關于地基土液化形成的原因及抗液化措施合理選擇

■周國華 ■深圳市國際印象建筑設計有限公司海南分公司，海南 ?？?570105

在當下的施工條件下，不可避免的需要在飽和砂石與粉質化的土壤上筑建地基。而在此種地基條件下由于地質震動、歪理壓迫等因素使得地下水的靜態水壓上升，或者飽和砂石在一定的壓力反復作用下，產生部分的流動性。此種流動性在穩固特點層面有一定的液態特征。這也是行業內稱之為土壤液化的根本因素。在產生這樣的液化的背景下，地基將全部或者部分喪失支撐功能，進而使得其上的建筑產生諸如沉降、傾斜、斷裂等不良現象，甚至出現傾覆、倒塌等嚴重安全事故，極大的影響了建筑的使用壽命與使用安全。

上述的問題其產生的根本因素在于地基土的土壤特性。從理論層面來講，此種現象是一種必然的物理規律，不可逆轉。而在實際的施工過程中大部分施工企業通過深挖、客土等方式來對此種現象的產生進行有效的規避與降低。而在現有的施工方案中對于不同的土壤條件的施工細分還不是很明確，這也進一步推升了施工過程中的不遵從現象。在本文后續的研究過程中從其產生的條件與原因為入手點，對具體的對策選擇與方法進行必要的總結。希望通過本文的研究能夠為后續具體的施工與措施的選取提供理論依據。

1 地基土液化形成的原因及其條件

地基土液化的形成從其根本原因的角度來分類可以分為客觀條件與主觀條件等兩個部分。具體如下:

(1)地基土液化形成的客觀條件。所謂的客觀條件是當地地基土的實際物理特性。此種物理特性決定了在一定的條件下地基土壤會存在液化的情況，則是由于其根本屬性所決定的。從其原因角度來分析主要分為如下幾個方面:①地基土液化與地基土土壤條件有直接的關系。根據現有的研究調查，在飽和土壤情況下砂石的平均粒徑小于0.1mm下容易產生土壤液化。這樣的情況主要是由于此粒徑范圍內的沙粒在反復震動的情況下容易產生位移，其沙粒之間的靜摩擦系數相對較小，外部壓力承載力有限。②砂土的相對密度也是造成土壤液化的根本原因之一。在沙土的相對密度低于70%時，每降低1%的相對密度，其液化的可能性增加2%左右。這是由于在正常條件下，土壤受到外力重壓時，會產生一種靜摩擦與內聚力。此種內聚力容易使得土壤產生壓實效應，進而增加土壤的緊實程度。而當其相對密度較低時，砂石其他土壤結構之間會產生一定的空間，使得流動性增加;內聚力在同質化土壤結構中表現的更為明顯。而當砂土相對密度較高時，此種流動性能夠有效的降低。③地質變動是土壤液化產生的根本動力。在正常情況下，土壤液化并不會產生。而通過地質變動所產生的反復震動能夠進一步使得土壤結構松散，進而促使土壤液化現象的產生。此方面的相關規定在我國《建筑抗震設計規范》中有明確的規范與要求。而此種震動則多以多次低級的震動為貢獻度最大。在這樣的情況下，我們在進行地基施工工藝選擇時對當地的地質動態檢測以及地質活動檔案的參考顯得尤為重要。

(2)地基土液化形成的主觀條件。所謂的主觀條件則是指在人為擾動的情況下，地基土所產生的液化可能性增加。此類因素所造成了地基土壤液化可以通過必要的手段來進行有效的規避。而在實際的施工過程中很多施工單位并不能針對具體的地質條件來進行合規的決策，這也在一定程度上增加了地基土壤液化的可能性。具體可以分為如下幾個方面:①地基施工的不遵從。在地基施工的過程中應該根據施工位點的地質條件與地質運動檔案來進行具體的施工規劃。而目前，大部分施工單位僅根據開放方面所提供的地質條件報告，與過往的施工經驗來進行施工處理。此種施工方式勢必造成一定程度上的地基施工不遵從。如地基深度、地基客土填埋、夯實、地基基層狀體與內嵌壓力監控等方面存在很大的不足。這樣的地基施工不僅不能夠降低土壤液化的可能性，更有可能由于施工擾動等內容對地基土壤的本來形狀造成影響。②地質條件的不準確。在地質條件的調查過程中震動系數的活動存在很大的不準確現象。此種不準確主要表現為根據我國相關的標準，對建筑抗震等級進行構建。而對于抗震等級之下的震動、季節交替等長效影響的判斷與估計不足。這樣的情況下沒有辦法對土壤變化情況尤其是土壤液化可能進行分析與規避。這也是部分建筑只有在出現問題的情況下才能夠發現地質震動原因。③人為擾動過大。部分地質條件的適建標準是不同的。而開發商與建筑單位往往為了經濟效益而忽視此種方面的合規性。進而采用了不恰當的施工方式與施工規劃對原本的土壤條件造成了更大范圍的影響。如礦區多震動條件下適建樓層不超過6層，而部分地段在開發過程中往往超過此種標準。

2 地基土抗液化措施

根據上述的研究我們能夠發現其產生土壤液化的原因是多種多樣的。而在實際的施工過程中為了避免此類現象對建筑造成的影響我們可以從如下幾個方面入手:

(1)有效的消除地基土壤液化措施。在施工的過程中通過必要的手段能夠有效的消除地基土壤液化現象的產生。具體可以分為如下方式:①樁基穿透;采用樁基穿透的方式在地基基礎上將地基引申到巖石層，此種做法一方面通過狀體的作用來分擔地基的承載力;另一方面也可以通過樁基的施工對周圍土壤產生壓實效應，增加砂石的相對密度。②土壤加密。在施工的過程中采用客土、夯實等方式來增加土壤中砂石的相對密度，其施工標準以地基的1.5倍層面相對密度70%以上為標準。③全面客土，在施工過程中對于可能產生液化的土壤進行全面挖掘，全面客土的方式來規避后續可能產生的土壤液化問題。

(2)有效的降低地基土壤液化措施。上述的方式多適用于建筑的首次施工。而對于已經構建的建筑如果存在地基土壤液化現象的情況下，我們可以采用適當的方式來降低一定的土壤液化影響，并防止土壤液化現象的進一步擴大。在具體的措施方面可以分為如下幾個方面:①周邊加樁夯實法。在存在此種現象的建筑周邊通過加樁的方式來進行土壤加固。在具體的施工層面可以采用引孔下樁的方式來進行。利用下樁過程中的排土壓來對地基土壤提供橫向外力，在這樣的情況下不僅能夠增加地基土壤的相對密度，還能夠在一定程度上降低地基土壤的可移動性，進而有效的緩解土壤液化現象的產生。采用夯實的方式對周邊土壤進行加固也能夠產生類似的效果。②調整高度－面積比。增加建筑的投影面積，利用此種方式能有效的增加建筑的地基面積，提高地基土壤的承載面積。同時，由于投影面積的增加也能夠有效的降低建筑對土壤的壓強。使得土壤液化現象得到緩解甚至消除。③沖壓碎石。在土壤存在液化的條件下，向地基中沖壓碎石或者水泥粉末等方式能夠有效的增加地基的固話程度，降低砂石的相對密度，進而使得其液化現象得到改善。

［1］李華明.高速鐵路飽和粉土液化地基抗震加固試驗研究［D］.西南交通大學，2012.

［2］劉雙.樁基處理地基土液化設計要點分析與工程應用［J］.中國市政工程，2013，05：66 －69+106 －107.

［3］袁啟旺.基于模糊理論的地基液化評價研究［D］.河海大學，2007.