遭遇较厚液化土层时地基基础设计型式比选

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1、遭遇较厚液化土层时地基基础设计型式比选　　摘要:宿迁市洋河开发区地处江苏省北部黄河冲积平原地貌，地层沉积年代新，液化土层较厚，当地在遭遇到此种情况如何来满足建筑抗震设计规范（以下简称抗规）关于消除或减轻液化土影响的方面积累了丰富的设计和施工经验，本文以一个具体工程为例，通过多种基础型式在技术、工期和经济上的对比分析，反映出在荷载分布比较均匀的规则多层建筑遇到类似的地基情况下，最终选择柱下条形基础+局部换填一定深度的液化土层作为本案的基础设计型式是可行的。关键词:消除或减轻液化土的影响震陷柱下条形基础砂石换填中图分类号：TU2文献标识码：A1、工程概况及场地说明：某工程位于江苏省宿迁市洋

2、河开发区，由多个4~5层的单体建筑组成，建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，地震分组为第二组，均采用框架结构体系。9工程所在场地地处平原区，地势平坦，地层分布较稳定，建筑场地类别为Ⅲ类，无崩塌、滑坡、泥石流等不良地质作用和地质灾害存在，但存在较厚液化土层分布，地基液化等级为中等，属对建筑抗震不利地段。场地地下水主要为潜水，浅层潜水主要赋存于第①~④层土层中，受大气降水及地表水入渗补给，稳定水位埋深约为1.00米。具体土层主要物理力学性质表如下表一：表一2、工程的特点及设计重点：本工程的建筑单体上部结构均采用多层框架结构体系，柱网相对规整（某建筑

3、单体一层平面图如图一所示），结构平面及竖向体型简单、规则，荷载分布比较均匀，上部结构设计为常规框架结构设计，但经过仔细分析本建设场地土层的分布情况，发现有以下两个方面的问题在设计当中必须妥善解决，现将罗列如下：本建设场地的土层分布中②、③、④、⑤-1层土均为可液化粉土，液化土层厚，液化等级为中等，根据《建筑抗震设计规范》（以下简称抗规）第4.3.6条中不宜将未经处理的液化土层作为天然地基持力层的要求，必须采取抗液化措施，因此如何消除或减轻液化土沉陷的影响，以及液化土层处理的深度和地基基础的选型就成为本项目设计需要解决的关键问题之一。9从本项目的土层分布物理力学性质表中可以看出，在②、③

4、层液化粉土中间夹有③-1层淤泥质粉质粘土，此土层厚平均为1.2米左右，土层层底标高为自然地坪下4.2米，这层土的承载力低，压缩系数大，为高压缩性土，③-1层土的特性及埋深将会对选择浅埋的天然基础的基础选型及承载力计算造成影响，也是必须妥善解决的问题之一。3、分析抗规条文要求，初步确定设计方向，比选基础设计方案。本项目的设防类别为丙类，抗震烈度为7度，根据抗规的4.3.6条的要求可知，本项目可以采用基础和上部结构处理的减轻液化影响的措施，仔细分析抗规的4.3.6~4.3.9条的各项要求及条文说明初步得到以下认识：（1）对于液化等级为中等的场地，只要不是倾斜场地（坡度大于10度）和液化场地

5、土层严重不均的情况，尽量多考虑采用较易实施的基础与上部结构处理的构造措施，不一定要加固处理液化土层；（2）加强基础和上部结构的整体性和刚度，以及采用轻质建筑材料来减轻上部结构荷载对抗液化都是十分有利的；（3）液化的危害主要来自震陷，特别是不均匀震陷，根据抗规的4.3.6条条文说明提出的粉土液化平均震陷量的经验算法公式：SE=0.44ξkS0（d12-9d22）(0.01p)0.6/B,分层试算并相加可知本建筑单体的液化震陷量平均值SE>15cm，需要进行地基处理，主要是因为液化土层厚造成的。但鉴于震陷量的评价方法目前还不成熟，计算误差又很大，本计算结果仅作为不能忽视较厚液化土层影响的一

6、种参考。基于抗规提出的减轻液化影响的概念，并参考天津地区根据实际震陷资料并考虑地震的偶发性而制定的“软土震陷量小于5cm者可不采取措施，8度区fak>90kpa及9度区fak>100kpa的软土可不考虑震陷的影响”地方暂时规定，本项目建设场地接近于不需要考虑震陷的边界线，经过与建设当地的审图专家反复沟通，并结合本项目层数不高并且建筑平面布置相对规则的特点，在充分尊重地方经验的基础上，现提出以下几种基础设计方案供比选：3.1采用独立基础+地梁+局部换填处理液化土层（埋深1.5m）9抗规4.3.9条关于减轻液化影响的基础和上部结构处理的措施中并未强制要求一定要进行地基处理，根据和地方专家的

7、沟通结果，设计上采用换填法，用满足《建筑地基处理技术规范》4.2.1条要求的砂石换填2层液化粉土，换填深度为1.5米，从以下几个方面考虑：（1）本案选择不换填3-1层淤泥质粉质粘土，主要基于三个原因：①3-1层土的埋深为自然地坪下4.2米，相对较深，如全部换填将会使换填深度达到3米左右，接近规范要求的极限，造成施工难度大、造价高、质量不易掌控等缺点；②3-1层土层厚为1.2米左右，相对较薄，如果不换填处理，会对基础沉降造成一定的影响，但只要设计