遭遇较厚液化土层时的地基基础设计型式比选
液化地基处理方案及比较
液化地基处理方案及比较摘要：随着社会经济和各行各业的快速发展，地基液化是结构破坏的主要形式。
例如，饱和沙土在地震作用下的液化往往会导致建筑物基础的破坏和上部结构的损坏，由于地面沉降或不均匀沉降，建筑物失去了原有的功能，场地液化处理一直是土力工程研究的重点。
根据对国内外地基失效案例的分析和统计，80% 的地基失效案例是由土壤液化引起的。
因此，地基液化的分析和处理是地基抗震的主要任务。
关键词：液化场地；地基处理；抗液化措施一、液化土层地基形成原理近年来，我国的工程建设技术不断成熟和完善，各项建设事业也全面展开，对促进国民经济增长、提高人民生活质量发挥了重要作用。
沙土是可液化土地基地主要土类。
这种不良地基的具体表现是土体黏性较弱，沙土黏性不够接近。
当可液化土地基上的荷载增大时，地基土中的水压力会迅速上升。
这时，地基土会立即失去原有的抗剪强度，然后发生液化。
此外，地基土层失去抗剪强度后，其承载能力将消失，地基的强度和稳定性将大大降低，容易发生地基位移或地面塌陷。
在地下水作用下，松散砂土和粉砂将达到饱和。
在这种情况下，振动使土体变得更加致密，从而使孔隙水压力急剧上升。
但在短时间振动过程中，突然上升的孔隙水压力没有时间消散，从而降低了土颗粒间接触点原来传递的压力（有效压力）。
当有效压力完全消失时，孔隙水压力增大，土层完全丧失抗剪强度和承载能力，变得像液体一样，这就是地基地液化现象。
可以看出，影响液化的主要因素是颗粒大小分布、渗透性、相对密度、土层深度、地下水位、震度和持续时间等。
二、地基液化的机理浅层松散粉土和砂土在受到地震波的往复振动时，导致饱和粉土和砂土的孔隙水压力迅速增加，使土体的有效应力减小甚至完全消失。
液化对建筑物的破坏主要来自地震沉降，尤其是地震不均匀沉降。
产生地基液化的条件可概括为：足够强的地震力、浅层地震、松散地震、饱和地震、沙土地震和低黏性粉土地震。
其中：足够的地震力可以使土颗粒振动，浅层是指土层地上覆压力和侧压力较低，松散是指土的强度和密实度较小，饱和度是由于地震作用下孔隙水压力的增加和有效应力的减小，低粘度的沙土和粉土是指粘土含量低、粘聚力弱。
结构方案的比选说明
结构方案的比选说明一、针对地基处理方案比选：地基处理总的原则：“根据上部结构对地基要求，以及所处的施工现场所处的环境条件、地质条件及水文条件，进行有针对性的合理选择地基处理方案”。
1、地基处理的方法及选择：（1）换填地基：当建筑物基础下的持力层较弱，不能满足上部荷载对地基的要求时，常采用换填法来处理软弱地基。
包括灰土地基、砂和砂石地基、粉煤灰地基，根据施工现场的实际情况来选择用哪一种土方进行换填，这里面需要解决土方的来源和土方运输的距离，由此带来的成本要求。
2011年，我们在施工安徽铜陵涌银国际售楼处项目时，施工方在施工期间由于经验问题，造成了地基基坑超挖严重，施工方在发现超挖严重时，竟对超挖部分用土进行回填，被监理单位发现即时的进行了制止，建设单位邀请了设计方、施工方以及监理方、地质勘察方对超挖部分进行了相应处理，提出了用砂和砂石地基对超挖部分进行换填。
（2）夯实地基：夯实地基主要包括重锤夯实地基和强夯地基，即采用夯锤对地基进行反复夯击，使地基表面形成一层比较密实的硬壳层，从而使地基得到加固。
这种地基处理方式是目前最为常见的一种，其操作成本也相对较低。
但这种地基处理方式一般只适用于周围建筑稀少的城市郊区，对于建筑物稠密的城市市区，不应采用这种方式，尤其是强夯地基。
（3）堆载预压法：堆载预压法是利用前期荷载加速地基固结，使地基在建造建筑物之前提前产生沉降，并由此提高地基土的抗剪强度，以适应建筑物荷载的施加并有效地减小工后沉降和差异沉降。
