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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流液化土地基处理.精品文档.目 录引言21.液化土的形成机理22.影响液化土的因素33.液化土的判别53.1经验或统计法53.1.1经验分析法53.1.2概率统计分析法53.2简化分析法63.3数值分析法64液化土地基处理64.1强夯法液化土地基处理74.1.1强夯的作用机理74.1.2强夯法设计74.1.2强夯施工工艺104.1.3强夯法加固液化土地基效果检测104.2砂桩加固液化土地基114.2.1砂桩加固机理114.2.2砂桩的设计124.2.3砂桩的施工134.2.4砂桩加固液化土地基的效果检验134.3振冲碎石桩处理液化土地基134.
2、3.1振冲碎石桩的原理134.3.2振冲碎石桩地基设计144.3.3振冲碎石桩施工154.3.4振冲碎石桩地基处理效果检验155结语156致谢157参考文献16液化土地基处理摘要：本文阐述了液化土的形成机理，液化土的影响因素，液化土的判别方法，并且还从机理、设计、施工、效果检验四个方面阐述了强夯法，砂桩法，碎石桩法这三种常用的处理液化土地基的地基处理方法。关键词：液化土 地基处理 影响因素 判别方法 强夯法 砂桩法 碎石桩法 Abstract: The author has expounded the mechanism ，influence factors of liquefied soil
3、 and the way to estimate the possibility of being liquefied soil. And from four aspects which are mechanism, design, construction, and result checkout, the author has also expounded the Dynamic compaction method, Sand pile method, Gravel pile method, which are applying in liquefied soil area.Key wor
4、ds: liquefied soil ，foundation treatment ，influence factors ，judgment method， Dynamic compaction method, Sand pile method, Gravel pile method引言随着我国公路、铁路、民航及海洋工程等基础设施的快速发展，遇到越来越多的特殊地基等岩土问题，其中可液化土是十分常见的地基问题。土体液化使地基丧失承载力、产生不均匀沉降，导致地面喷砂冒水，建筑物开裂、倾斜，路基、堤岸发生滑移等。采用科学的地基处理方法处理液化土是抗震工程的重要组成部分。本文在查阅大量资料的基础上，叙述
5、了砂土的液化机理、影响因素及液化的分析、判别方法及常用的地基处理方法。1.液化土的形成机理松散的砂土和粉土，在地下水的作用下呈饱和状态。如果在这种情况下土体受到震动，土就会有变得更紧密的趋势，这种趋于紧密的作用，使孔隙水压力骤然上升，而在这短暂的震动过程中，骤然上升的孔隙水压力来不及消散，这就使原来由土颗粒间接触点传递的压力(有效压力)减小，当有效压力完全消失时，土层会完全丧失抗剪强度和承载能力变得象液体一样，这就是土的液化现象。因此，土的液化是土体由于孔隙水压力增大和有效应力减小而从固态变为液态的过程。由此可见，发生液化现象，多是松散的砂土和粉土，而且受到震动和水的作用。静力、振动力、波浪力
