簡(jiǎn)介： 根據銀川平原液化土地基的分布及特征，提出液化土地基處治的原則，結合工程實(shí)例介紹本地區液化土地基處治方法及處理技術(shù)與效果。

　　關(guān)鍵字：銀川平原 液化土 地基處治

　　銀川平原位于寧夏回族自治區中、北部。北起石嘴山，南至青銅峽，沿黃河分布，南北長(cháng)165km，東西寬40～50km.地貌上屬第四紀黃河沖積平原，構造上處于銀川地塹，新構造運動(dòng)發(fā)育，地震活動(dòng)頻繁，地震基本烈度8度。平原區地下水位高，埋深一般小于5m，組成物質(zhì)以第四系全新世松散沖積物為主，淺部發(fā)育粉土、粉細砂，天然地基承載力低，在地震作用下穩定性差，易產(chǎn)生液化現象。GZ25石中高速公路及GZ35銀古高速公路縱貫平原南北及橫跨平原東西，其沿線(xiàn)均有液化土分布，地基液化是銀川平原高等級公路地基失效的主要方式，亦是引起高等級公路破壞的主要原因，對公路工程建設的危害性和潛在威脅很大，在高等級公路建設中應慎重對待，科學(xué)處治。

　　1．液化土的分布

　　銀川平原可液化土分布廣泛，成因類(lèi)型較為單一，以第四系全新統松散堆積物為主。根據歷史地震砂土液化現象及石中高速公路、銀古高速公路工程勘察對砂土液化的判別資料，參考歷次地震砂土液化的發(fā)生規律，以地質(zhì)、地貌、構造等地質(zhì)背景條件為基礎，對銀川平原砂土液化進(jìn)行潛勢分區。分區結果表明，平原區西部賀蘭山東麓山前洪積平原及沖洪積過(guò)渡平原（相當于黃河三級階地），由晚更新統沖洪積砂及砂礫組成，為非液化區。黃河河漫灘及一、二級階地淺部由全新統飽和粉土、粉細砂組成，上部粉質(zhì)粘土厚度一般小于5m，地下水位埋深隨季節變化在0.5～4m，屬液化區。其中一級階地飽和粉土、砂土裸露，無(wú)覆蓋層，液化等級中等～嚴重，二級階地上部一般分布有2～6m厚的粉質(zhì)粘土覆蓋層，液化等級輕微～中等。

　　GZ25石中高速公路北段K20＋500～K73＋200段、中段姚葉公路與南段第1～7合同段縱貫銀川平原南北，GZ35銀古高速公路銀石段橫跨銀川平原東西，其沿線(xiàn)處于黃河一、二級沖積階地，通過(guò)地段均為不同程度的液化地基。

　　2．液化土地基處治方案

　　2.1處治原則

　　液化土在地震作用下產(chǎn)生液化，對公路路基引起的破壞類(lèi)型主要為路基下沉、開(kāi)裂、邊坡坍滑及沉陷四種，其破壞程度受地基土、路堤高度、填料性質(zhì)、地震強度等因素制約，其中地基土的工程地質(zhì)性質(zhì)及水文地質(zhì)條件是關(guān)鍵因素。根據銀川平原公路工程地質(zhì)勘察資料，確定可液化土層的埋深、厚度、液化程度，分析其對公路工程的影響與危害程度，結合地基變形特性、地基處治的目的及公路不同構造部位的要求等綜合確定銀川平原液化土地基的處理原則。