该地基处理方案涉及到施工时间较长，对于工期有要求的，不适宜采用该种地基处理方案。
2007年，我们在施工君临紫金项目时，考虑到项目紧邻沪宁高速，车流量较大，便在项目靠高速公路一侧采用人造推土的方式人为的堆出了一个高约12米的土丘，土丘形成后，因该土丘属于杂填土堆积而成，土质较松，有出现山体滑坡的可能，对后期项目实施产生隐患，为此有部分专家参与了该土丘的实际勘察，也因此形成了多种方案，有建议对土丘进行支护设计的，有建议加大土丘坡度的，最终考虑到现场设计实际情况，以及从控制成本角度出发，采用了暂时不调整该土丘，任其自然沉降的方式，通过自重缓慢沉降，达到一定的沉降稳定期后，再对该处进行建筑物的施工，该方案处理也是对后期在土丘坡面上施工的建筑物地基起到了一定的堆载预压的作用，对地基也起到了一定的强化作用。
液化地基处理方案
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 pa 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 ni 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；22ed 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。
液化地基处理措施
液化地基处理措施概述液化地基指的是土壤在地震或其他外力作用下失去强度，变成类似液体的状态。
液化地基的出现会给土木工程带来严重的灾害风险，因此需要采取相应的处理措施来减轻液化地基对工程的影响。
本文将介绍几种常用的液化地基处理措施。
1. 地基改良液化地基的处理一般从地基改良开始。
地基改良是指采取一系列的技术手段来提高地基的强度和稳定性，以减少液化的风险。
1.1. 振动加固振动加固是一种常见的地基改良方法，通过振动的力量改善土壤的密实度和强度。
这可以通过振动压实法、振动碾压法或振动激化法来实现。
振动加固能够有效提高土壤的抗震性能，降低液化地基的风险。
1.2. 地下加固地下加固是指在液化地基下方进行加固，以减少地震时土壤的液化。
常见的地下加固方法包括注浆加固、桩基加固和挤密加固。
这些方法可以在一定程度上改变土壤的工程性质，提高地基的抗震性能。
1.3. 地基处理剂地基处理剂是指一些添加到土壤中的化学物质，可以改变土壤的物理和化学性质，从而提高地基的强度和抗液化性能。
常见的地基处理剂包括水泥、石灰、聚丙烯酰胺等。
这些地基处理剂可以提高土壤的稳定性和抗震性能。
2. 结构设计除了地基改良外，结构设计也是液化地基处理的重要环节。
结构设计需要考虑液化地基对工程的影响，并采取相应的措施来抵御液化产生的载荷。
2.1. 基础设计基础设计是指建筑物或结构的底部的承载系统。
在液化地基处理中，基础设计需要考虑液化地基的沉降和变形。
常见的基础设计方法包括扩大基础、增加基础长度和加固基础等。
这些方法可以提高基础的承载力和抗震性能。
2.2. 结构抗震设计结构抗震设计是指在设计建筑物或结构时考虑地震荷载的作用。
在液化地基处理中，结构抗震设计需要考虑地震时的液化地基影响。
常见的结构抗震设计方法包括增加构造墙、加固柱子和使用减震设备等。
这些方法可以提高结构的抗震性能，减少液化地基带来的破坏。
3. 监测与评估液化地基处理措施的实施后，需要进行监测与评估来验证处理效果，并及时采取补充措施。
某液化土地基处理方案比选
