岩土工程勘察中的土体液化判别及处理措施

王 巍

（天津华勘集团有限公司，天津 300181）

0 前言

岩土勘察工程中经常会遇到不良岩土层问题，无法保证地基的承载力，甚至还会导致地基失效，严重影响了后续的施工质量。对此，施工企业应合理判别土体液化，并保证采用合理经济的处理措施，降低工程造价，保证施工质量。

1 土体液化的影响因素及危害

土体液化与多种因素存在关联，具体包括以下几个方面。一是地质年代，长期固结的土体密实度较大，形成胶结紧密的结构，不易发生液化问题。反之，新土体则较易发生液化问题。二是土体颗粒含量，土体颗粒越细越容易出现液化问题，且黏性颗粒含量越少则越容易发生液化问题。三是地下水位的影响，地下水位越高则越容易出现土体液化问题。四是地震强度与持续时间，地震持续时间越长，强度越大则越容易出现液化问题。五是土层的埋深，埋深越大，土体的覆盖压力越大，越不容易发生液化问题。土体发生液化后会严重影响地面与地面建筑物，对地面的危害包括沉陷、喷水等方面，且还会导致地表建筑物出现下沉、倾斜等问题，丧失原有功能，失去承载力。

2 岩层土体液化的处理措施

2.1 地基处理

应力属于直接影响土体液化程度的因素，对此在预防土体液化时应大幅度减小应力，采用振动加密、排水降压等方法。同时，采用振动加密措施不但可以增加土体的密度，还可以最大程度的减小建筑物的沉降量，采用一种加固措施便可以获得多重效果。且采用排水降压措施时，当完全排出土体内的水分时，土体只有在处于失重状态下才会发生液化。在提高土体抗液化能力方面，施工企业可以采用注浆、强夯等方法，通过强夯给予土体强大的冲击力，使得土层压缩空隙，局部液化土体，并在夯击点周围产生裂隙，形成排水通道，在逸出气体与水分的基础上，提高地基的承载力。同时，采用注浆加固方法也可以利用压降泵均匀将灌浆注入土层中，通过填充与渗透方式排除岩石裂隙与土颗粒间的水分与气体，保证岩土胶结为一个整体，形成稳定性良好且压缩性低的新岩土体，达到加固地基的效果。

2.2 基础选型

土体在原有液化的基础上若选择桩基建筑类型，则当桩端深入至稳定土层的液化深度时，应根据实际情况计算液化土层的桩基础深度，判断土层的液化特性，将其折减或者全部扣除。对于液化指数较低的场地，则可以选择浅基础，并根据实际施工情况适当调整基底面积，最大程度的减小荷载偏心，保证良好的刚性基础形式。

2.3 防范措施

在震动荷载的作用下，土体中的孔隙水与土粒会相互传递，这便是土粒的发展阶段，且在外界环境的影响下，饱和土也会出现液化问题，此时土体的结构遭到破坏，且出现移动情况，逐步趋于压密。对此，当土层遭受震动作用后，原来结构不容易因震动而遭到破坏，但会在自身结构的影响下逐步松涨，膨胀空间会出现孔隙水，并向下移动，土粒持续上涨，导致液化。当振动力较弱时，不会破坏土体的基本结构，孔压也不会升高，土体强度基本保持不变，但当动荷载大于临界值时，则会升高孔压，增大变形范围。对此，应在以下两个方面有效防范土体液化。一方面，避免将未加固的可液化土层作为天然地基的持力层，施工人员应结合建筑物的基本类型与液化等级选择合理的抗液化措施，比如可以全部清除地基液化，或者利用桩基进行深层处理，或者挖除所有的可液化土层。另一方面，若挖除液化地基后，还应实施加固措施，通过振冲加密与挤密砂桩等技术加密提高砂土的整体密实度。

3 工程案例分析

3.1 工程概况

某企业厂房高度为11.7m，属于框架结构，拟建场区的抗震防烈度为8 度，设计地震分组为第一组，近3-5年地下水文高度为17m 左右，埋深约为1m。通过测定地层情况，发现其存在粉质黏土、细砂等成分。

3.2 地基土体液化判别

本工程大多地层属于细砂土，工作人员应及时判别砂土层液化情况，完成初判。根据《建筑抗震设计规范》等初步判别土体液化情况。本区地层为新近系与第四系，地震烈度为8 度，通过检测可知地下水位埋深为2.9-4.2m，初步判定为出现土体液化问题，还应进一步判别液化情况，并划分液化等级。根据现场获得的原位数据及勘察工程的土体液化判别方法，利用标准贯入试验判定砂土层的液化情况。根据《建筑抗震设计规范》，在判别地表以下20m 内的土层液化情况时，当实测未修正的标贯击数不大于计算出的标贯锤击临界值时，则可以判别为液化土层。通过计算可知，本工程土层均为液化土，则等级为严重。在判别等级时应将每个钻孔的各个标准贯入试验点深度值带入公式中，计算出液化判别标贯试验的锤击数临界值，与实际标贯值进行对比分析，计算液化指数，得出单点液化指数，之后将各个判别点的单点液化指数相加求和，得出单孔液化指数，通过与标准数值对比，判别单孔的液化等级。。

分析可知，本工程每一个单点的液化指数均为非零值，可以被判别为液化层。同时细砂层7 个试验点的液化指数中有6 个为非零值，也可以被判别为液化层。分析单孔液化指数可知，四个钻孔均为液化，且为严重液化。

3.3 地基土液化判定

施工人员根据场地地层的基本情况，进行标贯试验判定，在结合地震烈度为8度的基础上，拟建场地粉砂-细砂层，且其为液化层，属于严重液化。此建设场地属于对建筑抗震不利地段，在未经处理时不可以作为天然地基持力层。

3.4 液化处理措施

分析勘察报告可知，本工程场地粉砂-细砂属于严重液化层，应根据规范消除液化沉陷，且地基持力层承载力标准值为70kPa，而复合地基承载力标准值不得低于250kPa，地基没有达到设计标准。对此，本次工程不但需要消除土体液化，还应进一步提高地基的承载力。结合场地的实际施工情况，应采用多种液化处理措施，综合使用碎石桩与CFG 桩，两者均可以在一定程度上提高地基的承载力，并消除土体液化问题，联合使用可以获得事半功倍的效果，且为企业节省较多的经济成本，缩短工程周期。

实际施工过程中，碎石桩桩径为0mm，桩长为10m，有效桩长为8m，桩间距为1.5m，期间采用柱锤夯碎石桩液化处理措施，保证达到细砂层。而CFG 桩桩径为410mm，有效桩长度为14.5m，桩间距为1.8m，在碎石桩中心布置CFG 桩。

3.5 处理效果

经过检测，处理后地基承载力可以达到273kpa，地基基础沉降为17mm，满足基本的设计标准，消除了地基液化问题。

4 结束语

岩土工程勘察期间应充分重视土体液化的判别工作，掌握土体液化的基本类型，在结合施工建筑物特点、水文地质环境以及地层层间关系的基础上，制定合理的处理方案。比如浅层液化土可以采用换土垫层、排渗法、强夯法以及爆炸振密法等进行处理，对于深层液化土则可以采用灌浆胶结、振冲碎石桩以及沉管机密挤密碎石桩等方法，有效避免液化土的不利影响。实际施工过程中，企业可以综合采用多种治理方法，以达到更好的处理效果，提高施工质量水平。