　　2.1.1一般路基路段

　�。�1）路堤高度小于等于3m時(shí)，不處理液化地基；

　�。�2）路堤高度大于3m小于5m，在地面以下6m深度范圍內液化土層累計厚度小于2m時(shí)，不處理液化地基；

　�。�3）8度地震區上覆非液化土層厚度或地下水位埋深大于6m時(shí)，不處理液化地基；

　�。�4）在不能滿(mǎn)足上述條件之一時(shí)，按液化等級處理液化土地基，輕微液化路段不處理，中等液化路段部分消除液化，嚴重液化路段全部消除液化。

　　2.1.2橋涵構造物

　�。�1）小橋涵、通道按液化等級處理，輕微液化對基礎結構或上部結采取構造措施，以減小地基不均勻沉降，中等～嚴重液化全部消除液化；

　�。�2）大中橋、立交跨線(xiàn)橋不分液化等級應全部消除液化。

　　2.2地基處治方案

　　高等級公路液化土地基處理方法，應根據公路構筑物的特性及地基的要求，液化土地基的工程特性、液化等級及液化深度與對公路工程的影響威害程度，結合施工環(huán)境條件、施工工期及當地筑路材料的來(lái)源，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后綜合確定。銀川平原工民建常用的處理方法包括混凝土夯擴樁、碎石擠密樁、振沖碎石及灰砂樁等。公路工程由于其線(xiàn)性分布特征，液化土處治范圍一般較大，構造物對地基要求各異，需綜合考慮處理方法。GZ25石中高速公路南段第1～7合同段，位于銀川平原南部，沿線(xiàn)液化土分布較廣，根據不同路段的特征經(jīng)綜合分析，采用換填、擠密砂石樁、強夯三種方法處理液化土地基。

　　3．地基處理技術(shù)

　　3.1換填法

　　3.1.1換填法特點(diǎn)

　　換填法處理液化土地基是將分布于淺層的可液化土部分或全部挖除，換填以強度較高的砂礫、碎石、卵石等，并分層夯壓實(shí)。全部挖除換填法適用于分布于地表且厚度小于3m的可液化土地基處理，從根本上改善了地基，全部消除了液化，為最徹底的措施。

　　3.1.2換填法應用

　　石中高速公路南段第1合同段K110＋300～K110＋400段，位于惠農渠南岸橋頭，路堤平均高度4.22m，地下水位埋深0.4m，地基土呈二元結構，表層1.8～2.5m為淤泥質(zhì)粉土、粉細砂，之下為砂礫石，上部淤泥質(zhì)粉土及粉細砂，標貫擊數2～4，液化指數18.6，為嚴重液化地基，需進(jìn)行工程處理。液化地基，處治采用挖除換填法，即將表層液化土全部挖除，換填砂礫土，根據土質(zhì)情況分層夯實(shí)，其處理范圍為路堤中心至兩側坡腳外排水溝外緣全部。并將挖除的液化土，經(jīng)處理后用于橋頭路堤100m以外路段的路基填料，分層填筑于路堤中部，或用于護坡道及綠化用土。

　　本段經(jīng)換填處理后，經(jīng)進(jìn)行標貫，動(dòng)探檢測，地基土達到中密～密實(shí)，地基承載力達到250kpa以上，比處理前提高了2～3倍以上，極大地改善了地基土抗液化性，全部消除了液化，保證橋頭路堤的穩定。

　　3.2擠密砂樁

　　3.2.1擠密砂樁的特點(diǎn)

　　擠密砂樁是利用擠密或振動(dòng)使地基土密實(shí)，并在振動(dòng)或擠密過(guò)程中回填砂料，形成砂樁，與樁間土一起組合復合為地基。其主要目的是提高地基土承載力，減少變形和增強抗液化性。在加固地基抗液化方面的機理主要是，通過(guò)在成樁過(guò)程中樁管對周?chē)�液化土產(chǎn)生橫向擠壓力，使其周?chē)�土層孔隙比減小，密實(shí)度增大；通過(guò)在樁孔內充填粗砂，在地基中形成滲透性能良好的豎向排水降壓通道，有效地消散和防止超孔隙水壓力的增高，防止砂土產(chǎn)生液化，加快地基排水固結；通過(guò)在成孔成樁時(shí)振動(dòng)錘的強烈振動(dòng)，使填入料和地基土在擠密的同時(shí)獲得強烈的預震，增加砂土抗液化能力。

　　3.2.2擠密砂樁的應用

　　石中高速公路南段第2合同段大古鐵路高架橋兩端，路堤高度達8.5～9.4m，地基土上部為飽和低液限粉土，標貫擊數2～7，厚度3.0～5.5，其下為砂礫石，地下水位埋深0.6m，經(jīng)液化判別，上部低液限粉土為可液化土，液化指數16.4，為嚴重液化，要求全部消除液化，采用擠密砂樁處理液化地基。