文章编号:１００９￣６８２５(２０２０)２３￣００６８￣０２某液化土地基处理方案比选收稿日期:２０２０￣０８￣１７㊀作者简介:陈敬洪(１９７９￣)ꎬ男ꎬ高级工程师陈敬洪(中海油研究总院有限责任公司ꎬ北京㊀１０００２８)摘㊀要:某工程场地存在液化情况ꎬ需回填厚约３ｍ的土层进行平整ꎮ为了提高场地的地基承载力ꎬ消除液化影响ꎬ方便建构筑物的建造ꎬ从工程实际出发ꎬ介绍了几种常见的地基处理方法ꎬ为液化土地基处理方案的选择提供参考ꎮ关键词:砂土ꎬ液化ꎬ地基处理中图分类号:ＴＵ４７１.８文献标识码:Ａ０㊀引言大家都知道饱和的砂土是砂和水的组合体ꎬ在地震荷载作用下ꎬ饱和砂土中的土体结构就会遭到破坏ꎬ从而使砂粒浮在水中ꎬ土层完全失去抗剪强度和承载能力ꎬ变成跟液体一样ꎮ当液化层上的覆盖土层破坏后ꎬ地面就会出现喷水ꎬ冒砂现象ꎮ砂土液化是不可忽视的ꎬ这种液化导致建构筑物地基产生不均匀沉降ꎬ从而引起建构筑物的开裂㊁倾斜和破坏ꎮ为了减少地基液化的危害ꎬ要采取既必要又合适的处理措施ꎬ包括地基处理和对上部结构采取加强整体性等相应措施ꎮ１㊀场地工程地质概况某工程位于南方小镇ꎬ占地约２００余亩ꎬ整个场区拟建办公楼㊁生产用房㊁生产设备等ꎮ根据其勘察资料ꎬ钻探揭露土层形成的地质时代㊁成因㊁岩性及物理力学指标特征等ꎬ将场区地层划分为８个主要工程地质层ꎬ分述如下:第①层:人工填土ꎬ灰黄色㊁灰色ꎬ主要由粉砂组成ꎬ含有大量贝壳㊁珊瑚砂㊁植物根系ꎬ局部地表铺有卵石ꎬ土质松散ꎬ该层分布普遍ꎬ厚度约为０.２ｍ~１.６ｍꎮ第②层(Ｑｍｃ４):粉砂ꎬ灰色ꎬ主要由石英㊁长石等矿物组成ꎬ含有大量贝壳㊁珊瑚砂㊁腐殖质碎屑等ꎬ饱和ꎬ松散ꎬ中压缩性ꎬ该层分布普遍ꎬ厚度约为１.２ｍ~３.２ｍꎮ根据本次勘察标准贯入试验数据判定该粉砂为液化土ꎬ液化等级为中等液化ꎮ第③层(Ｑａｌ＋ｐｌ４):粉质黏土ꎬ褐黄色㊁灰黄色ꎬ含有锈斑㊁钙质结核ꎬ可塑状态ꎬ中压缩性ꎬ厚度约为１.１ｍ~４.３ｍꎮ第④层:按风化程度将其分为如下三个亚层:第④１层(Ｑｅｌ４):全风化玄武岩ꎬ褐黄色㊁灰褐色ꎬ原岩结构已经破坏ꎬ仅留有原岩外观ꎬ岩石风化呈土状ꎬ含有强风化原岩碎块ꎬ充水易散ꎬ该层分布普遍ꎬ厚度约为０.５ｍ~４.０ｍꎮ第④２层(Ｑ３):强风化玄武岩ꎬ灰色㊁深灰色ꎬ细粒结构ꎬ块状㊁气孔构造ꎬ岩体极破碎ꎬ岩芯呈块状㊁碎块状ꎬ夹黏性土ꎬ厚度约为０.６ｍ~２.７ｍꎮ第④３层(Ｑ３):中风化玄武岩ꎬ深灰色ꎬ细粒结构ꎬ块状构造ꎬ局部含有气孔ꎬ岩芯呈柱状㊁短柱状ꎬ敲击声脆ꎬＲＱＤ＝２５％~８５％ꎬ局部破碎ꎬ该层分布普遍ꎬ厚度约为０.５ｍ~５.９ｍꎮ第⑤层(Ｑ３):砂岩ꎬ灰黄色㊁灰色ꎬ砂质结构ꎬ层状构造ꎬ砂土经压实ꎬ岩浆作用而成ꎬ呈半胶结状态ꎬ手掰易碎ꎬ夹薄层泥岩及粉质黏土ꎬ厚度约为０.４ｍ~１.６ｍꎮ第⑥层(Ｑａｌ＋ｐｌ２):粉砂ꎬ灰白色㊁灰黄色㊁灰绿色ꎬ主要由石英㊁长石等矿物组成ꎬ具有黏性ꎬ含有腐殖质碎屑ꎬ夹薄层黏性土ꎬ饱和ꎬ密实状态ꎬ中压缩性ꎬ该层分布普遍ꎬ厚度约为１.５ｍ~５.５ｍꎮ第⑦层:按其岩性将其分为三个亚层:第⑦１层(Ｑｍｃ１):黏土ꎬ蓝灰色ꎬ含有砂团ꎬ具有层理结构ꎬ混中粗砂颗粒ꎬ可~硬塑状态ꎬ中压缩性ꎬ厚度约为１.１ｍ~４.３ｍꎮ第⑦２层(Ｑｍｃ１):中砂ꎬ蓝灰色ꎬ主要由石英㊁长石等矿物组成ꎬ含有腐殖质碎屑ꎬ夹１０ｍｍ~３０ｍｍ固化钙质薄层ꎬ夹薄层细砂㊁粗砂ꎬ饱和ꎬ中密~密实状态ꎬ中压缩性ꎬ厚度约为１.３ｍ~７.３ｍꎮ第⑦３层(Ｑｍｃ１):黏土ꎬ蓝灰色ꎬ含有砂团ꎬ夹薄层中粗砂ꎬ可~硬塑状态ꎬ中压缩性ꎬ厚度约为１.１ｍ~４.４ｍꎮ第⑧层(Ｑａｌ＋ｐｌ１):中砂ꎬ主要由石英㊁长石等矿物组成ꎬ含有锈斑㊁腐殖质碎屑ꎬ稍具有黏性ꎬ饱和ꎬ密实状态ꎬ中压缩性ꎬ该层个别孔揭露ꎬ最大揭露厚度４.