用時將趨于密實， 使空隙水壓力急劇上升， 而在地震作用的短暫時間內(nèi)， 這種急劇上升的空隙水壓力來不及 消散，使原有土顆粒通過接觸點傳遞的壓力減小， 當(dāng)有效壓力完 全消失時，土顆粒處于懸浮狀態(tài)之中。這時，土體完全失去抗剪 強(qiáng)度而顯示出近于液體的特性，這種現(xiàn)象稱為液化。 2. 場地砂土液化的機(jī)理 飽和的疏松粉、 細(xì)砂土體在振動作用下有顆粒移動和變密的 趨勢，對應(yīng)力的承受從砂土骨架轉(zhuǎn)向水， 由于粉和細(xì)砂土的滲透 力不良，孔隙水壓力會急劇增大， 當(dāng)孔隙水壓力大到總應(yīng)力值時， 有效應(yīng)力就降到 0，顆粒懸

2、浮在水中，砂土體即發(fā)生液化。砂土 液化后， 孔隙水在超孔隙水壓力下自下向上運動。 如果砂土層上 部沒有滲透性更差的覆蓋層， 地下水即大面積溢于地表； 如果砂 土層上部有滲透性更弱的粘性土層， 當(dāng)超孔隙水壓力超過蓋層強(qiáng) 度，地下水就會攜帶砂粒沖破蓋層或沿蓋層裂隙噴出地表， 產(chǎn)生 噴水冒砂現(xiàn)象。地震、爆炸、機(jī)械振動等都可以引起砂土液化現(xiàn) 象，尤其是地震引起的范圍廣、危害性更大。 砂土液化的防治， 主要從預(yù)防砂土液化的發(fā)生和防止或減輕 建筑物不均勻沉陷兩方面入手。包括合理選擇場地；采取振沖、 夯實、爆炸、擠密樁等措施，提高砂土密度；排水降低砂土孔隙 水壓力；換土，板樁圍封，以及采用整體性較好的筏基、

3、深樁基 等方法。 3. 液化土層地基處理的思路 由于好象設(shè)計和計算沒有專門的公式， 因為處理方法不同差 別很大、處理程度更難掌握。 首先，根據(jù)潛在液化層厚度和深度、 建筑規(guī)模、當(dāng)?shù)丶夹g(shù)水平選擇合理的液化處理方法，然后，進(jìn)行 一些原位測試試驗，如標(biāo)貫和靜力觸探。液化判斷時，可能液化 層一般是標(biāo)貫擊數(shù)很低， 而處理后明顯提高， 則表明處理效果好， 再判斷可能就不液化了， 具體提高多少， 需要根據(jù)實際測試結(jié)果， 重新評價巖土參數(shù)。掌握以上思路就可以運籌帷幄。 4. 基地抗液化措施 應(yīng)根據(jù)構(gòu)筑物的類別和地基的液化等級選擇。 除丁類構(gòu)筑物 外，不應(yīng)將未經(jīng)處理的液化土層作為天然地基持力層。 4.1 全部消

4、除地基液化沉陷的措施 主要是：（ 1）采用樁基時，樁端伸入液化深度以下穩(wěn)定土 層中的長度（不包括樁尖部分），應(yīng)按計算確定，且對碎石土， 礫、粗、中砂，堅硬粘性土和密實粉土尚不應(yīng)小于0.5m，對其 他非巖石土尚不宜小于1.5m（ 2）采用深基礎(chǔ)時，基礎(chǔ)底面應(yīng) 埋入液化深度以下的穩(wěn)定土層中，其深度不應(yīng)小于0.5m（ 3） 采用加密法 （如振沖、 振動加密、 擠密碎石樁、 強(qiáng)夯等） 加固時， 應(yīng)處理至液化深度下界； 振沖或擠密碎石樁加固后， 樁間土的標(biāo) 準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)不宜小于本節(jié)第 4.3.4 條規(guī)定的液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫 入錘擊數(shù)臨界值。（ 4）用非液化土替換全部液化土層。（ 5）采 用加密法或換土法處理

5、時， 在基礎(chǔ)邊緣以外的處理寬度， 應(yīng)超過 基礎(chǔ)底面下處理深度的 1/2 且不小于基礎(chǔ)寬度的 1/5 。 4.2 部分消除地基液化沉陷的措施 主要是：（ 1）處理深度應(yīng)使處理后的地基液化指數(shù)減少， 當(dāng)判別深度為15m時，其值不宜大于4，當(dāng)判別深度為20m時， 其值不宜大于 5；對獨立基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)，尚不應(yīng)小于基礎(chǔ)底面 下液化土特征深度和基礎(chǔ)寬度的較大值。（2）采用振沖或擠密 碎石樁加固后，樁間土的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)不宜小于按本節(jié)第 4.3.4 條規(guī)定的液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值。（3）基礎(chǔ)邊 緣以外的處理寬度，應(yīng)符合本節(jié)第 4.3.7 條 5 款的要求。 4.3 減輕液化影響的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理

