基于碎石桩的严重液化地基处理及其优化研究.pdf

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1、2012年8月瞳硒翻麓晦施工技术基于碎石桩的严重液化地基处理及其优化研究王书贵油孝宽(中国水利水电第十三工程局有限公司)摘要：在地基工程施工过程中，如果处于液化土层区域，那么机械振动会导致地基液化，直接影响到工程质量。采用碎石桩进行地基处理优势明显，不仅操作、施工简便，经济技术指标相对合理，而且消除液化、提高地基承载力的效果也十分明显，所以应用广泛。本文主要针对利用碎石桩技术处理严重液化地基展开讨论，首先分析液化土的成因与碎石桩消除液化土的机理，然后通过工程实例分析利用碎石桩处理严重液化地基的过程。关键词：碎石桩：液化地基：优化处理

2、1工程概况本工程为南水北调中线工程潮河段第七施工标段。桩号SH(3)172+500．SH(3)174+080为砂性土均一结构，以挖方为主，部分为半挖半填，挖方深度7．O～13．Om。渠底板一般位于细砂中，局部位于重砂壤土顶部，渠坡主要由细砂构成。细砂(alQ4)厚3．0～11．6m，中等透水，土质不均，存在地震液化潜势，应采取抗液化措施；重砂壤土厚2．5～8．0m，弱～中等透水。边坡岩性以细砂为主，稳定性较差。地下水位高于渠底1．0～5．0m，施工时存在排水问题及细砂在外水压力下渗透破坏问题。该段地层岩性特征：①细砂(eolQ≯：松

3、散状。②细砂(alQ-4)：稍密状。③黄土状中壤土(a104)：多呈硬塑状，属硬土。④重砂壤土(alQ，)：多呈可塑状，多具中等压缩性。⑤黄土状轻壤土(alO=；)：多呈可塑状，多具中等压缩性。⑥黄土状中壤土(alQ≯：多呈可塑状，多具中等压缩性。⑦重粉质壤土(dlplQ2)：多呈可塑状，多具中等压缩性。桩号SH(3)174+080～sH(3)179+227．8为粘砂多层结构，为挖方段，挖方深度一般9．O～15．0m。渠底板多位于细砂和黄土状轻、中壤土中，渠坡主要由细砂(alQ4)、黄土状轻、中壤土和细砂(alQ3)构成。细砂(al

4、Q4)厚1．5～12．0m，中等透水，土质不均，夹黄土状土、砂壤土透镜体。存在地震液化潜势，老张庄沟及小耿湖～京广铁路处细砂(alQ4)液化等级为中等，渠坡存在地震液化问题；黄土状轻壤(alO，)土厚1．0～11．3m，土质不均，细砂(a103)厚2．4～9．Om，中等透水。渠坡岩性不均，以细砂为主，稳定性较差。渠底岩性不均，强度有差异，存在地基不均匀沉降问题。地下水位在桩号SH(3)175+880之前临近渠道设计水位，在其后高于渠道设计水位，施工时存在排水、边坡稳定及细砂、砂壤土、轻壤土在外水压力下渗透破坏问题。该段地层岩性特征：

5、①细砂(alQl4)：稍密状。②黄土状轻壤土(a1Q4)：多呈硬塑状，多具中等压缩性。③黄土状中壤土(alQ≯：多呈硬塑状，多具中等压缩性。④细砂(alQ)：稍密～中密状。⑤黄土状轻壤土∽Q3)：多呈可塑状，多具中等压缩性。⑥中壤土(dlplQ2)：多呈可塑状，多具中等压缩性。地下水具动态变化特征，水位变化受降雨影响较大。施工中存在流砂、管涌等不良地质问题。渠线处于砂丘、砂地中。2液化土的成因如果地基土层为松散的沙土与粉土结构，其在受到地下水的作用后会呈现饱和状态，此时如果土体受到施工机械的震动，那么土体就会更加紧密，在这个趋于紧密

6、的过程叶1，土体之间的空隙水压力会骤然升高，由于震动过程过于短暂，空隙水压力在升高后无法及时消散，从而减小了原来由土颗粒间接触点传递的压力，一旦有效压力全部消失，土层就会彻底失去抗剪强度与承载能力，呈现出液体的特点，即土的液化。所以从某种程度而言，通常松散的沙土与粉土在受到震动与水的作用后会出现液化现象。不过土体要具备下列条件才会发生液化：①地质条件，即土层状态松散，标准贯入度低，具备形成液化土层的基础条件；②要受到地下水的作用，因为沙土与粉土要处于饱和状态才能出现液化现象，而只有受到地下水的作用才会促使松散的沙土与粉土达到饱和状态

7、，所以地下水作用的大小、地下水位的高低是对土体液化产生直接影响的重要因素；③外力作用，在沙土与粉土达到饱和状态后，要受到诸如震动的外力后才会迅速拆借其抗剪强度，比如地震时土体受到强烈的震动，此时孔隙水压力就会迅速升高，一旦孔隙水压力与剪切面上受外力作用的法向应力达到平衡，则土体的抗剪强度就归零，此时地基就不具备承载力，并且地震烈度越高，地面震动越强烈，土层就越容易液化。3利用碎石桩消除地基液化机理碎石桩复合地基的主要优势体现在加固效果好、成本低、施工便捷等方面，因为在液化地基处理方面获得了广泛的应用。碎石桩处理液化地基的作用机理可以

8、从以下几个方面予以说明：①利用碎石桩增加原地基土的密度，相应的其密实度也有所提高，所以可以较好的改善抗地基的抗液化性能：②碎石桩具有良好的通透性，在地基液化过程中出现的超孔隙水压力增高的现象，可以通过碎石桩有效的消散，防止进一步出现液