共振法處理液化地基技術在鹽豐高速公路的應用

摘 要：共振法處理液化土是一種新型的處理液化地基的方法，根據鹽豐高速公路上的應用實踐，表明共振法在處理純液化土地基上具有造價低，施工便捷，處理效果可靠等優點，具有很大的工程應用前景。

關鍵詞：液化地基；共振法；高速公路

引言

鹽淮高速公路鹽城至大豐段（鹽豐高速）是江蘇省“五縱九橫五聯”高速公路網規劃中“橫二”豐（沛）縣至大豐高速公路的重要組成部分，位于江蘇省鹽城市，東接大豐港，西與S18鹽淮高速公路、G15沈海高速公路銜接，路線全長36.591公里。項目的建設對策應沿海開發戰略，提升港口集疏運條件，服務大豐港城發展，進一步完善區域高速公路網絡，促進沿線區域經濟社會發展等均具有十分重要的意義。

根據《鹽淮高速公路大豐至鹽城段工程場地地震安全性評價報告》：線路所在區設計基本地震加速度值為0.20g，抗震設防烈度Ⅷ度，地震分組為第一組。因此需對場址區20m以淺全新統砂性土進行液化判別。

項目區20m以淺主要分布的全新統砂性土層為1-2c及1-3層粉土，按相關規范原則判別：1-2c及1-3層粉土整體具輕微～中等液化潛勢，全孔液化指數Ile=0.11～17.93。其中中等液化里程段落為K1+000～K1+090、K2+400～K2+950、K3+600～K4+800、K5+100～K6+200、K6+500～K7+350、K8+600～K8+940、K11+200～K11+530段。

傳統的液化土處理方法主要有碎石樁、水泥攪拌樁，項目區石料匱乏，而本項目液化土范圍廣，處理段落長，采用碎石樁或水泥攪拌樁處理工程費用較高。

1 共振法簡介

共振密實法是國外上世紀末發展起來的一項新的可液化地基處理方法，該方法使用類似沉管灌注樁的施工機械，將中間開孔的扁平狀桿件在固定于其頂部的振動器的作用下以振動方式沉入土中，調整振動器的頻率來達到土-振動桿系統的共振頻率來實現土體密實。在共振狀態下，使周圍土層獲得最佳的能量傳遞從而起到加固作用。

根據共振法的特性，共振法主要適用于處理無軟土分布的中等液化路段，為避免施工期振動的影響，一般要求周邊無重要構造物或房屋。與擠密碎石樁法不同，該方法無需砂石骨料置換土體，僅靠貫入過程的振動，使土顆粒重新排序達到致密狀態。其施工簡單方便、加固效果顯著、工程造價低，在國外得到廣泛應用。

2 設計方案和技術經濟比較

根據共振法的特性，本項目適宜采用共振法處理的段落主要有海堤復河大橋、規劃河中橋、規劃路中橋、中心河大橋的橋頭段。共振法設計布點采用梅花形布置，根據共振時加固影響范圍測算，本項目共振點處理間距1.8m，處理深度至液化土分布范圍，設計處理深度9～13m，一般處理段落長度為50m左右。

共振法處理后地基有較明顯的沉降，因此相對于碎石樁和攪拌樁處理方案增加一定的沉降補償土方，經測算，共振法具有非常明顯的經濟優勢，本項目采用共振法處理的路段總長為347米，采用共振法在處理總費用約379.1萬，但如果相同路段采用碎石樁或水泥攪拌樁處理，工程費用將達到1383.7萬和608.3萬元，較共振法處理增加1004.6萬和229.2萬元，具有非常明顯的經濟優勢。

3 施工控制

測量放樣布設施工點位，起重機懸吊十字振動翼到指定區域，并對樁位點進行對中。機械就位時考慮“退打”方向，以便機械進出。調整振動錘的頻率，啟動振動錘，使十字振動翼向下振動，振動下沉時注意十字振動翼的垂直度，施工采用的是履帶吊設備，現場施工人員要及時觀察振動翼的垂直度，操作人員要緩慢放松鋼絲繩。十字振動翼的下沉速度控制在1.2m/min以內，達到設計深度然后邊振邊提直至原地面，提升速度控制在2.5m/min以內。

由于施工中的出水現象，采用水泵排水和人工排水相結合的方法進行排水。在場地的分區線上開挖排水溝并在中間分區線交叉處設置積水坑，將積水由排水溝匯集到積水坑，再用水泵將水排出到場地外合理的排水通道。

施工過程應檢查振動頻率、密實點位置和間距、振動密實深度、單點振密時間等參數，同時檢查排水情況和是否及時排水。

4 效果評價

共振法施工后，應由具有資格的單位依據《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》（GB50202-2002）、《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）、《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）進行檢測，以場地共振法處理深度范圍內不發生液化為標準。

施工結束14～28天后，對共振點和共振點間土體分別用標準貫入試驗（SPT）和靜力觸探試驗（CPT）進行檢測，檢測頻率為每20米處理長度隨機抽取一點進行。并對地面標高進行測量，計算處理后的下沉量。

根據工后現場對共振點和共振點間土體進行的標準貫入試驗的檢測結果，共振法處理后的路段全部消除了液化。

5 結束語

（1）共振法主要適用于粘粒含量不大于10%的粗粒土，本項目在無粘土層或粘土層較薄的粉、砂性土中進行了應用，效果可靠。考慮到振動的環境影響，共振法一般還要求場地周邊無重要的構造物或民房。

（2）共振法技術成熟可控，但應用經驗較少，不同地區的土質條件存在差異，主要的施工技術參數（如共振頻率、振點間距等）需要結合各地區的實際應用情況不斷總結。

（3）與碎石樁、攪拌樁等處理方法比，共振法施工簡單方便，造價最低，且加固效果顯著，經濟效益明顯。

參考文獻

[1]劉松玉，杜廣印，邵俐，等.共振法加固液化地基的操作方法[P].中國：201010119970.5，2010-07-28.

[2]程遠，劉松玉.共振密實法加固可液化地基的應用研究[J].巖土工程學報，2013，2（10）：83-87.

[3]程遠，劉松玉，等.基于CPTU測試的共振密實法加固可液化地基效果評價[J].東南大學學報，2011，41（5）：1075-1080.