液化地基处理方案

液化地基处理方案
根据地质资料可知，该闸首及涵洞坐落在第②层砂壤土上为液化土层，同时依据以上地基承载力计算结果可知，地基土的容许承载力满足设计要求，因此，地基处理只需考虑对土体的液化处理措施即可，拟采用振冲法与深层搅拌桩围封两种方案进行方案比选。

①方案一：深层搅拌桩
深层搅拌桩是用于加固地基一种较为常见的地基加固方法，是通过固化剂水泥浆与外加剂通过搅拌机输送到地基中，产生物理和化学反应后，改变原状土的结构，使之形成有一定强度的水泥土，具有显著的整体性和水稳定性，从而达到地基加固的目的。

在方案一中又比较了两种处理方式，其一为深层搅拌桩围封法，其二为深层搅拌桩复合地基法。

a 、方案一之（一）：深层搅拌桩（复合地基法）
根据《深层搅拌法技术规范》（DL/T5425-2009）和《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）的有关规定，深层搅拌桩桩径取为600mm ，桩距考虑复合承载力、土的特性、处理液化土层以及施工工艺等因素，取为3倍桩径，即1.8m ，按等边三角形布置。

其复合地基的承载力特征值按下式计算：
sk p
a spk f m A R m f )1(-+=β 式中：f spk ——复合地基承载力特征值，kPa ；
f sk ——处理后桩间土承载力特征值，宜按当地经验取值，如无经验时，
可取天然地基承载力特征值，本设计取120kPa ；
f pk ——桩体承载力特征值，宜通过单桩载荷试验确定；
R a ——单桩竖向承载力特征值，kN ，按p p n
i i si p a A q l q u R α+=∑=1与
p cu a A f R η=分别计算，取小值；
A p ——桩截面面积，m 2；
u p ——桩周长，m ；
q si ——桩周第i 层土层的侧阻力特征值，kPa ；
q p ——桩端地基土未经修正的承载力特征值，kPa ；
l i ——桩长范围内第i 层土的厚度，m ；
α——桩端天然地基土的承载力折减系数，可取0.4～0.6，桩端天然
土承载力高时，取高值，本次设计取0.4；
η——桩身强度折减系数，0.25～0.33，本次设计取0.25；
f cu ——与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块在标准养护
条件下90d 龄期的立方体抗压强度平均值，kPa ；
m ——面积置换率；22
e
d d m = d ——桩身直径，m ；
d e ——一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径，m ；本次设计采用等
边三角形布桩：s d e 05.1=，s 为桩间距，m ；
β——桩间土承载力折减系数，当桩端为软土时，取0.5～1.0；当桩
端为硬土时，取β<0.5；当不考虑桩间软土作用时，取为0。

经计算，f spk =131kPa ，其各参数及结果满足规范要求。

深层搅拌桩的桩边基本与底板边平齐，桩端穿透液化第②层砂壤土层，伸入③层壤土中1m ，桩底设计高程为24.5m ，桩长为13.38～13.88m 。

总体布置详见地基处理图[方案一之（一）：深层搅拌桩（复合地基法）]。

b 、方案一之（二）：深层搅拌桩（围封法）
深层搅拌桩桩与桩之间搭接布置，采用水泥土搅拌桩套打布置，形成连续壁状墙体，使得液化土层被围封在墙内。

设计采用单桩桩径500mm ，均按单排布置，桩间搭接最小间距根据《深层搅拌法技术规范》相关规定，取200mm 控制，则成墙最小厚度为400mm 。

闸首段及每节涵洞沿底板底部周边形成封闭布置，桩边与底板边平齐，桩端穿透液化第②层砂壤土层，伸入③层壤土中1m ，桩底设计高程为24.5m ，桩长为13.38～13.88m 。

水泥搅拌桩固化剂采用强度等级42.5的普通硅酸盐水泥，水泥加入量按15%，施工时根据现场试验确定。

与搅拌桩身加固土配比相同的室内试块试验，其无侧限抗压强度平均值应不小于2MPa 。

为减少堤身填筑时基底的不均匀沉降对深层连续墙的破坏，在施工时应正确安排施工顺序，涵洞两侧土方填筑应同时均匀上升，填筑速度不宜太快。

总体布置详见地基处理图[方案一之（二）：深层搅拌桩（围封法）]。

②方案二：振冲桩（振冲法形成振冲桩）
振冲法是通过强烈的高频强迫振动，迫使液化土层液化并重新排列致密，且在桩孔中填入大量的粗骨料，将被强大的水平振动力挤入周围土体，从而使得液化土层的密实度增加，孔隙比降低，土的物理力学性能得到改善。

振冲法对不同性质的土层分别具有置换、挤密和振动密实等作用，对于粘性土主要的是通过性能良好的碎石来置换不良的地基土，从而使得桩体与原地基土形成复合地基共同工作，提高地基承载力，减少沉降。

对中细砂及粉土除置换作用外，还有振实挤密作用。

据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002、J220-2002）规定及地质资料，经判断②层砂壤土为粉土，因此振冲桩复合地基承载力特征值计算按下式：
sk ps spk f m mf f )1(-+=或[]sk spk f n m f )1(1-+=
式中：f spk ——振冲桩复合地基承载力特征值，kPa ；
f sk ——处理后桩间土承载力特征值，宜按当地经验取值，如无经验时，
可取天然地基承载力特征值，本设计取120kPa ；
f pk ——桩体承载力特征值，宜通过单桩载荷试验确定；
m ——面积置换率；22
e
d d m = d ——桩身直径，m ；
d e ——一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径，m ；本次设计采用等
边三角形布桩：s d e 05.1=，s 为桩间距，m ；
n ——桩土应力比，在无实测资料时，可取2～4，原土强度低取大值，
原土强度高取小值，本设计取3。

桩径采用0.8m ，等边三角形布置，桩距S=2.4m ，经计算，此时置换率m=0.101，对应的地基承载力f spk =144.24kPa 。

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）
及《建筑地基处理技术规范》的相关规定，除第二、三节涵洞外，闸首及其余涵洞处理范围均为底板边外扩0.5倍液化土层厚度，即上游外扩4.0m ，下游外扩
2.8m 。

总体布置详见地基处理图（方案二：振冲桩）。

经分析，以上方案均能处理液化土层，其优缺点比较详见表5.4-3。

表5.4-3 地基处理方案比选表
经技术经济比选，方案一之（一）的深层搅拌桩（复合地基法）为推荐方案，该方案投资最省，不但可以解决地基地震液化问题，还可以提高地基允许承载力，减少地基沉降量。