摘要：根据拉萨市拉萨河城中段防洪堤的实际情况，采用多种方法对拉萨河地基砂土液化进行了判别，对地基土的液化处理方法进行研究。采用水利规范与建筑规范进行对饱和砂土进行液化判别，比较了多种液化处理方法后对本工程采用适合的液化处理方法。
关键词：地基；砂土；液化；处理
Abstract: according to the middle of Lhasa city Lhasa to the actual situation of levees, using a variety of methods of Lhasa to the foundation soil liquefaction discrimination, the foundation soil liquefaction processing method study. The water conservancy norms and the building codes for saturated sand liquefaction discrimination on, and compared the liquefaction processing method of this project to adopt the appropriate liquefaction processing method.
Keywords: foundation; Sandy soil; Liquefied; processing
中图分类号： TU47 文献标识码：A 文章编号：
1 前言
拉萨市拉萨河城区中段防堤地基卵石层中有饱和砂土层分布，砂土层埋深1.0～3.8m，厚度1.0～2.2m，处于松散状态。地下水位距地表约1m。砂土属第四系全新统的河流冲积层，砂土中粘粒含量在2%左右。该河段所处位置为地震高发区，地震基本烈度为8度，地震动峰值加速度为0.2g，根据《水利水电工程地质勘察规范》和《建筑抗震设计规范》的规定，判定此河段砂土为可能液化土。地震、涌浪、车辆行驶、机器震动等都可能引起饱和砂土的液化。
2 观测及试验内容
在拉萨河防洪工程取K5+205～K5+435段主要饱和砂土液化段作为案例进行以下内容的观测、试验和计算分析。
2.1原位观测
包括沉降观测、位移观测。
2.2 原位测试
主要对液化砂土层进行标准贯入试验。
2.3室内试验
主要对液化砂土取样进行粘粒含量和相对密度的测定。
2.4计算分析
包括静力计算分析(沉降和稳定)、动力计算分析(液化土层液化可能性、液化指数、液化失稳状态)。
3液化判别
根据《水利水电工程地质勘察规范》规定，对于地震动峰值加速度为0.2g 的8度抗震设防区，如果砂土中的粘粒含量大于18%时，可判为不液化土，研究段砂土的粘粒含量不超过3%，可初步判定为可液化土层，应采用相对密度法、标准贯入锤击数法方法进行进一步判定。
3.1 相对密度法
根据水利规范，研究段地震动峰值加速度为0.2g，饱和砂土相对密度不大于液化临界相对密度75%，根据试验成果，研究段内饱和砂土的相对密度为33～43%，为可能液化土。
3.2 标准贯入锤击数法
现行规范用标准贯入锤击数法进行液化判别可使用的规范有2个：其一为《水利水电工程地质勘察规范》(以下简称水利规范)；其二为《建筑抗震设计规范》(以下简称建筑规范)，这2个规范的计算原理基本相同，水利规范只能根据经验判别式判别地基土是否液化，但对液化的危害程度不能做出定量估计，使得选择抗液化处理方法上不能根据液化等级分别对待，这主要是因为水利规范不能反映液化土层厚度、埋深等因素对液化程度的影响，建筑规范采用计算地基液化指数来进行分级估计地基液化程度，本次分析同时采用建筑规范进行量化估计砂土液化程度。
标准贯入锤击数判别方法：标准贯入锤击数实测值N＜Ncr，则应判定为液化土，否则为不液化土，N、Ncr按水利规范可按下式进行计算。
1）水利规范
（1）
式中No为液化判别标准贯入锤击数基准值；ds标准贯入点在当时地面以下深度（m）；dw地下水位当时地面以下深度（m）；ρc为土的粘粒颗粒含量质量百分率（%），当ρc＜3，ρc取3。
2）建筑规范
按建筑规范对砂土液化程度进行量化评价，按公式（2）计算的液化指数IlE并根据其大小分为3个液化等级：IlE ≤6为轻微液化；618为严重液化。
（2）
式中Ni为饱和土层中i点的实测标贯击数；Ncri为相应于Ni深度处的临界标贯击数；n为每个钻孔内饱和砂土层标贯点总数；di为i点所代表的土层厚度(m)；Wi为i土层单位土层厚度的层位影响权函数值。