6、、及地下水压力都能引起液化。由于振动力等到动荷载引起的液化称为振动液化，最常见的是地震时发生的喷水冒砂现象，河底、海底及地下水位以下的砂性土层，在地震或其它动力作用下都可能发生振动液化。液化常使土的抗剪强度瞬时下降，但并不是长期降低。目前，饱和砂土的液化机理大致可归纳为循环活动性(cyclic mobility)、流滑(flow slide)和砂沸(sand boil)三种类型。1)循环活动性循环活动性是指在循环剪切过程中，由于土的剪胀和剪缩的交替作用而引起的孔隙水压力反复升降而造成的间歇性液化和有限制流动现象，主要发生在中密和较密饱和无粘性土固结不排水循环三轴或循环单剪或扭剪试验中。Seed
7、等人 (1966)在早期所进行饱和密砂固结不排水三轴试验中证明了这一现象。研究还表明对于较密实饱和砂土，在适当条件下也会出现“初始液化”，并出现有限度流动。Seed在研究中还给出了初始液化时循环剪应力比与循环次数相互关系，后来被广泛应用于饱和砂土振动液化的判别中，并与相对密度、标准贯入试验、静力触探试验及地震震级建立了较多的经验关系。需要指出的是循环活动性不会出现在饱和松砂中。2)流滑流滑是单向或循环剪切作用下，土体积持续剪缩，孔隙水压力不断上升，从而导致抗剪强度剧降，形成无限制流动大变形。主要发生在疏松而排水不畅的饱和砂土中。对于饱和松砂而言，不论有无初始剪应力，在单程和循环应力作用下都发生
8、流滑。Casagrade提出的临界孔隙比概念及“流动结构”源于这一思想。3)砂沸砂沸是土中孔隙水压力超过临界水头而引起的喷砂冒水现象。它一般在静力条件下就会发生。上述液化机理虽然有所区别，但又相互联系，在液化研究中应全面考虑。最近的研究表明：土体液化破坏往往是渐进发生的，即当土体内部局部区域发生液化时，抗剪强度迅速下降，因而应力发生重分布，随后附近区域也发生液化，最终导致建筑物破坏。2.影响液化土的因素1)相对密度的影响试验表明，相对密度越大，饱和砂土的抗液化强度越高；同时，相对密度较大时，不同的液化破坏标准对抗液化强度的取值有明显影响。Peacock和Seed通过对饱和Monterey砂的动
9、单剪试验，得出了循环作用100次时产生初始液化的剪应力峰值与相对密度的关系曲线，结果表明，当相对密度小于7080时，引起初始液化所需的剪应力峰值随相对密度成线性增加。2)颗粒平均粒径d50的影响Seed和Idriss把各种不同的砂所做的液化试验结构加以综合，得出指定循环次数下的初始液化标准曲线，结果表明，平均粒径d50=007 mm008 mm饱和砂土最容易发生液化。3)粘粒含量的影响砂土中的粘粒(粒径小于0005mm)含量增加到一定程度时，土的动力稳定性将有所增加。建筑抗震设计规范（GB 500112001）采用粘粒含量来反映细颗粒土对土的抗液化强度的影响。4)初始应力条件的影响现场震害考察
10、表明，当饱和砂层埋置一定深度时它就不容易液化，这表明地震前土的初始应力状态对抗液化能力有显著的影响。Lee和Seed等(1976年)所进行的饱和砂土动三轴试验研究证明了这一事实。5)砂土结构性的影响饱和砂土的结构性包括许多方面，如原状饱和砂土受扰动的影响、重新制备饱和砂土试样成型方法和静应力作用持续时间的影响、饱和砂土沉积环境异样引起的结构性影响。6)饱和度的影响饱和度对砂土液化有重要的影响。在试验中，饱和度通常用孔隙水压力系数B间接衡量。试验表明，饱和度稍有减小，引起液化所需的循环应力比就会明显的增大；只有当孔隙水压力系数B096时，试验结果才能代表完全饱和砂土的液化性能。7)动应力条件的影