　�。�1）設計計算

　　本項目通過(guò)計算，采用擠密砂樁樁徑0.4m，樁長(cháng)穿透上部可液化層至下部砂礫石層，按正方形布置，樁距1.0m，加固范圍至路堤坡腳處。設計要求砂樁和樁間土經(jīng)處理后樁間土地基承載力大于150kpa，標貫擊數N>10，全部消除液化，砂料采用中粗混合砂，含泥量不大于5％。

　�。�2）加固效果

　　全部砂樁施工完畢后，采用標準貫入試驗對處理效果進(jìn)行了檢驗，并采取原狀土樣作了室內土工試驗。試驗結果表明，標貫擊數由加固前2～7提高到9～18，被加固軟塑狀低液限粉土已變成了硬可塑狀，地基承載力達到180kpa以上，孔隙比由0.84～0.88減小到0.61～0.72.本場(chǎng)地經(jīng)擠密砂樁加固后，抗剪強度顯著(zhù)提高，壓縮性明顯降低，消除了8度地震時(shí)產(chǎn)生液化的可能性。

　　3.3強夯

　　3.3.1技術(shù)特點(diǎn)

　　強夯法處理地基是1969年由法國Menard技術(shù)公司首先創(chuàng )用的。它通過(guò)10～40t的重錘和10～40m落距，對地基以沖擊和振動(dòng)，從而提高地基的強度并降低其壓縮性。我國于1978年開(kāi)始在天津新港、河北秦皇島等地進(jìn)行了強夯法的試驗研究和工程施工，取得了較好的加固效果，接著(zhù)強夯法迅速在全國各地推廣應用。

　　強夯法適用于處理碎石土、砂土、粉土、粘性土、雜填土和素填土等地基。它不僅能提高地基土的強度，降低其壓縮性，同時(shí)還能改善其抗振動(dòng)液化的能力和消除土的濕陷性，所以還常用于處理可液化地基和濕陷性黃土地基等。強夯法處理液化土地基，在江蘇省徐連高速公路作為課題進(jìn)行了試驗研究，并在工程中得到成功應用。

　　3.3.2強夯法設計要點(diǎn)

　�。�1）強夯技術(shù)參數的確定。強夯法雖然已在工程中得到廣泛的應用，但至今尚無(wú)一套非常成熟的設計計算方法，一般應參照國內強夯法加固地基的成功經(jīng)驗，初步確定各類(lèi)地基的強夯參數，在強夯施工前，選擇代表性路段（夯區）進(jìn)行試夯，以確定合理的強夯參數與施工工藝。強夯法的主要設計參數包括：錘重、落距、墊層材料與厚度，有效加固深度、夯擊能、夯擊次數、夯擊遍數、間隔時(shí)間、夯擊點(diǎn)布置和處理范圍等。

　�。�2）施工質(zhì)量控制。強夯地基的質(zhì)量檢驗，包括施工過(guò)程中的質(zhì)量監測和夯后地基的質(zhì)量檢驗，其施工過(guò)程檢驗指標分別為施工控制夯沉量和有效處理深度。強夯施工結束后，間隔2周對地基加固質(zhì)量進(jìn)行檢驗，檢驗頻率為每100m一個(gè)斷面，每斷面檢驗3點(diǎn)，其中路中一點(diǎn)、左右邊坡坡腳各一點(diǎn)，檢驗方法可選用標準貫入試驗、靜力觸探試驗、動(dòng)力觸探試驗及現場(chǎng)荷載試驗等方法并結合室內土工試驗。檢測深度不小于設計處理深度。

　　3.2.3強夯法應用

　　石中南段第7合同段K132＋500～K134＋200段應用強夯技術(shù)處理液化土地基。

　�。�1）場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

　　該路段為關(guān)馬湖互通立交區，處于黃河東岸一級階地，地勢平坦，地下水位埋深0.5～1.3m，地震烈度8度。場(chǎng)區由第四系全新統（Q4al）松散沖積物組成，可劃分4個(gè)工程地質(zhì)結構層。

　　第Ⅰ層耕土層：分布于場(chǎng)區地表，灰黃色，稍濕～濕，以粘性土為主，結構松散，厚1.0～1.4m.