6、可綜合采用各項措施，主要是：（ 1）選擇合適的基礎(chǔ)埋置 深度。（ 2）調(diào)整基礎(chǔ)底面積，減少基礎(chǔ)偏心。（ 3）加強(qiáng)基礎(chǔ)的 整體性和剛度，如采用箱基、筏基或鋼筋混凝土交叉條形基礎(chǔ)， 加設(shè)基礎(chǔ)圈梁等。（ 4）減輕荷載，增強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的整體剛度和 均勻?qū)ΨQ性， 合理設(shè)置沉降縫， 避免采用對不均勻沉降敏感的結(jié) 構(gòu)形式等。（ 5）管道穿過建筑處應(yīng)預(yù)留足夠尺寸或采用柔性接 5. 處理可液化地基的方法 5.1 換填法 換填法將基礎(chǔ)底面以下一定范圍內(nèi)的軟弱土層挖去， 然后分 層填入強(qiáng)度較大的砂，碎石，素土，灰土及其他性能穩(wěn)定和無侵 蝕性的材料， 并夯實至要求的密實度。 建筑物基礎(chǔ)下的持力層比 較軟弱、 不能滿足上

7、部荷載對地基的要求時， 常采用換填土墊層 來處理軟弱地基。 即將基礎(chǔ)下一定范圍內(nèi)的土層挖去， 然后回填 以強(qiáng)度較大的砂、 砂石或灰土等， 并分層夯實至設(shè)計要求的密實 程度，作為地基的持力層。換填法適于淺層地基處理，處理深度 可達(dá)23米。根據(jù)工程實踐表明，采用換填法不僅可以解決工 程地基處理問題，而且是可就地取材，施工方便，不需特殊的機(jī) 械設(shè)備，并且可縮短工期等。 此方法原理相對簡單， 根據(jù)實際工程情況， 選擇墊層種類即 可，但多適用于中小型建筑場地， 對于道路工程或者換填材料不 充足地區(qū)并不合適。 5.2 強(qiáng)夯法 強(qiáng)夯法處理地基的原理： 利用起重設(shè)備將夯錘提升到一定高 度，然后使其自由下落，以

8、一定的沖擊能量作用在地基上，在地 基土里產(chǎn)生極大的沖擊波， 以克服土顆粒間的各種阻力， 使地基 密實，從而提高強(qiáng)度，減少沉降，消除濕陷性或者提高抗液化能 力。當(dāng)全液化地基路段較長，或需處理面積大，地基處理區(qū)域較 近范圍內(nèi)無建筑物， 無重要構(gòu)造物時， 強(qiáng)夯法是比較理想的地基 處理方法。 總的來說，強(qiáng)夯加固地基主要是強(qiáng)大的夯擊能在地基中產(chǎn)生 強(qiáng)烈的沖擊波和動應(yīng)力對土體進(jìn)行加固作用，對飽和細(xì)粒土而 言，經(jīng)強(qiáng)夯后，其強(qiáng)度的提高過程可分為：夯擊能量的轉(zhuǎn)化， 同時伴隨強(qiáng)制飽和土的壓縮和振密 （包括土體中氣體的排出， 孔 隙水壓的上升），局部土體的液化或土體結(jié)構(gòu)的破壞（表現(xiàn)為土 體強(qiáng)度的降低或抗剪強(qiáng)度的喪失

9、）；排水固結(jié)壓實，表現(xiàn)為土 體滲透性能改變，土體裂隙的發(fā)育，孔隙水得以順利逸處，超孔 隙水壓力消失， 土體強(qiáng)度提高； 土體觸變恢復(fù)并伴隨土體壓密， 包括部分自由水變?yōu)楸∧に馏w結(jié)構(gòu)性逐漸恢復(fù)，強(qiáng)度提高， 這一階段變形很小， 主要是土體觸變恢復(fù)， 是在強(qiáng)夯終止后很長 時間才能達(dá)到。 在我國強(qiáng)夯法常用來加固碎石土、砂土、粘性 土、雜填土、濕陷性黃土等各類地基土。由于其具有設(shè)備簡單、 施工速度快、適用范圍廣、節(jié)約三材、經(jīng)濟(jì)可行、效果顯著等優(yōu) 點，很快受到工程界的重視， 并得以迅速推廣取得了較大的經(jīng)濟(jì) 效益和社會效益。 5.3 碎石樁法 碎石樁是指用振動、 沖擊和水沖等方式在軟弱地基中成孔后 將碎石