11、响lshihara和Yasuda将地震剪应力时程分为冲击型和振动型，进行了砂土液化变幅往返三轴砂土液化试验，并将最大峰值在轴向压缩一侧的试验称为CM试验，将最大峰值在轴向拉伸一侧的试验称为EM试验。试验表明，在冲击型波作用下的振动孔隙水压力突然增大，而在振动型波作用下的振动孔隙水压力逐渐上升。lshihara研究了双向振动对日本Fuji河砂液化所需的循环应力比的影响。采用循环作用20次产生5双幅轴向应变作为动三轴试验的液化标准，发现双向振动对日本Fuji河砂液化所需的循环应力比的影响与相对密度无关，与单向振动产生液化所需的循环应力比相比。双向振动使循环应力比降低约15。3.液化土的判别目前，有
12、关液化地基的判别方法不少于数十种，比较成熟的已被列入国内外各种规范的也有十几种，概括起来砂土液化的判别方法主要有三类：3.1经验或统计法这类方法是以地震现场的液化调查资料为基础，给出了判别实际液化与不液化的条件与界限，并且还可以判别液化程度。这些方法直观、简单，一些影响饱和砂土液化的重要因素可以自动予以考虑，因此较容易被工程师接受，在许多抗震设计规范中都加以利用；3.1.1经验分析法总结震害经验是研究砂土液化最直接的途径。在分析、统计世界各地广泛的地震液化震害调查的基础之上，可以建立一些经验准则和公式，如以标贯锤击数、静力触探的贯入阻力、剪切波速等为参量的经验公式m，。对于相似的场地、土壤和环
13、境条件(如场地饱和度、密度(相对密度)、颗粒组成、大小、形状和应力状态等相似的不同场地)，可以参考过去地震灾害的震害调查资料进行对比分析，再进行判别。经验法主要考虑不同的地震作用、饱和砂土的埋藏条件、抗液化能力、地层的地质条件与历史固结程度和粘粒含量等因素。如谢君斐等推荐的为建筑抗震规范采用的标贯判别方法。各种方法考虑的因素都比较单一，而且由于受地层条件、设备和操作方法等因素的影响，判别结果往往并不稳定。3.1.2概率统计分析法河海大学的刘汉龙等人引入概率法，运用累积疲劳规律表示剪应力循环的累积效应对自由平坦场地的液化势进行判别，避免了在确定性分析时选择不同的地震波时得出不同的地震反应结果的缺
14、陷，进一步还可以进行动力反应分析。概率法目前还处于发展阶段，工程应用此法进行预测的实例还不多。经验法和概率法都是基于震害调查资料，对地震后曾液化和未曾液化的土层进行大量的研究和统计工作，确定影响液化的主要因素，有很好的参考价值。缺点是孤立的考虑单个或多个指标对液化的影响，没有详细深入考虑各种条件、因素的影响，各种不确定性很难定准，而且对同一土层采取不同指标的判别结果有时互相矛盾。因此适于描述过去多数事件的统计规律，不适于预测将来单3.2简化分析法这类方法是以试验和土体反应计算分析为基础的，判别饱和砂土能否液化的方法。它之所以称为简化方法是因为它不能分析饱和砂土液化的整个发展过程和应力应变的变化
15、过程，只能给出最后的判别结果。简化分析方法中影响较大的主要有两种方法。一种是Seed(1971年)简化方法，另一种是Poulos(1985年)等提出的基于稳态线的液化估计 方法；Seed简化分析法是最早(1976年)提出来的自由场地的液化判别法，也是目前普遍接受的方法之一。其判别的主要步骤为：（1）算在给定的地面加速度下饱和砂土单元承受的地震剪应力。式中： d折减系数； 重度；G 重力加速度；amax 地面最大加速度； h 土层厚度；（2）试验确定饱和砂土单元发生液化所需要的剪应力。（3）比较上面两个剪应力的大小，从而判别砂土是否发生液化。对不规则的随机循环剪应力，可将之转化为等价的规则循环剪
