某液化土地基處理方案比選

陳 敬 洪

(中海油研究總院有限責任公司，北京 100028)

0 引言

大家都知道飽和的砂土是砂和水的組合體，在地震荷載作用下，飽和砂土中的土體結構就會遭到破壞，從而使砂粒浮在水中，土層完全失去抗剪強度和承載能力，變成跟液體一樣。當液化層上的覆蓋土層破壞后，地面就會出現噴水，冒砂現象。砂土液化是不可忽視的，這種液化導致建構筑物地基產生不均勻沉降，從而引起建構筑物的開裂、傾斜和破壞。為了減少地基液化的危害，要采取既必要又合適的處理措施，包括地基處理和對上部結構采取加強整體性等相應措施。

1 場地工程地質概況

某工程位于南方小鎮，占地約200余畝，整個場區擬建辦公樓、生產用房、生產設備等。根據其勘察資料，鉆探揭露土層形成的地質時代、成因、巖性及物理力學指標特征等，將場區地層劃分為8個主要工程地質層，分述如下：

第①層：人工填土，灰黃色、灰色，主要由粉砂組成，含有大量貝殼、珊瑚砂、植物根系，局部地表鋪有卵石，土質松散，該層分布普遍，厚度約為0.2 m～1.6 m。

第④層：按風化程度將其分為如下三個亞層：

第④2層(Q3)：強風化玄武巖，灰色、深灰色，細粒結構，塊狀、氣孔構造，巖體極破碎，巖芯呈塊狀、碎塊狀，夾黏性土，厚度約為0.6 m～2.7 m。

第④3層(Q3)：中風化玄武巖，深灰色，細粒結構，塊狀構造，局部含有氣孔，巖芯呈柱狀、短柱狀，敲擊聲脆，RQD=25%～85%，局部破碎，該層分布普遍，厚度約為0.5 m～5.9 m。

第⑤層(Q3)：砂巖，灰黃色、灰色，砂質結構，層狀構造，砂土經壓實，巖漿作用而成，呈半膠結狀態，手掰易碎，夾薄層泥巖及粉質黏土，厚度約為0.4 m～1.6 m。

第⑦層：按其巖性將其分為三個亞層：

2 地基處理比選

考慮到場地第②層粉砂為液化土，液化等級為中等液化。且場地需要平整回填，回填土厚度約3 m。由于周邊條件限制，回填土采用粉質黏土；考慮到場區建構筑物的重要性，擬對場區的液化土層采取全部消除液化沉陷的措施。因此需要對回填土及液化土層進行地基處理。根據本場地土層性質的描述，以及場地液化情況，本場地擬采用以下方法進行地基處理，消除液化影響：

方案一：樁基礎。

樁基礎在液化土地區用來全部消除地基液化沉陷時，是將樁穿透液化土層，將樁端伸入液化深度以下穩定土層中，其伸入穩定土層中的長度應根據土體情況計算確定。這樣樁穿透了液化土層，并有可靠長度支承在穩定土層中，當地基土層發生液化時可以保證建構筑物的安全，避免土層發生液化對建構筑物帶來危害。需要注意的是在計算樁基承載力時，液化土的樁周摩阻力及樁的水平抗力應做相應的調整。

采用樁基礎的優點是：能有效的提高地基承載力，消除液化土層的不利影響。缺點是：場區的建構筑物較多，全部采用樁基礎，造價相對較高。

方案二：強夯法。

強夯法應用廣泛，是一種常用的地基處理方法，技術成熟，處理深度大。此法是將夯錘提高到一定高度使其自由落下，給地基以沖擊和振動能量，以此來降低土的壓縮性，改善地基性能，提高地基承載力。由《建筑地基處理技術規范》可知，強夯處理地基的有效加固深度，對碎石土、砂土等可以達到10 m～11 m；對粉土、粉質黏土等可達9 m～10 m。工程中強夯法處理回填土和液化土地基，效果還是比較明顯。

考慮到該工程需要全部消除液化，強夯處理應處理到液化深度下界，本場地內回填土和液化砂土層總厚度約為7 m～8 m，強夯能夠達到其需要處理的深度，且需要的單擊夯擊能為4 000 kN·m，具有較強的操作實用性。

采用強夯法的優點是：強夯法具有施工加固效果顯著、設備簡單、適用土類廣、節省勞力、施工方便、施工期短、節約材料、施工文明和施工費用低等優點[1]。缺點是：回填土采用粉質黏土，回填強夯處理后的地基承載力不是很高，達不到該場區需要建造的一些重要的相對較重的設備所需要的承載力要求。

方案三：強夯法+樁基礎。

強夯法在該工程中可以有效的夯實場區回填土和消除砂土層的液化。考慮到回填土的情況，強夯后該場地的地基承載力不是很高，存在不滿足建構筑物地基承載力要求的情況。因此采用強夯法+樁基礎能夠較好的滿足該工程的需要，全部消除液化帶來的影響。

采用強夯法+樁基礎的優點：強夯法和樁基礎聯合采用，不僅能夠全部消除液化的不利影響，滿足該場區建構筑物的承載力要求，還能有效的降低工程造價費用，節約材料。

根據該擬建場地的地質概況，經過回填強夯處理后的預估地基承載力為150 kPa，基本可以滿足該場區擬建建筑物和一般設備所需地基承載力的要求。但是該場區存在擬建大型設備，該擬建大型設備的預估基底壓力為220 kPa,采用回填后強夯的土層作為基礎持力層顯然不能滿足該大型設備所需地基承載力要求，因此需要在此基礎上采取其他措施。樁基礎就是一種較好的方法，打樁不僅可以穿透液化土層，消除液化土層的影響，還可以提供較高的承載力，滿足大型設備的地基承載力設計要求。對地基變形要求較高的擬建建構筑物，強夯后的地基承載力能滿足要求，但是地基變形不能滿足要求。因此對于此類建構筑物，也可以通過打樁來滿足對地基變形的要求。本著技術可行和經濟合理的原則，通過對該場區地質概況的分析，為了滿足各種建構筑物及設備的承載力和變形要求，建議一般建筑物及對沉降要求不高的設備基礎采用強夯地基；對地基承載力要求較高的大型設備和對地基變形要求較高的建構筑物采用強夯+樁基礎。

綜合以上三種方案和本工程場地的工程地質條件，回填土情況，強夯法+樁基礎既能夠很好的夯實回填土和全部消除液化帶來的影響，又能夠較好的滿足工程建設中不同建構筑物所需要的承載力要求和地基變形要求，節約工程造價，對本工程具有很好的操作實用性。本工程推薦強夯法+樁基礎為該工程地基處理方案。

3 結語

上述方法都是比較常見適用的全部消除液化沉陷的措施，每一個方案單獨拿出來都可以達到消除液化沉陷的目的。但是具體到工程實際應用中，如何把不同的方法結合起來應用，不僅能夠很好的達到消除液化的目的，還能夠滿足不同建構筑物的承載力和變形需求，節約造價，就需要在完全查清場地地質情況的基礎上，根據工程建構筑物的不同和地質情況做方案比較。采取多種方法相結合，才能設計出經濟、安全、合理的地基處理方案。因此在選擇地基處理的方法時，應根據具體的場地條件和工程擬建建構筑物對地基要求的不同，選擇相應的處理措施，這樣才能更好的滿足工程建設的需要。