天然状态下5个试验孔位的砂层液化判别结果见表1，液化等级均为中级。
表1堤线沿线未建堤防前砂土层液化判别表
高约3m的防洪堤防修建后，由于饱和砂土层受上覆附加荷载的作用，砂土的密度将有一定程度的提高。综合考虑拉萨河的径流情况、地基排水状况以及现行堤防设计断面，一般情况下地下水位不会有太大的变化。在不考虑密度提高的情况下，仅考虑修建堤防后标准贯入试验的深度校正和水位深度变化，按公式（3）对实测标贯击数进行校正：
（3）
式中，N’为实测标准贯入锤击数；ds防洪堤修建后标准贯入点在当时地面以下深度（m）；dw防洪堤修建后地下水位在当时地面以下深度（m）；d’s防洪堤修建前标准贯入点在当时地面以下深度（m）；d’w防洪堤修建前地下水在当时地面以下深度（m）。
校正后对饱和砂土液化可能性判断结果见表2。可见原饱和砂土层的液化情况己大大改善，这就说明，填筑3m高的防洪堤后，饱和砂土液化的范围将大大减小，仅局部地方仍存在液化的可能性。
表2修建防洪堤后砂土层液化判别表
4常用砂层液化处理方法
饱和砂土液化的处理措施从其机理上主要有提高相对密度、改变土的成分(复合地基)等方法。
4.1提高密实度的方法
1）振冲密实法
一方面利用振冲器的强力振动使饱和砂土发生液化，砂颗粒重新排列，孔隙减小，另一方面依靠振冲器的水平振动力，加回填料，使砂层挤密，从而达到提高地基承载力，减小沉降，消除砂土液化效应。振冲密实法主要适用于粘粒含最小于10%的松散砂土，处理深度依据振冲器的功率大小由浅至深，最深可达30m。
2）挤密砂石桩法
该法采用沉管法或其他方法在地基中设置砂桩、碎石桩，并在成桩过程中对桩间土进行挤密，挤密的桩间土和砂石桩形成复合地基，消除砂土液化效应提高地基承载力。成桩过程中可采用大能量重锤夯扩桩体，挤密效果更好。其处理最大深度可达20m。
3）强夯法
以法般采用8～40t的夯锤从6～40m高处自由落下，砂土在强夯的冲击力和振动力作下密实达到消除液化的目的。其处理最大深度可达10m左右。
4）振动碾压法
该法一般采用16~32t凸块振动碾压地基饱和砂土，使土体密实，提高地基承载力、消除液化、减小沉降量，处理深度一般在2～3m，深度越大，碾压效率越低。
4.2 复合地基的方法
1）深层搅拌法
此法利用深层搅拌机将水泥和地基土搅拌形成复合地基，改良砂土，提高地基土的承载力，消除砂土液化，减小沉降量。
2）高压喷射注浆法
利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻进到预定位置，然后用高压浆液冲切土体，形成复合地基，提高地基土的承载力，消除砂土液化，减小沉降量。
3）挤密灌浆法
通过钻孔向土层中压入浓粘土浆填充砂土的空隙，增加土体的粘粒含量，增加土体的密度，消除砂土振动液化的可能性。使用这种方法关键取决于地基土的可灌性。卵砾石土的可灌性好，砂土的可灌性差。
4.3 砂土液化处理方法的选择
以上方法对砂土液化的处理都有明显的效果，其中采用振冲密实法、挤密砂石桩法效果较好，多用于处理饱和液化土埋深较大、层厚较大土层，施工机具较大对施工空间要求较大；强夯法多用于处理饱和液化土埋深不大、分布面积较多的场地，其施工时对附近民房振动损坏影响较大；深层搅拌法、高压喷射注浆法、挤密灌浆法关键取决于地基土的可灌性，卵砾石土的可灌性好，砂土的可灌性较差，且卵砾石中的潜流流速比较大，吃浆量大，不经济。
针对拉萨河沿线饱和砂土层埋深较浅，分布较薄，所建防洪堤高度不高仅3.0m左右属非生命线工程，且防洪提建成后地基细砂层在8度地震情况下的液化的可能性大为降低或液化等级轻微，可采用振动碾压法对防洪堤基底饱和砂土进行压密，并在振动碾压后采取饱和砂样进行相对密度实验及进行标准贯入试验，以检验碾压效果及调整振动碾压能量。
参考文献：
[1] 中华人民共和国水利部规范、水利水电工程地质勘察规范(GB 50487-2008)[S].北京:中国计划出版社.2009.
[2] 中华人民共和国建设部规范、建筑抗震设计规范(GB 50011-2010) [S].北京:中国建筑工业出版社.2010.
[3] 魏向金.日本的砂土液化防止对策和施工方法[J].黑龙江水专学报, 2001, 28 (2):76-79.
[4] 黄群贤,等.地震液化诱发地面大位移的防治措施[J].低温建筑技术,2004,(4):35-37.
[5] 于书翰. 高速公路地基砂土液化判别和地基液化处理方法[J].西安公路交通大学学报,2000,20(3):21-24.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。