16、应力，然后进行比较。Seed分析法简单明了，使用广泛，但确定比较粗略且不考虑孔隙水压力的发展水平：另一方面判别结果的正确与否依赖于试验结果的准确性。3.3数值分析法该类方法一般需要采用某种本构关系，并使用某一确定的数值分析方法，例如有限元法、有限差分法等。该方法可以考虑土与结构的动力相互作用，并能给出应力、应变、孔压、渗流以及变形发展的全过程。4液化土地基处理从工程应用的目的出发，抗液化措施有两类：一类是可液化土层全部或部分处理(加密或挖除换土)，或者是采用桩基础或深基础将建筑物荷载穿过可液化土层传到下面非液化土层上。这类方法比较彻底，但费用较贵，应视具体情况(如建筑物的需要性质和重量，可液化
17、土层的危害系数、厚度的位置深浅等)决定是否采用。用振冲法、强夯等加密可液化饱和砂层取得良好效果。另一类是不作地基处理，着重增加上部结构的整体刚度和均衡对称性以及加强基础的融化性和刚性，以提高建筑物抗均衡不均匀沉降的能力，减少地基液化可能造成的危害。震害调查表明，可液化土层直接位于基础底面以下，或是可液化土层同基础底面之间有非液化土层，两种情况大不相同。后种情况震害大减轻。因此如果靠近地表有一定厚度的非液化土层而建筑物荷载又不大的话，应尽量利用上面这层非液化土层作为持力层，采用浅基础方案。同样可以提高地面设计标高，利用填土增加作用于可液化土层的覆盖压力也是一种预防液化的有效的措施。选择合理的抗液
18、化措施十分重要，既要保证必要的安全度，又要防止造成浪费，应结合地基液化等级和建筑物具体情况全面综合考虑，可参照以往的工程经验，也可参照抗震设计规范中的有关规定进行。液化地基处理的基本原则就是提高土层密实度和改善排除孔隙水的条件，增大其透水性。从而提高其抗液化的能力，常用强夯和碎石桩的方法对液化土地基进行处治。处理液化土土地基的方法很多，本文在此只阐述强夯法，砂桩法，碎石桩法这三种处理液化土地基的地基处理方法。4.1强夯法液化土地基处理4.1.1强夯的作用机理强夯法通过重锤自由落下，在极短的时问内对土体施加一个巨大的冲击能量，这种冲击能又转化成各种波型(包括压缩波、剪切波和瑞利波)，使土体强制压
19、缩、振密、排水固结和预压变形，从而使土颗粒趋于更加稳固的状态，以达到地基加固的目的。4.1.2强夯法设计强夯加固处理砂土液化地基的主要参数有：加固深度及其范围、单位面积夯击能，夯击次数，夯点布置以及夯击遍数和间隙时间等。这些施工参数都应根据地基土的性质及工程技术的要求，通过试夯确定。1）加固深度及范围的确定(1)Menard计算法(1972)式中：D为强夯影响深度(m)；W,h分别为夯锤的重量(kN)和落距(m)。该公式比较粗糙，只考虑了锤重和落距对加固深度的影响，而对于地基土性质、不同深度的厚度、埋藏条件、地下水位以及其它强夯参数，如夯击遍数、锤底单位压力等均与加固深度有密切关系的参数则没有
20、考虑。但由于Menard公式形式简单，为广大工程人员所熟悉，因此在工程实践中此公式较为常用。影响强夯有效加固深度的因素除了夯击能量外，还有土的阻尼性质、夯锤的形状、锤底的单位压力、土骨架孔隙中存在的气体和空气、夯击后孔隙水排出的可能性、不同的土层厚度和埋藏顺序、夯击的次数。Menard公式仅考虑了锤重和落距的影响，计算的有效加固深度与实际工程相比，往往会出现较大的偏差。因此，不少学者根据自己的实践和研究，认为强夯实际的有效影响深度应是Menard公式计算深度乘以一个不大于1的折减系数K。一股K值随土中粘性含量的增大或含水量的增大而减小。不同学者提出的K值并不一致，这是由于试验场地的土层埋藏条件