５ｍꎬ未穿透ꎮ２㊀地基处理比选考虑到场地第②层粉砂为液化土ꎬ液化等级为中等液化ꎮ且场地需要平整回填ꎬ回填土厚度约３ｍꎮ由于周边条件限制ꎬ回填土采用粉质黏土ꎻ考虑到场区建构筑物的重要性ꎬ拟对场区的液化土层采取全部消除液化沉陷的措施ꎮ因此需要对回填土及液化土层进行地基处理ꎮ根据本场地土层性质的描述ꎬ以及场地液化情况ꎬ本场地拟采用以下方法进行地基处理ꎬ消除液化影响:方案一:桩基础ꎮ桩基础在液化土地区用来全部消除地基液化沉陷时ꎬ是将桩穿透液化土层ꎬ将桩端伸入液化深度以下稳定土层中ꎬ其伸入稳定土层中的长度应根据土体情况计算确定ꎮ这样桩穿透了液化土层ꎬ并有可靠长度支承在稳定土层中ꎬ当地基土层发生液化时可以保证建构筑物的安全ꎬ避免土层发生液化对建构筑物带来危害ꎮ需要注意的是在计算桩８６ 第４６卷第２３期２０２０年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山西建筑ＳＨＡＮＸＩ㊀ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.４６Ｎｏ.２３Ｄｅｃ.㊀２０２０㊀㊀㊀基承载力时ꎬ液化土的桩周摩阻力及桩的水平抗力应做相应的调整ꎮ采用桩基础的优点是:能有效的提高地基承载力ꎬ消除液化土层的不利影响ꎮ缺点是:场区的建构筑物较多ꎬ全部采用桩基础ꎬ造价相对较高ꎮ方案二:强夯法ꎮ强夯法应用广泛ꎬ是一种常用的地基处理方法ꎬ技术成熟ꎬ处理深度大ꎮ此法是将夯锤提高到一定高度使其自由落下ꎬ给地基以冲击和振动能量ꎬ以此来降低土的压缩性ꎬ改善地基性能ꎬ提高地基承载力ꎮ由«建筑地基处理技术规范»可知ꎬ强夯处理地基的有效加固深度ꎬ对碎石土㊁砂土等可以达到１０ｍ~１１ｍꎻ对粉土㊁粉质黏土等可达９ｍ~１０ｍꎮ工程中强夯法处理回填土和液化土地基ꎬ效果还是比较明显ꎮ考虑到该工程需要全部消除液化ꎬ强夯处理应处理到液化深度下界ꎬ本场地内回填土和液化砂土层总厚度约为７ｍ~８ｍꎬ强夯能够达到其需要处理的深度ꎬ且需要的单击夯击能为４０００ｋＮ ｍꎬ具有较强的操作实用性ꎮ采用强夯法的优点是:强夯法具有施工加固效果显著㊁设备简单㊁适用土类广㊁节省劳力㊁施工方便㊁施工期短㊁节约材料㊁施工文明和施工费用低等优点[１]ꎮ缺点是:回填土采用粉质黏土ꎬ回填强夯处理后的地基承载力不是很高ꎬ达不到该场区需要建造的一些重要的相对较重的设备所需要的承载力要求ꎮ方案三:强夯法＋桩基础ꎮ强夯法在该工程中可以有效的夯实场区回填土和消除砂土层的液化ꎮ考虑到回填土的情况ꎬ强夯后该场地的地基承载力不是很高ꎬ存在不满足建构筑物地基承载力要求的情况ꎮ因此采用强夯法＋桩基础能够较好的满足该工程的需要ꎬ全部消除液化带来的影响ꎮ采用强夯法＋桩基础的优点:强夯法和桩基础联合采用ꎬ不仅能够全部消除液化的不利影响ꎬ满足该场区建构筑物的承载力要求ꎬ还能有效的降低工程造价费用ꎬ节约材料ꎮ根据该拟建场地的地质概况ꎬ经过回填强夯处理后的预估地基承载力为１５０ｋＰａꎬ基本可以满足该场区拟建建筑物和一般设备所需地基承载力的要求ꎮ但是该场区存在拟建大型设备ꎬ该拟建大型设备的预估基底压力为２２０ｋＰａꎬ采用回填后强夯的土层作为基础持力层显然不能满足该大型设备所需地基承载力要求ꎬ因此需要在此基础上采取其他措施ꎮ桩基础就是一种较好的方法ꎬ打桩不仅可以穿透液化土层ꎬ消除液化土层的影响ꎬ还可以提供较高的承载力ꎬ满足大型设备的地基承载力设计要求ꎮ对地基变形要求较高的拟建建构筑物ꎬ强夯后的地基承载力能满足要求ꎬ但是地基变形不能满足要求ꎮ因此对于此类建构筑物ꎬ也可以通过打桩来满足对地基变形的要求ꎮ本着技术可行和经济合理的原则ꎬ通过对该场区地质概况的分析ꎬ为了满足各种建构筑物及设备的承载力和变形要求ꎬ建议一般建筑物及对沉降要求不高的设备基础采用强夯地基ꎻ对地基承载力要求较高的大型设备和对地基变形要求较高的建构筑物采用强夯＋桩基础ꎮ综合以上三种方案和本工程场地的工程地质条件ꎬ回填土情况ꎬ强夯法＋桩基础既能够很好的夯实回填土和全部消除液化带来的影响ꎬ又能够较好的满足工程建设中不同建构筑物所需要