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换填垫层法处理液化地基

摘要郯庐断裂带是HYPERLINK"http://baike.baidu.com/view/29541.htm"\t"_blank"我国东部大陆上的一条北东向的HYPERLINK"http://baike.baidu.com/view/2476489.htm"\t"_blank"主干断裂带，贯穿中国东部不同大地构造单元，该地震带影响范围广泛，周围分布有较厚的松散液化砂土和粉土。本文对位于该地震带中段的江苏省宿迁市洋河镇的某产业园的液化土地基处理方案进行综合比对，最终采取了换填垫层法进行处理，对处理后的效果通过载荷试验、标准贯入试验及动力触探进行测试，证明该法解决该地区松散液化地基效果显著。

关键词液化地基；地基处理；标准贯入试验；抗液化措施；换填垫层法

一、工程概况及地质条件
本工程拟建场地位于郯庐断裂带影响范围内的江苏省宿迁市，场地上部地层属黄河冲积平原地貌单元，自上而下分为六个工程地质层及两个亚层，分层描述如下：
层素填土：局部为松软状耕土，下部以软塑状粘性土为主含少量碎石块等建筑垃圾，厚度为0.30～1.80m。
层粉土：呈稍密状态，很湿，切面无光泽，摇震反应迅速，干强度低，韧性低，厚度为0.90～2.90m，承载力特征值85kPa。
—1层淤泥质粉质粘土：流塑、无摇震反应，干强度中等，韧性中等，夹杂淤泥质粉土，厚度为0.00～8.40m，承载力特征值70kPa。
层粉土：呈稍密状态，很湿，切面无光泽，摇震反应迅速，干强度低，韧性低，厚度为2.10～5.10m，承载力特征值110kPa。
层粉土：稍密至中密状态，很湿，切面无光泽，摇震反应迅速，干强度低，韧性低，厚度为1.60～3.80m，承载力特征值140kPa。
—1层粉土：稍密至中密状态，很湿，切面无光泽，摇震反应迅速，干强度低，韧性低，厚度为0.00～2.10m，承载力特征值140kPa。
层淤泥质粉质粘土：流塑、无摇震反应，干强度中等，韧性中等，夹杂淤泥质粉土，厚度为1.50～3.50m，承载力特征值70kPa。
层含砂姜粘土：硬至可塑状态，切面有光泽，无摇震反应，干强度高，韧性高，夹有大量砂姜石，厚度大于8.70m，承载力特征值280kPa。
拟建场地浅层潜水主要赋存予eq\o\ac(○,1)～eq\o\ac(○,4)层土层中，其稳定水位埋深约为0.60～1.00m，地下水对钢筋混凝土结构有微腐蚀性，场地为中软场地土，根据三孔土层波速测试得到等效剪切波速范围为184.3m/s、172.4m/s及181.7m/s，确定场地类别为Ⅲ类，特征周期值可取0.45S。根据宿迁市地方条文规定，宿迁市抗震设防烈度为8度，宿迁市洋河镇可按抗震设防烈度7.5度进行抗震设计，设计基本地震加速度为0.15g（第二组）。该场地覆盖层厚度大于80米，根据抗震规范第4.1.7规定可忽略发震断层错动对地面建筑的影响。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），采用标准贯入试验按公式
Ncr=N0βln0.6ds+1.5-0.1dw3ρc（式1-1）
判别饱和土标准贯入锤击数小于或者等于液化判别标准贯入锤击数临界值，根据判别结果，可初步判定eq\o\ac(○,2)层粉土、eq\o\ac(○,3)层粉土、eq\o\ac(○,4)层粉土及eq\o\ac(○,5)-1层粉土为可液化土层。土工实验计算结果得到三孔的液化指数为14.94,16.51及17.09，根据表1.1可综合判定地基液化等级为中等液化。
表1.1液化等级与液化指数的对应关系
液化等级轻微中等严重液化指数IlE0＜IlE≤66＜IlE≤18IlE＞18

二、地基处理方案比较和选取
该项目单体均基本为三～四层框架结构，抗震设防类别为丙类建筑，依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）采用的抗液化措施为基础和上部结构处理并采取相应的构造措施。可综合采用以下措施：
选择合适的基础埋置深度；
调整基础底面积，减少基础偏心；
加强基础的整体性和刚度，如采用箱基、筏基或钢筋混凝土交叉条形基础，加设基础圈梁等；
减轻荷载，增强上部结构整体刚度和均匀对称性，合理设置沉降缝，避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等。
根据场地的工程地质条件，对以下几种常用消除地基液化的处理方案在技术经济上进行分析、比较：
桩基础，桩尖持力层可选择第eq\o\ac(○,6)层含砂姜粘土层，使用桩基础优点是处理液化效果明显，且承载力高，能满足设计要求。缺点是如若采用预制桩沉桩时会产生挤土效应并导致孔隙水压力继续升高，如若采用钻孔灌注桩，施工周期长，桩身质量难以保障且需要将泥浆外运。综合考虑对于三层框架结构，成本较高，故不采用此法处理。

强夯法，采用强夯法优点是设备