21、、地下水位状况、锤底压力状况，夯击能量大小、夯击次数等不同造成的。因而，采用修正的Menard公式，也很难说，所得的计算值即为实际的有效影响深度。(2)JBillam计算法(1979)与Menard公式相比，该公式考虑了夯锤底面积和土体阻尼比对强夯加固深度的影响，而且量纲上避免了Menard公式的矛盾。Z强夯加固深度（m）M夯锤的质量（t）B夯锤的底面直径（m）K折减系数g重力加速度（m/s2）q土骨架阻力，一般取为0.100.16kN/m22）单点夯击能和有效加固深度单位夯击能是指单位面积上所施加的总夯击能。当单击夯击能满足有效加固深度的要求时，有效加固深度会在一定范围内随单位夯击能的增加而
22、增大。一般地，在相同条件下，细颗粒土的单位夯击能要双粗颗粒大些。在初步确定单位夯击能后，应通过试夯确定施工采用的单位夯击能。单位夯击能过大，不仅无助于提高加固效果，对饱和粘性土来说，强度反而会降低。单点夯击能锤重的落距可由拟加固土层的厚度及施工机具设备能力并结合本工程的实际情况。加固有效深度可以采用Menard强夯公式确定则：H= (WH/10)0.53）最佳夯击能理论上讲，最佳夯击能是指能使地基中出现的孔隙水压力达到土的覆盖压力时的夯击能。对于砂土地基，由于孔隙水压力的增加和消散过程很快，孔隙水压力不能随夯击能的增加而叠加，当孔隙水压力增量随夯击次数的增加而趋于稳定时，可以认为砂土能够接受的
23、能量已达到饱和状态。可根据最大孔隙水压力增量与夯击次数的关系来确定最佳夯击能。对于粘性土：孔隙水压力消散缓慢，孔隙水压力在一定范围内随夯击能的增大而叠加，因而可根据孔隙水压力的叠加值来确定最佳夯击能。由于孔隙水压沿深度分布是上大下小，而土的自重压力是上小而大，所以，强夯最佳夯击能应根据有效影响深度处的孔隙水压的变化情况而定，一般认为当孔隙水压满足下式或孔隙水压的变化趋于稳定时，就能产生径向裂隙和初始液化。uKs式中u为要求达到的加固深度处的孔隙水压力，K为土的侧压力洗漱，s为上覆土压力。5）夯点的布置和夯点间距夯点的布置应根据建筑的类型、地基土的性质以及工程要求的加固深度等因素确定。夯点布置的
24、合理与否将直接影响强夯的处理效果和施工费用。对于较大面积的强夯处理，夯击点一般按三角形或正方形插档法布置。另外，由于基础的应力扩散作用，强夯处理范围应大于基础范围。夯点间距应根据建筑结构类型、加固土层厚度及土质条件通过实验确定。对于细颗粒土，夯点间距不宜太小，主要是为了便于超静孔隙水压力的消散。另外若各夯击点之间的间距太小，在夯击时上部土体容易向侧向已经夯成的夯坑内挤出，成坑壁坍塌，从而影响加固效果。国内外的工程实践经验显示，第一遍夯击点的间距宜选59m，或取加固深度、或取夯锤直径或边长的二倍。，以后各边的夯击点间距可与第一遍夯击点间距相同，也可适当减小。6）夯击遍数强夯加固效果一般随夯击遍数
25、的增加而提高，但实际工程考虑经济效益，在满足加固效果的情况下，就尽可能采用较少的夯击遍数。夯击遍数应根据地基土性质以及加固深度确定。当地基土渗透系数低，含水量高时，需分34遍夯击，反之可分两遍夯击，最后以低能量满夯一遍，满夯的作用是加固表层土。4.1.2强夯施工工艺强夯处理，进行主、副夯和满夯3遍夯击。施工要点如下：1)清理场地，开挖盲沟，设集水井，设置垫层。垫层的作用主要是：支承强夯机械的行走；形成应力扩散层，利与夯击能的传播；利于表层水的排除；加大夯坑底与地下水位之间的距离，避免夯坑翻浆。实践证明，碎石或砂砾垫层比砂垫层作用明显。设置盲沟和集水井利于夯击过程中的排水，集水井沿纵向盲沟每隔5