的承载力要求和地基变形要求ꎬ节约工程造价ꎬ对本工程具有很好的操作实用性ꎮ本工程推荐强夯法＋桩基础为该工程地基处理方案ꎮ３㊀结语上述方法都是比较常见适用的全部消除液化沉陷的措施ꎬ每一个方案单独拿出来都可以达到消除液化沉陷的目的ꎮ但是具体到工程实际应用中ꎬ如何把不同的方法结合起来应用ꎬ不仅能够很好的达到消除液化的目的ꎬ还能够满足不同建构筑物的承载力和变形需求ꎬ节约造价ꎬ就需要在完全查清场地地质情况的基础上ꎬ根据工程建构筑物的不同和地质情况做方案比较ꎮ采取多种方法相结合ꎬ才能设计出经济㊁安全㊁合理的地基处理方案ꎮ因此在选择地基处理的方法时ꎬ应根据具体的场地条件和工程拟建建构筑物对地基要求的不同ꎬ选择相应的处理措施ꎬ这样才能更好的满足工程建设的需要ꎮ参考文献:[１]㊀ＪＧＪ７９ ２０１２ꎬ建筑地基处理技术规范[Ｓ].[２]㊀ＧＢ５００１１ ２０１０ꎬ建筑抗震设计规范[Ｓ].[３]㊀«地基处理手册»编写委员会.地基处理手册[Ｍ].第２版.北京:中国建筑工业出版社ꎬ２０００.ＴｒｅａｔｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｓｆｏｒｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎｓｏｉｌｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆａｐｒｏｊｅｃｔＣｈｅｎＪｉｎｇｈｏｎｇ(ＣＮＯＯＣＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０００２８ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｐｒｏｊｅｃｔｓｉｔｅｈａｓｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎꎬｗｈｉｃｈｎｅｅｄｓｔｏｂｅｂａｃｋｆｉｌｌｅｄｗｉｔｈａｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆａｂｏｕｔ３ｍｅｔｅｒｓｆｏｒｌｅｖｅｌｉｎｇ.Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｓｉｔｅꎬｅｌｉｍｉｎａｔｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎａｎｄｆａｃｉｌｉｔａｔｅｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｂｕｉｌｄ￣ｉｎｇｓａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓꎬｓｅｖｅｒａｌｃｏｍｍｏｎｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｆｒｏｍｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒａｃｔｉｃｅ.Ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓａｒｅｆｅｒ￣ｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｃｈｅｍｅｏｆｌｉｑｕｅｆｉｅｄｓｏｉｌｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓａｎｄꎬｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎꎬｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔ９６ ㊀㊀㊀第４６卷第２３期２０２０年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀陈敬洪:某液化土地基处理方案比选。