10、樁擠壓入土中， 形成由碎石所構(gòu)成的密實樁體。 該方法自 1937 年德國人發(fā)明振動水沖法（振沖法）并將之用于擠密砂土 地基后， 在工程逐漸推廣， 現(xiàn)在所提及的碎石樁是指各種施工工 藝制成的以石料組成的樁柱體。 這里簡單介紹一下干振碎石樁， 干振碎石樁是一種利用振動 荷載預(yù)沉導(dǎo)管，通過樁管灌入碎石，在振、擠、壓作用下形成較 大密度的碎石樁。 由于它克服了振沖法的嚴(yán)重缺陷， 在我國得到 較多應(yīng)用。 干振碎石樁處理液化地基屬于物理加固方法， 其加固 液化地基的原理是： 振密作用： 在成樁過程中， 激振器產(chǎn)生的振動通過導(dǎo)管傳遞 給土層使其附近的飽和土地基產(chǎn)生振動孔隙水壓力， 導(dǎo)致部分土 體液化，土顆粒

11、重新排列趨向密實，從而起到振密作用。 擠密作用：下沉樁管時樁管對周圍砂層產(chǎn)生很大的橫向壓 力，將土體中等于樁管體積的土擠向周圍土體使之密實， 灌注碎 石后振動、 反插也使土體受到擠密， 從而提高了地基的抗剪強(qiáng)度 和抗液化性能。 排水減壓作用：干振碎石樁在土層中形成良好 的排水通道縮短土中排水路徑， 加速超孔隙水壓力的消散， 增強(qiáng) 了土體抗剪 強(qiáng)度，因此在地震力作用下孔隙水壓力不易積累增 長，也就不會發(fā)生液化。 預(yù)振作用：研究表明， 砂土液化的特性除了與土的相對密度 有關(guān)外， 還與其振動應(yīng)變歷史有關(guān)。 干振碎石樁施工時的振動作 用在使土層振密、 擠密的同時還獲得了預(yù)振， 這對增強(qiáng)地基的抗 液化的

12、能力是極為有利的。碎石樁的樁長確定應(yīng)由處理深度而 定，這與工程重要性以及地基液化程度密切相關(guān)。 這時可遵循原 則：當(dāng)要求全部處理液化層時，樁長必須穿過液化層；但當(dāng)液 化層深度大于15m時，由于施工條件限制，可采用其他方法； 當(dāng)要求部分消除液化時， 處理后的非液化土上覆復(fù)合地基厚度應(yīng) 滿足液化初判的上覆土層厚度要求。 樁長的因素， 也就限制了其 使用條件，當(dāng)液化深度過大時，可采用強(qiáng)夯法，但對于大面積處 理可液化土而言，強(qiáng)夯法和干振碎石樁法都是是首選的處理手 段。 5.4 砂樁法 砂樁還可用于處理可液化的地基， 也稱為擠密砂樁或砂樁擠 密法。是指用振動、 沖擊或水沖等方式在軟弱地基中成孔后再將 砂

13、擠入土中， 形成大直徑的密實砂柱體的加固地基的方法。 在用 于飽和粘土的處理時，最好是通過現(xiàn)場試驗后再確定是否采用。 近年發(fā)展起來的一種砂樁施工新工藝： 振動機(jī)管砂樁。 振動 沉管法是在振動機(jī)的振動作用下，把套管打入規(guī)定的設(shè)計深度， 套管入土后， 擠密套管周圍的土， 然后再投入砂子， 排砂于土中， 振動密實、振動拔管成樁，多次循環(huán)后，就成為擠密砂樁。這種 施工工藝處理效果較好， 既有擠密作用又有振密作用， 使樁與樁 間土形成較好的復(fù)合地基， 提高場地基承載力、 防止了砂土液化、 增大了軟弱地基土的整體穩(wěn)定性。 目前，砂樁材料除單純用砂子 外，還有砂石樁、灰砂樁；用砂石料形成砂石樁，用灰砂料形成 灰砂樁?；疑皹峨S著時間的增加，土中固化作用提高，樁體強(qiáng)度 也不斷增加，能起到擠密地基、提高地基承載力的作用。砂石樁 比純砂樁樁身具有