26、0m设一口，井底比盲沟深50cm以上，碎石作滤料，纵向盲沟坡比不小于1，横向盲沟坡比不小于15。垫层在主、副夯时厚度为1m，满夯时2530cm。2)夯点布置夯点放样用石灰(或标桩)标明第一遍位置，并测量标高。夯点采用正方形布置。主、副夯1500、2000与3000 kN三种夯击能对应的间距为4m、45m、5m。3)夯击就位，进行第一遍夯击(主夯)夯机就位后，将夯锤按设计夯击能起吊至预定高度，脱钩下落，放下钓钩测量锤底倾斜度，当倾斜度大于300时，应将夯坑填平后再进行夯击。主夯夯击，每点夯击4锤。并做好详细记录。5液化地基处理的检测4.1.3强夯法加固液化土地基效果检测强夯法处理地基的质量检验主
27、要有标准贯人试验及复合地基瑞利波法(SASW)检测。瑞利波法(SASW)又称表面波频谱分析法，它是利用土层瞬间激振时产生频率丰富的瑞利波法，通过频谱分析来确定传播介质特性，检验加固效果。由于其浅层分辨率高，检测方便快捷可靠及费用较低等特点，特别适合大面积地基处理的评价。4.2砂桩加固液化土地基4.2.1砂桩加固机理砂桩在应用初期，主要用于松散砂土地基的处理。随着设计方法和计算理论的不断发展，在软弱粘性土中也开始使用砂桩。砂桩在砂性土地基中和粘性土地基中的加固机理有所不同。砂桩加固松散地基抗液化和改善地基力学性能的机理主要以下几方面：1)挤密作用采用冲击法或振动法下沉桩管并采用一次拔管法成桩，桩
28、管对周围砂层会产生很大的横向挤压力，砂层中体积与桩管体积相等的砂就挤向桩管周同的砂层，致使其密度增大，孔隙比减小。这个作用称为“挤密作用”。能起挤密作用的砂桩称为“挤密砂桩”，有效挤密范围可达34倍桩管直径，成桩后地面一般有不同程度的隆起。2)振密作用采用振动法向砂层中下沉管并采用逐步拔管法成桩时，下沉管过程中会对周围砂层起挤密作用，而逐步拔管成桩过程则对周围砂层起振密作用。成桩过程中能起振密作用的砂桩称为“振密砂桩”，有效振密范围可达6倍桩管直径左右，成桩后地面一般有不同程度的下降。3)预振作用砂土液化的特性除了与土的相对密度有关外，还与其振动应变历史有关。对于具有液化势的土体，由于碎石桩施
29、工中的强烈振动，使土体产生了较大的动应变，土体得到挤密，密度得到了增加。土体所产生这种预振，可大大改善地基土的抗液化性能，对增加砂土抗液化能力极为有利。4)减震作用对于可液化地基，经加固后，地震剪应力是由桩间土和碎石桩共同承担的。碎石桩的剪切模量比同截面桩间土的剪切，模量要大的多。因而地震力作用时，剪切力在桩上发生集中，从而相应使桩问土的剪应力减小，使地震烈度相应得到降低。5)排水减压作用砂桩在土层中形成了良好的人工竖向排水减压通道，起着排水砂井作用，使土层中的水向砂桩集中并且通过砂桩排走，大大缩短了土中的排水路径，加速了超孔隙水压力的消散，加快了地基土的排水固结。4.2.2砂桩的设计砂桩的直
30、径应根据其成桩方法、施工机械能力和置换律来综合确定。采用沉管法成桩时，桩的直径一股采用03O7m。我国常用的桩径为03O8m，国外常用的桩径为060.8m，最大可达2m。砂桩使用中、粗混和砂，砂的含泥量不大于5。在软弱粘性土中，可以使用砂和角砾的混和料。1）桩长及加固范围砂桩长度的确定主要取决于加固土层的厚度、软弱土层的性能和工程要求，要通过计算确定。一般不超过12m，但一般也不宜短于4m，其范围多在820m之间。建筑抗震设计规范(GB500112001)中规定利用振冲或挤密砂桩用于处理易振动液化的松散砂土时，砂桩的长度要达到可能发生液化的土层底部。砂桩的加固范围应根据建筑物的重要性和场地条件