混凝土结构设计中的基础选型与设计
混凝土结构设计中的基础选型与设计一、前言混凝土结构设计中的基础选型与设计是建筑结构设计的重要环节之一。
基础的选型与设计直接关系到建筑的稳定性、安全性、耐久性和经济性。
因此，在进行混凝土结构设计时，必须要对基础的选型与设计进行认真的分析和研究，使其达到最优化的效果。
二、基础选型1. 基础类型的选择建筑基础主要分为浅基础和深基础两种类型。
浅基础通常采用筏式基础、板式基础、隔离基础等，适用于土层较浅、基础承载力较弱的场合。
深基础通常采用桩基、桩筏基础等，适用于土层较深、基础承载力较强的场合。
2. 基础的承载力计算基础的承载力是指基础所能承受的最大荷载。
在进行基础选型时，必须要根据建筑的重量、地基的承载能力、土层的稳定性等因素进行计算。
一般采用极限状态设计方法进行计算，以保证基础的安全性和稳定性。
3. 基础的形式选择基础的形式选择主要考虑建筑的结构形式、建筑的重量、地基的承载能力等因素。
一般情况下，基础的形式选择主要包括筏式基础、板式基础、独立基础、隔离基础等。
三、基础设计1. 基础的布置设计基础的布置设计是指基础在平面上的分布位置。
在进行基础布置设计时，必须要考虑建筑的荷载大小、地基的承载能力、土层的稳定性等因素。
一般采用分块布置的方式进行设计，以保证基础的稳定性和均匀性。
2. 基础的尺寸设计基础的尺寸设计是指基础在高度和厚度上的设计。
在进行基础尺寸设计时，必须要考虑建筑的重量、地基的承载能力、土层的稳定性等因素。
一般采用极限状态设计方法进行设计，以保证基础的安全性和稳定性。
3. 基础的钢筋设计基础的钢筋设计是指基础内部钢筋的数量和直径的设计。
在进行基础钢筋设计时，必须要考虑基础的承载能力、荷载大小、土层的稳定性等因素。
一般采用强度设计方法进行设计，以保证基础的安全性和稳定性。
四、结论在进行混凝土结构设计中的基础选型与设计时，必须要认真分析和研究各种因素，以达到最优化的效果。
在基础选型中，要考虑基础类型的选择、基础的承载力计算、基础的形式选择等因素。
地基处理方法选择
地基处理方法选择
地基处理是指在建筑施工前对地基进行处理，以提高地基的承载能力和稳定性。
选择地基处理方法应根据地基的性质、土质、建筑类型、承载要求等因素进行综合考虑。
常见的地基处理方法包括：
1. 承载力加固：采用加固措施来增加地基承载能力，如增加篷砂、灌浆、喷射地下连续墙、镶嵌型岩石基础等。
2. 地基改良：通过改变土体物理性质或结构状态来提高地基的承载能力和稳定性，常用的方法有加固注浆、压实法、振动法、冲击法、蒸汽法、化学法等。
3. 地基加固：对于松软、液化、强风化等地基，可以采用注浆、挖槽灌砂、加固桩等方法来加固地基，提高地基的承载能力。
4. 地基加固与处理相结合：如果地基同时存在多种问题，可以采用综合处理的方法，如地基加固与地基处理相结合，综合运用各种处理方法，以达到地基承载要求。
需要根据具体情况选择适合的地基处理方法，因此建议在设计施工阶段请专业地基工程师进行现场勘测和评估，制定合理的地基处理方案。
常用地基处理方案和基础设计