　　第Ⅱ層低液限粉土：黃褐色～灰褐色，軟塑～流塑，飽和，厚1.5～2.9m，標貫擊數3～7.

　　第Ⅲ層細砂：黃褐色～灰褐色，飽和，厚1.6～7.0m，標貫擊數深度7m以上2～11，7m以下13～22.

　　第Ⅳ層圓礫：雜色，磨圓度較好，分選性差，中粗砂充填，中密～密實(shí)，厚度大于20m，層位穩定，地基強度高。

　　按《公路工程抗震設計規范》（JTJ004－89）第2.2.3條公式進(jìn)行液化判定，場(chǎng)區第Ⅱ層低液限粉土與第Ⅲ層上部埋深7m以上的細砂為可液化土，液化指數6.8～18.3，液化等級為中等～嚴重，第Ⅲ層埋深7m以下及第Ⅳ層為非液化土。設計要求全部消除液化。

　�。�2）強夯設計參數

　　根據國內外類(lèi)似工程經(jīng)驗，結合本項目構筑物的要求與場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，經(jīng)綜合分析，采用錘重18t、錘底面積5m2的夯錘實(shí)施強夯，夯點(diǎn)按正方形布置，點(diǎn)間距5m，夯擊三遍，即主夯、副夯與滿(mǎn)夯，主、副夯單擊夯能2000KN·m，按規定間距夯擊，夯擊數4擊，滿(mǎn)夯單擊夯能850KN·m，采用夯錘印彼此搭接四分之一連續夯擊，夯擊數按最后一擊夯沉量不大于3cm控制，三遍夯擊間歇時(shí)間均為72小時(shí)，砂礫墊層厚70cm.

　　根據初定的強夯參數，選擇K133＋450～K133＋500段進(jìn)行強夯試驗，通過(guò)測試，與夯前測試數據進(jìn)行對比，檢驗強夯效果，以確定本工程采用的各種強夯參數。

　�。�3）強夯試驗評價(jià)

　　在試驗段強夯7天后，進(jìn)行了標貫及土工試驗，試驗結果表明，土層標貫擊數比夯前明顯增大，夯前第Ⅱ層粉土標貫擊數3～7，夯后提高到11～19，第Ⅲ層7m以上細砂夯前標貫擊數2～11，夯后提高到12～22，且全部消除了液化，同時(shí)地基土物理力學(xué)性能得到了比較大的改善，含水量降低，天然容重增大，孔隙比減小，密實(shí)度提高，地基土抗剪強度得以明顯改善。

　　通過(guò)強夯試驗，單擊能量采用2000KN·m時(shí)，有效加固深度7.0m，由于本工程可液化土主要分布于7m以上，因此采用單擊能量2000KN·m可以達到處理深度要求，最佳夯擊次數為4擊。

　�。�4）強夯施工效果

　　從試夯區試驗結果表明，試夯區的加固效果十分顯著(zhù)，可以滿(mǎn)足工程設計要求，其強夯參數可以直接用于施工，本項目采用強夯法處理液化土地基，施工歷時(shí)3個(gè)月，通過(guò)標貫、動(dòng)力觸探及室內土工試驗檢驗，其加固效果達到預期目的，全部消除了液化。

　　4．結語(yǔ)

　　銀川平原液化土分布廣泛，液化土是高等級公路建設中的主要工程地質(zhì)問(wèn)題之一。石中高速公路南段針對不同的工程地質(zhì)條件，不同的公路構造部位，采取了相應的處理原則和設計方案，經(jīng)工程實(shí)踐證明，換填法可徹底改善地基土的特性，徹底消除液化，適用于分布于地表厚度小于3m且規模較小的可液化土地基處治；擠密砂樁對深層地基加固及固結排水良好，既提高了地基強度，消除不均勻沉降，又徹底消除液化，適用于橋頭高路堤液化土地基處治；強夯對面積較大淺層液化地基加固效果明顯。由于其不同的處治方案其加固效果與投資差異較大，因此對液化土地基處治應根據場(chǎng)地工程地質(zhì)條件結合公路工程特點(diǎn)，制定合理的處治原則，選擇合理有效的處治措施。

　　參考文獻：

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