31、来确定。由于基础的压力扩散作用，此外考虑到外围的23排桩挤密效果较差，因此，应在外围加宽一定砂桩的加固范围。原地基土越松散应加宽越多。对于可液化地基，在基础外缘扩大宽度不应小于可液化土层厚度的12，并不小于5m。2）桩距的计算振动挤密施工砂桩，场地不仅受到挤密作用，还要受振密作用。振密作用的大小与桩距有关，其它条件相同时，振密变形随着桩距的减小而减小，因此，不能简单地认为桩距越小桩周土的致密效果就越好；盲目的缩小桩距会导致施工困难，工程造价提高。不过桩距也不宜过大，建筑地基处理技术规范(JGJ792002)建议对粉土和砂土地基桩间距不宜大于砂石桩直径的45倍，一般控制在4倍的桩径范围内。在条件
32、许可的情况下，宜通过现场试验确定桩距。三角形布置桩正方形布桩式中：d为砂桩直径，z为单位长度内的振密变形，eo,e1分别为天然土孔隙比和要求的土孔隙比。4.2.3砂桩的施工砂桩施工标高一般应高出地面标高1-2m。如果砂桩施工后的地基表层1-2m进行适当处理，砂桩施工可以从基础底面标高开始。在砂质土中施工时，先施工外围的桩，后施工隔行的桩。如最后几行桩下沉桩管有困难时，可适当增大桩距。施工时，砂的含水量对砂桩质量影响较大，施工时应根据成桩方法规定砂的含水量：采用单管冲击法或振动法一次打拔管成桩或重复压拔管成桩时，采用饱和砂；采用双管冲击法或单管振动法重复压拔管成桩时，应采用含水量为79的砂；在饱
33、和土中施工时，也可采用天然湿度的砂或干砂。成桩方法可根据场地土质条件适宜选用。目前国内外常用的成桩方法：1)振动成桩法使用振动打桩机将桩管沉入土层中，其成桩工艺可分为一次拔管法、逐步拔管法和重复压拔管法。2)冲击成桩法使用蒸汽或柴油打桩机将桩管打入土层中。其成桩工艺可分为单管法(图43)和双管法。地基为砂土时，应选用振动成桩法，成桩工艺可选用逐步拔管法或重复压拔管法；地基为粘性土时，可选用冲击成桩法，也可选用振动成桩法，成桩工艺可选用双管法或振动式重复压拔管法。4.2.4砂桩加固液化土地基的效果检验 桩处理高速公路液化砂土地基后主要的检验内容有灌砂量检验和地基抗振加固效果检验。灌砂量应根据实际
34、用砂量与计算体积之比来检验；对于地基的抗振加固效果，建议采用标准贯入法进行检验。4.3振冲碎石桩处理液化土地基4.3.1振冲碎石桩的原理振冲碎石桩是依靠振冲器的强力振动使液化土颗粒重新排列，振动密实，另一方面依靠振冲器的水平振动力，在加碎石填料的情况下，还通过碎石使土层挤压密实；碎石桩与桩间土体形成复合桩，从而提高地基承载力。碎石桩也提供了纵向排水通道，利于土层排水固结。对于具有液化势的土体，由于碎石桩施工中的强烈振动，使土体产生了较大的动应变，土体得到挤密，密度得到了增加。这种预振，可大大改善地基土的抗液化性能。4.3.2振冲碎石桩地基设计碎石桩的布置范围应根据建筑物的重要性及基础类型和场地
35、条件确定。通常情况下都大于基地面积。对于液化地基在基础外缘宜扩大到24排桩，且不小于可液化土层深度的二分之一，并不小于5m。桩的布置形式可采用正三角形和正方形，但三角形布置挤密效果更好，对可液化场地宜采用正三角形布置。1)桩长的确定碎石桩桩长应根据土层的性能、厚度、埋藏深度及工程要求确定。处理液化地层时，应处理至液化深度下界。并且有效桩长(刨去顶部80cm长的不密实桩身部分的长度)不小于4m和810倍桩径的较大值；当可液化土层较厚时，处理深度应按建筑抗震设计规范(GBJll89)的有关规定执行。2)桩径碎石桩的直径应根据工程要求、地基土质情况和成桩设备等因素确定。干振碎石桩的桩径一般为0.40
