巖土工程勘察中的土體液化判別及處理措施

王 巍

（天津華勘集團有限公司，天津 300181）

0 前言

巖土勘察工程中經常會遇到不良巖土層問題，無法保證地基的承載力，甚至還會導致地基失效，嚴重影響了后續的施工質量。對此，施工企業應合理判別土體液化，并保證采用合理經濟的處理措施，降低工程造價，保證施工質量。

1 土體液化的影響因素及危害

土體液化與多種因素存在關聯，具體包括以下幾個方面。一是地質年代，長期固結的土體密實度較大，形成膠結緊密的結構，不易發生液化問題。反之，新土體則較易發生液化問題。二是土體顆粒含量，土體顆粒越細越容易出現液化問題，且黏性顆粒含量越少則越容易發生液化問題。三是地下水位的影響，地下水位越高則越容易出現土體液化問題。四是地震強度與持續時間，地震持續時間越長，強度越大則越容易出現液化問題。五是土層的埋深，埋深越大，土體的覆蓋壓力越大，越不容易發生液化問題。土體發生液化后會嚴重影響地面與地面建筑物，對地面的危害包括沉陷、噴水等方面，且還會導致地表建筑物出現下沉、傾斜等問題，喪失原有功能，失去承載力。

2 巖層土體液化的處理措施

2.1 地基處理

應力屬于直接影響土體液化程度的因素，對此在預防土體液化時應大幅度減小應力，采用振動加密、排水降壓等方法。同時，采用振動加密措施不但可以增加土體的密度，還可以最大程度的減小建筑物的沉降量，采用一種加固措施便可以獲得多重效果。且采用排水降壓措施時，當完全排出土體內的水分時，土體只有在處于失重狀態下才會發生液化。在提高土體抗液化能力方面，施工企業可以采用注漿、強夯等方法，通過強夯給予土體強大的沖擊力，使得土層壓縮空隙，局部液化土體，并在夯擊點周圍產生裂隙，形成排水通道，在逸出氣體與水分的基礎上，提高地基的承載力。同時，采用注漿加固方法也可以利用壓降泵均勻將灌漿注入土層中，通過填充與滲透方式排除巖石裂隙與土顆粒間的水分與氣體，保證巖土膠結為一個整體，形成穩定性良好且壓縮性低的新巖土體，達到加固地基的效果。

2.2 基礎選型

土體在原有液化的基礎上若選擇樁基建筑類型，則當樁端深入至穩定土層的液化深度時，應根據實際情況計算液化土層的樁基礎深度，判斷土層的液化特性，將其折減或者全部扣除。對于液化指數較低的場地，則可以選擇淺基礎，并根據實際施工情況適當調整基底面積，最大程度的減小荷載偏心，保證良好的剛性基礎形式。

2.3 防范措施

在震動荷載的作用下，土體中的孔隙水與土粒會相互傳遞，這便是土粒的發展階段，且在外界環境的影響下，飽和土也會出現液化問題，此時土體的結構遭到破壞，且出現移動情況，逐步趨于壓密。對此，當土層遭受震動作用后，原來結構不容易因震動而遭到破壞，但會在自身結構的影響下逐步松漲，膨脹空間會出現孔隙水，并向下移動，土粒持續上漲，導致液化。當振動力較弱時，不會破壞土體的基本結構，孔壓也不會升高，土體強度基本保持不變，但當動荷載大于臨界值時，則會升高孔壓，增大變形范圍。對此，應在以下兩個方面有效防范土體液化。一方面，避免將未加固的可液化土層作為天然地基的持力層，施工人員應結合建筑物的基本類型與液化等級選擇合理的抗液化措施，比如可以全部清除地基液化，或者利用樁基進行深層處理，或者挖除所有的可液化土層。另一方面，若挖除液化地基后，還應實施加固措施，通過振沖加密與擠密砂樁等技術加密提高砂土的整體密實度。

3 工程案例分析

3.1 工程概況

某企業廠房高度為11.7m，屬于框架結構，擬建場區的抗震防烈度為8 度，設計地震分組為第一組，近3-5年地下水文高度為17m 左右，埋深約為1m。通過測定地層情況，發現其存在粉質黏土、細砂等成分。

3.2 地基土體液化判別

本工程大多地層屬于細砂土，工作人員應及時判別砂土層液化情況，完成初判。根據《建筑抗震設計規范》等初步判別土體液化情況。本區地層為新近系與第四系，地震烈度為8 度，通過檢測可知地下水位埋深為2.9-4.2m，初步判定為出現土體液化問題，還應進一步判別液化情況，并劃分液化等級。根據現場獲得的原位數據及勘察工程的土體液化判別方法，利用標準貫入試驗判定砂土層的液化情況。根據《建筑抗震設計規范》，在判別地表以下20m 內的土層液化情況時，當實測未修正的標貫擊數不大于計算出的標貫錘擊臨界值時，則可以判別為液化土層。通過計算可知，本工程土層均為液化土，則等級為嚴重。在判別等級時應將每個鉆孔的各個標準貫入試驗點深度值帶入公式中，計算出液化判別標貫試驗的錘擊數臨界值，與實際標貫值進行對比分析，計算液化指數，得出單點液化指數，之后將各個判別點的單點液化指數相加求和，得出單孔液化指數，通過與標準數值對比，判別單孔的液化等級。。

分析可知，本工程每一個單點的液化指數均為非零值，可以被判別為液化層。同時細砂層7 個試驗點的液化指數中有6 個為非零值，也可以被判別為液化層。分析單孔液化指數可知，四個鉆孔均為液化，且為嚴重液化。

3.3 地基土液化判定

施工人員根據場地地層的基本情況，進行標貫試驗判定，在結合地震烈度為8度的基礎上，擬建場地粉砂-細砂層，且其為液化層，屬于嚴重液化。此建設場地屬于對建筑抗震不利地段，在未經處理時不可以作為天然地基持力層。

3.4 液化處理措施

分析勘察報告可知，本工程場地粉砂-細砂屬于嚴重液化層，應根據規范消除液化沉陷，且地基持力層承載力標準值為70kPa，而復合地基承載力標準值不得低于250kPa，地基沒有達到設計標準。對此，本次工程不但需要消除土體液化，還應進一步提高地基的承載力。結合場地的實際施工情況，應采用多種液化處理措施，綜合使用碎石樁與CFG 樁，兩者均可以在一定程度上提高地基的承載力，并消除土體液化問題，聯合使用可以獲得事半功倍的效果，且為企業節省較多的經濟成本，縮短工程周期。

實際施工過程中，碎石樁樁徑為0mm，樁長為10m，有效樁長為8m，樁間距為1.5m，期間采用柱錘夯碎石樁液化處理措施，保證達到細砂層。而CFG 樁樁徑為410mm，有效樁長度為14.5m，樁間距為1.8m，在碎石樁中心布置CFG 樁。

3.5 處理效果

經過檢測，處理后地基承載力可以達到273kpa，地基基礎沉降為17mm，滿足基本的設計標準，消除了地基液化問題。

4 結束語

巖土工程勘察期間應充分重視土體液化的判別工作，掌握土體液化的基本類型，在結合施工建筑物特點、水文地質環境以及地層層間關系的基礎上，制定合理的處理方案。比如淺層液化土可以采用換土墊層、排滲法、強夯法以及爆炸振密法等進行處理，對于深層液化土則可以采用灌漿膠結、振沖碎石樁以及沉管機密擠密碎石樁等方法，有效避免液化土的不利影響。實際施工過程中，企業可以綜合采用多種治理方法，以達到更好的處理效果，提高施工質量水平。