關(guān)于地基土液化形成的原因及抗液化措施合理選擇

■周國(guó)華 ■深圳市國(guó)際印象建筑設(shè)計(jì)有限公司海南分公司，海南 ?？?570105

在當(dāng)下的施工條件下，不可避免的需要在飽和砂石與粉質(zhì)化的土壤上筑建地基。而在此種地基條件下由于地質(zhì)震動(dòng)、歪理壓迫等因素使得地下水的靜態(tài)水壓上升，或者飽和砂石在一定的壓力反復(fù)作用下，產(chǎn)生部分的流動(dòng)性。此種流動(dòng)性在穩(wěn)固特點(diǎn)層面有一定的液態(tài)特征。這也是行業(yè)內(nèi)稱之為土壤液化的根本因素。在產(chǎn)生這樣的液化的背景下，地基將全部或者部分喪失支撐功能，進(jìn)而使得其上的建筑產(chǎn)生諸如沉降、傾斜、斷裂等不良現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)傾覆、倒塌等嚴(yán)重安全事故，極大的影響了建筑的使用壽命與使用安全。

上述的問(wèn)題其產(chǎn)生的根本因素在于地基土的土壤特性。從理論層面來(lái)講，此種現(xiàn)象是一種必然的物理規(guī)律，不可逆轉(zhuǎn)。而在實(shí)際的施工過(guò)程中大部分施工企業(yè)通過(guò)深挖、客土等方式來(lái)對(duì)此種現(xiàn)象的產(chǎn)生進(jìn)行有效的規(guī)避與降低。而在現(xiàn)有的施工方案中對(duì)于不同的土壤條件的施工細(xì)分還不是很明確，這也進(jìn)一步推升了施工過(guò)程中的不遵從現(xiàn)象。在本文后續(xù)的研究過(guò)程中從其產(chǎn)生的條件與原因?yàn)槿胧贮c(diǎn)，對(duì)具體的對(duì)策選擇與方法進(jìn)行必要的總結(jié)。希望通過(guò)本文的研究能夠?yàn)楹罄m(xù)具體的施工與措施的選取提供理論依據(jù)。

1 地基土液化形成的原因及其條件

地基土液化的形成從其根本原因的角度來(lái)分類可以分為客觀條件與主觀條件等兩個(gè)部分。具體如下:

(1)地基土液化形成的客觀條件。所謂的客觀條件是當(dāng)?shù)氐鼗恋膶?shí)際物理特性。此種物理特性決定了在一定的條件下地基土壤會(huì)存在液化的情況，則是由于其根本屬性所決定的。從其原因角度來(lái)分析主要分為如下幾個(gè)方面:①地基土液化與地基土土壤條件有直接的關(guān)系。根據(jù)現(xiàn)有的研究調(diào)查，在飽和土壤情況下砂石的平均粒徑小于0.1mm下容易產(chǎn)生土壤液化。這樣的情況主要是由于此粒徑范圍內(nèi)的沙粒在反復(fù)震動(dòng)的情況下容易產(chǎn)生位移，其沙粒之間的靜摩擦系數(shù)相對(duì)較小，外部壓力承載力有限。②砂土的相對(duì)密度也是造成土壤液化的根本原因之一。在沙土的相對(duì)密度低于70%時(shí)，每降低1%的相對(duì)密度，其液化的可能性增加2%左右。這是由于在正常條件下，土壤受到外力重壓時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種靜摩擦與內(nèi)聚力。此種內(nèi)聚力容易使得土壤產(chǎn)生壓實(shí)效應(yīng)，進(jìn)而增加土壤的緊實(shí)程度。而當(dāng)其相對(duì)密度較低時(shí)，砂石其他土壤結(jié)構(gòu)之間會(huì)產(chǎn)生一定的空間，使得流動(dòng)性增加;內(nèi)聚力在同質(zhì)化土壤結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)的更為明顯。而當(dāng)砂土相對(duì)密度較高時(shí)，此種流動(dòng)性能夠有效的降低。③地質(zhì)變動(dòng)是土壤液化產(chǎn)生的根本動(dòng)力。在正常情況下，土壤液化并不會(huì)產(chǎn)生。而通過(guò)地質(zhì)變動(dòng)所產(chǎn)生的反復(fù)震動(dòng)能夠進(jìn)一步使得土壤結(jié)構(gòu)松散，進(jìn)而促使土壤液化現(xiàn)象的產(chǎn)生。此方面的相關(guān)規(guī)定在我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中有明確的規(guī)范與要求。而此種震動(dòng)則多以多次低級(jí)的震動(dòng)為貢獻(xiàn)度最大。在這樣的情況下，我們?cè)谶M(jìn)行地基施工工藝選擇時(shí)對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)動(dòng)態(tài)檢測(cè)以及地質(zhì)活動(dòng)檔案的參考顯得尤為重要。