36、.7m。3)桩间距碎石桩的桩间距应视砂土的颗粒组成，地下水位情况，加固的密实度要求、振冲器或振动打桩机的功率而定。干振碎石桩，桩间距宜控制在90150cm，或3倍左右的桩径。4)填料桩体材料可以就地取材，一般使用中、粗混合砂、碎石、卵石、砂砾石等，含泥量不大于5。碎石桩桩体材料的容许最大粒径与振冲器的外径和功率有关，一般不大于8cm，对碎石，常用的粒径为25cm。填料要求具有一定的颗粒级配，颗粒级配好，则桩体的密实性高，振密速度快。可以采用“适宜数”判别填料级配的合适程度。5)垫层碎石桩施工结束后，桩顶部约051.0m范围内，由于该处地基土的上覆压力小。施工时桩体的密实度很难达到要求，必须进行
37、处理。6)单桩碎石灌入量单桩碎石灌入量算：q=khAp考虑到碎石桩沿深度不会完全均匀，同时实践证明碎石桩挤密程度较高时地面有隆起，另外，旖工中还会有所损失等，因而实际设计灌石量要比上面计算的灌石量大一些。根据地层及施工条件的不同，增加量均为计算量的1520。4.3.3振冲碎石桩施工平整场地-检测原地基液化指数测量原地面标高挖临时排水沟及沉淀池碎石等材料到位碎石桩点布置定位机械到位振冲碎石桩点安装护筒按要求从路基两侧向中心进行打桩测量振冲器下降速率成孔检查加注碎石填料振冲器上提-重复加料至地面高程关闭振冲器和水泵停机移位平整场地碾压处理测量地面标高时间间隔后测地基处理后的液化指数验收评定4.3.
38、4振冲碎石桩地基处理效果检验碎石桩检测：标准贯入法试验(SPT)是用质量为635kg的穿心锤，以76cm落距，将一定规格的标准贯入器打人士中15cm，再打30cm，后30cm的锤击数即为标准贯入的指标N。一般设计要求N6358击，检查频率为3 点5000m2，且不少于3点。5结语除了以上所阐述的典型的液化土地基处理方法，还要其他多种方法用于处理液化土地基。本文只阐述了一些典型的方法，处理液化土地基有时候某一种方法并不能达到预想的效果，通常可以采用多种方法共同处理液化土地基。比如可以通过压浆法，排水固结法加固地基，然后采用碎石桩地基处理会得到很好的效果。在遇到大型，很重要的工程时，液化土地基的处
39、理不仅需要采用多种方法，而且还可以考虑从建筑结构上改进，这样在既有地基处理又有结构改进的情况下，这些工程的安全性能够得到很好的保障。6参考文献1 中华人民共和国行业标准. 建筑地基处理规范(JaJ792002). 北京: 人民交通出版社, 20032 地基处理手册编委会地基处理手册M北京：中目建筑工业出版社，19883何广讷振冲碎石桩复合地基M北京：人民交通出版社，20014刘聪和. 高速公路砂土液化处理技术研究D. 武汉：华中科技大学,2005.5 赵如意. 碎石桩加固高速铁路液化土地基振动台试验研究D. 成都：西南交通大学,2006.6 孟庆娟. 饱和砂土振动液化过程中桩的响应试验与数值模
40、拟研究D. 天津：天津大学,2009.7 李祚华. 场地土液化引起的地下管线的上浮反应研究D. 北京：中国地震局工程力学研究所,2004.8赵成刚饱和砂土液化与稳态强度J土木工程学报， 20019于书翰高速公路地基砂土液化判别和地基液化处理方法J西安公路交通大学学报，200010盛崇文。软土地基用碎石桩加固后的极限承载力计算J水利水运科学研究，198011尤昌龙杨振茂砂土液化危害厦地基灶理方法探讨J世界地震工程，200212金韬等饱和砂土液化判别方法问题浅析J工程地质学报，200013Seed，HBStabilization of Potentially Liquefiable Sand de
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