五種液化地基的處理措施


導讀:

產生液化的場地往往比同一震中距范圍內未發生液化場地的宏觀烈度要低些。理論上,地震剪切波在液化土層中受阻(流體不能傳遞剪力),使傳至地面上的地震波相應地衰減,從建筑物振動破壞的角度看,這對建筑耐震有利。但更廣泛的液化震害表明,地基土液化失效對建筑的破壞更嚴重,因此不能因為液化土存在所謂的“減震”作用而認為液化對建筑抗震有利。


液化場地應優先進行地基處理,使建筑及周邊一定范圍內的土體密實。具體可根據場地和建筑物特征,選擇下面幾種方法之一。

(1)振沖法

振沖法創始于20世

紀30年代的德國,迄今已為許多國家所采用,它對提高飽和粉、細砂土抗液化能力效果較佳,可使砂土的Dr增加到0.80。


振沖法對不同性質的土層分別具有置換、擠密和振動密實等作用。對黏性土主要起到置換作用,對中細砂和粉土除置換作用外還有振實擠密作用。在以上各種土中施工都要在振沖孔內加填碎石(或卵石等)回填料,制成密實的振沖樁,而樁間土則受到不同程度的擠密和振密,同時回填料形成礫石滲井,可使砂層振密且迅速將水排走,以消散砂層中發展的孔隙水壓力,從而更利于消除土層的液化。


振沖法主要設備是特制的振沖器,前端能進行高壓噴水,使噴口附近的砂土急劇液化。振沖器借自重和振動力沉入砂層,在沉入過程中把浮動的砂擠向四周并予以振密。待振沖器沉到設計深度后,關閉下噴口而打開上噴口,同時向孔內回填礫石、卵石、碎石料,然后,逐步提升振沖器,將填料和四周砂層振密。

(2)擠密碎石樁法

擠密碎石樁法又稱砂石樁法,為碎石樁、砂樁和砂石樁的總稱,是指采用振動、沖擊或水沖等方式在軟弱地基中成孔后,再將砂或碎石擠壓入已成的孔中,形成大直徑的砂石所構成的密實樁體。處理深度不應小于4m,同時應穿過液化土層。

(3)強夯法

強夯法又名動力固結法或動力壓實法。這種方法是反復將夯錘(質量一般為10~40t)提到一定高度使其自由落下(落距一般為10~40m),給地基以沖擊和振動能量,從而提高地基的承載力并降低其壓縮性,改善地基性能。由于強夯法具有加固效果顯著、適用土類廣、設備簡單、施工方便、節省勞力、施工期短、節約材料、施工文明和施工費用低等優點,我國自20世紀70年代引進此法后迅速在全國推廣應用。


夯擊點一般按正方形網格布置,其間距通常為5一15m。夯l一8遍,第一遍夯擊點的間距最大,隨后幾遍有所減小,最后一遍用低能量搭夯,兩遍之間的間歇時間取決于孔隙水壓力的消散速率。在一遍夯擊結束之后,要通過孔隙水壓力觀測,了解孔壓消散的情況,從而確定合適的間距、時間。如果孔壓上升到接近土體自重時,應立即停止夯擊,因為此時土層已不可能更緊密了。強夯法的加固深度可達10m以上。強夯一遍,可使5—12m厚的沖積層沉降15-50cm.


強夯法施工方便,適用范圍廣而效果好、速度快、費用低,但噪音擾民,在空曠的場地較為實用。 

(4)板樁圍封法

在建筑物四周可能液化的砂層內用板樁圍封,并結合密實回填土的封堵作用,可大大減少地基中砂土液化的可能性。

(5)換填壓實土與增加非液化覆土重量

當地表或基礎下液化土厚度為3~5m時,可采用換填壓實的辦法,較為經濟實用。當全部換填較為困難時,可以驗算壓實填土厚度能否使飽和砂層頂面有效壓重大于可能產生液化的臨界壓重。如果壓實填土重量足夠,那么也可不用全部換填。


上述處理地基液化的措施均是通過擠密土體、加速排水的措施消除液化的。某些地基處理方法不能消除液化,如剛性樁復合地基(即CFG樁)。



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