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地基液化处理方法

392 2020-07-09 11:44:29

液化土指地下水位以下的饱和砂土和粉土颗粒在强烈震动下有变密的趋势,颗粒之间发生相对位移,颗粒间的孔隙水来不及排泄而受到挤压,因而孔隙水压力急剧上升,当孔隙水压力上升到与土颗粒所受到总的正压力接近时,土颗粒之间因摩擦产生的抗剪力接近于零,此时的土像液体一样,强度完全丧失,故称之为土的液化。土的液化发生过程如下图所示:

下面将对液化土的表现形式、分布及成因、液化地基的危害、消除液化地基的处理措施四个方面进行阐述。

液化土的宏观现象表现形式主要有:(1)在地表裂缝中喷水、冒砂;(2)地基失效与过大的沉降;(3)液化侧向扩展与流滑、液化引起的土体坍塌。土体液化后的形态如下图所示:

土壤液化主要发生在以砂质土壤为主并且地下水位较高的区域,例如海岸地区、河水行经的冲积平原区或旧河道分布区等。这些区域常分布一些充满地下水而饱和的疏松砂土,由于它们本身的结构较弱,很容易因为外力而发生土壤结构的改变。因此,当土质为疏松或稍密的粉砂、细砂或粉土,且处于地下水位以下,呈饱和状态,在遭遇大震、中震的情况下发生地基液化的概率极大。由此可见,影响液化的主要因素有:土颗粒的粒径及级配、透水性能、相对密度、土层埋深、地下水位、地震烈度及地震持续时间等。

地震液化是城市地震危害的主要来源。地震作用下土壤液化会引起地表出现:喷砂、喷水、地层下陷、建筑物沉陷与倾斜、地下室上浮、桥墩下沉与落桥、地下管线破损,以及港湾与机场损害等。对于工业与民用建筑而言,液化造成的震害以产生倾斜、沉降和不均匀沉降为主,最终使建筑物倒塌的情况极少,即使倒下也常发生在主震过后。但对水坝、尾矿坝、桥梁、铁路而言,液化可造成垮坝、塌桥等灾难性危险,危害性大。以下图片是液化地基造成的危害及损失:

 

万丈高楼平地起,安全稳固的基础才能撑起“万丈高楼”。所谓“基础决定上层建筑”,没有稳固坚实的基础,犹如“无根之木”、“无源之水”,不能长久。因此,为保证上部结构的安全,必须对液化地基采取有效的处理措施,避免液化地基带来的危害和损失。具体处理措施可分为:全部消除地基液化沉陷的措施和部分消除地基液化沉陷的措施。处理措施的选择应根据地基液化等级和结构特点确定。一般常用的方法有:换填法、强夯法、砂桩法、碎石桩法等。示意图如下所示:

换填法

1

强夯法

2

砂桩法

3

碎石桩法

4

以上处理措施的方法及适用范围阐述如下:

1、 换填法

换填法是将基础底面以下一定范围内的软弱土层挖除,然后分层填入强度较大的砂、碎石、素土、灰土及其他性能稳定和无侵蚀性的材料,并夯实至设计要求的密实度,作为基础的持力层。换填法适用于浅层地基处理,处理深度可达2~3米。

2、强夯法

强夯法处理措施是利用起重设备将夯锤提升到一定高度,然后使其自由下落,以一定的冲击能量作用在地基上,在地基土里产生极大的冲击波,以克服土颗粒间的各种阻力,使地基密实,从而提高强度,减少沉降,提高土体抗液化的能力。强夯法适用于全液化地基路段较长,或需处理面积较大,地基处理区域较近范围内无建筑物,无重要构造物的情况下。

3、砂桩法

砂桩也称为挤密砂桩或砂桩挤密法。是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后再将砂挤入土中,形成大直径的密实砂柱体的加固地基的方法。砂桩属于散体桩复合地基的一种。砂桩法适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基。砂桩还可用于处理可液化的地基。

4、碎石桩法

碎石桩是指用振动、冲击和水冲等方式在软弱地基中成孔后将碎石桩挤压入土中,形成由碎石所构成的密实桩体。但是由于振冲法存在耗水量大和泥浆排放污染等缺点,在应用中受到较大限制。

综上所述:强夯法和碎石桩法相对较为普遍,其更多适用于场地开阔地带,道路施工中运用最多的为强夯法和碎石桩法。由于换填法可处理地基深度有限,所以只有在对地基要求满足的情况下才可运用,但换填法施工简便,工期较短。砂桩对地基的加固效果类似于碎石桩,但在实际工程中的效果比碎石桩稍差,所以更多工程中选择碎石桩。随着地基处理技术的发展,一些新的技术和方法得到了应用,碎石桩和砂桩就出现了许多新工艺,在地基加固工程中所占地位也在逐渐提高。



作者:韩李星