(2)地基土液化形成的主觀條件。所謂的主觀條件則是指在人為擾動(dòng)的情況下，地基土所產(chǎn)生的液化可能性增加。此類因素所造成了地基土壤液化可以通過(guò)必要的手段來(lái)進(jìn)行有效的規(guī)避。而在實(shí)際的施工過(guò)程中很多施工單位并不能針對(duì)具體的地質(zhì)條件來(lái)進(jìn)行合規(guī)的決策，這也在一定程度上增加了地基土壤液化的可能性。具體可以分為如下幾個(gè)方面:①地基施工的不遵從。在地基施工的過(guò)程中應(yīng)該根據(jù)施工位點(diǎn)的地質(zhì)條件與地質(zhì)運(yùn)動(dòng)檔案來(lái)進(jìn)行具體的施工規(guī)劃。而目前，大部分施工單位僅根據(jù)開放方面所提供的地質(zhì)條件報(bào)告，與過(guò)往的施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行施工處理。此種施工方式勢(shì)必造成一定程度上的地基施工不遵從。如地基深度、地基客土填埋、夯實(shí)、地基基層狀體與內(nèi)嵌壓力監(jiān)控等方面存在很大的不足。這樣的地基施工不僅不能夠降低土壤液化的可能性，更有可能由于施工擾動(dòng)等內(nèi)容對(duì)地基土壤的本來(lái)形狀造成影響。②地質(zhì)條件的不準(zhǔn)確。在地質(zhì)條件的調(diào)查過(guò)程中震動(dòng)系數(shù)的活動(dòng)存在很大的不準(zhǔn)確現(xiàn)象。此種不準(zhǔn)確主要表現(xiàn)為根據(jù)我國(guó)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)建筑抗震等級(jí)進(jìn)行構(gòu)建。而對(duì)于抗震等級(jí)之下的震動(dòng)、季節(jié)交替等長(zhǎng)效影響的判斷與估計(jì)不足。這樣的情況下沒有辦法對(duì)土壤變化情況尤其是土壤液化可能進(jìn)行分析與規(guī)避。這也是部分建筑只有在出現(xiàn)問(wèn)題的情況下才能夠發(fā)現(xiàn)地質(zhì)震動(dòng)原因。③人為擾動(dòng)過(guò)大。部分地質(zhì)條件的適建標(biāo)準(zhǔn)是不同的。而開發(fā)商與建筑單位往往為了經(jīng)濟(jì)效益而忽視此種方面的合規(guī)性。進(jìn)而采用了不恰當(dāng)?shù)氖┕し绞脚c施工規(guī)劃對(duì)原本的土壤條件造成了更大范圍的影響。如礦區(qū)多震動(dòng)條件下適建樓層不超過(guò)6層，而部分地段在開發(fā)過(guò)程中往往超過(guò)此種標(biāo)準(zhǔn)。

2 地基土抗液化措施

根據(jù)上述的研究我們能夠發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)生土壤液化的原因是多種多樣的。而在實(shí)際的施工過(guò)程中為了避免此類現(xiàn)象對(duì)建筑造成的影響我們可以從如下幾個(gè)方面入手:

(1)有效的消除地基土壤液化措施。在施工的過(guò)程中通過(guò)必要的手段能夠有效的消除地基土壤液化現(xiàn)象的產(chǎn)生。具體可以分為如下方式:①樁基穿透;采用樁基穿透的方式在地基基礎(chǔ)上將地基引申到巖石層，此種做法一方面通過(guò)狀體的作用來(lái)分擔(dān)地基的承載力;另一方面也可以通過(guò)樁基的施工對(duì)周圍土壤產(chǎn)生壓實(shí)效應(yīng)，增加砂石的相對(duì)密度。②土壤加密。在施工的過(guò)程中采用客土、夯實(shí)等方式來(lái)增加土壤中砂石的相對(duì)密度，其施工標(biāo)準(zhǔn)以地基的1.5倍層面相對(duì)密度70%以上為標(biāo)準(zhǔn)。③全面客土，在施工過(guò)程中對(duì)于可能產(chǎn)生液化的土壤進(jìn)行全面挖掘，全面客土的方式來(lái)規(guī)避后續(xù)可能產(chǎn)生的土壤液化問(wèn)題。

(2)有效的降低地基土壤液化措施。上述的方式多適用于建筑的首次施工。而對(duì)于已經(jīng)構(gòu)建的建筑如果存在地基土壤液化現(xiàn)象的情況下，我們可以采用適當(dāng)?shù)姆绞絹?lái)降低一定的土壤液化影響，并防止土壤液化現(xiàn)象的進(jìn)一步擴(kuò)大。在具體的措施方面可以分為如下幾個(gè)方面:①周邊加樁夯實(shí)法。在存在此種現(xiàn)象的建筑周邊通過(guò)加樁的方式來(lái)進(jìn)行土壤加固。在具體的施工層面可以采用引孔下樁的方式來(lái)進(jìn)行。利用下樁過(guò)程中的排土壓來(lái)對(duì)地基土壤提供橫向外力，在這樣的情況下不僅能夠增加地基土壤的相對(duì)密度，還能夠在一定程度上降低地基土壤的可移動(dòng)性，進(jìn)而有效的緩解土壤液化現(xiàn)象的產(chǎn)生。采用夯實(shí)的方式對(duì)周邊土壤進(jìn)行加固也能夠產(chǎn)生類似的效果。②調(diào)整高度－面積比。增加建筑的投影面積，利用此種方式能有效的增加建筑的地基面積，提高地基土壤的承載面積。同時(shí)，由于投影面積的增加也能夠有效的降低建筑對(duì)土壤的壓強(qiáng)。使得土壤液化現(xiàn)象得到緩解甚至消除。③沖壓碎石。在土壤存在液化的條件下，向地基中沖壓碎石或者水泥粉末等方式能夠有效的增加地基的固話程度，降低砂石的相對(duì)密度，進(jìn)而使得其液化現(xiàn)象得到改善。

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