经处理后的地基， 当按地基承载力确定基础底面积及埋深而需要对地基承载力特征值进 行修正时，基础宽度的地基承载力修正系数取零，基础埋深的地基承载力修正系数取 1.0； 在受力范围内仍存平荷载或 建造在斜坡上的建筑物或构筑物，以及钢油罐、堆料场等，地基处理后应进行地基稳定性计 算。 结构工程师需根据有关规范分别提供用于地基承载力验算和地基变形验算的荷载值； 根 据建筑物荷载差异大小、建筑物之间的联系方法、施工顺序等，按有关规范和地区经验对地 基变形允许值合理提出设计要求。 地基处理后， 建筑物的地基变形应满足现行有关规范的要 求，并在施工期间进行沉降观测，必要时尚应在使用期间继续观测，用以评价地基加固效果 和作为使用维护依据。复合地基设计应满足建筑物承载力和变形要求。地基土为欠固结土、 膨胀土、湿陷性黄土、可液化土等特殊土时，设计要综合考虑土体的特殊性质，选用适当的 增强体和施工工艺。 复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定， 或采用增强 体的载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定。 常用的地基处理方法有：换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高 压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法 和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱液法等。 1、 换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。 其主要作用是提高地基承载力， 减少沉降量，加速软弱土层的排水固结，防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。 2、强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和 素填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土，软-流塑的粘性土等地基上对变形控制 不严的工程， 在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。 强夯法和强夯置换法主 要用来提高土的强度，减少压缩性，改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。对饱和 粘性土宜结合堆载预压法和垂直排水法使用。 3、砂石桩法适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基，提高地基的 承载力和降低压缩性， 也可用于处理可液化地基。 对饱和粘土地基上变形控制不严的工程也 可采用砂石桩置换处理，使砂石桩与软粘土构成复合地基，加速软土的排水固结，提高地基 承载力。 4 、振冲法分加填料和不加填料两种。加填料的通常称为振冲碎石桩法。振冲法适用于处 理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于 20kPa 的粘性土和饱和黄土地基， 应在施工前通过现场试验确定其适用性。 不加填料振冲加密适用 于处理粘粒含量不大于 10%的中、粗砂地基。振冲碎石桩主要用来提高地基承载力，减少 地基沉降量，还可用来提高土坡的抗滑稳定性或提高土体的抗剪强度。 5 、水泥土搅拌法分为浆液深层搅拌法（简称湿法）和粉体喷搅法（简称干法）。水泥 土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无 流动地下水的饱和松散砂土等地基。不宜用于处理泥炭土、塑性指数大于 25 的粘土、地下 水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基。 若需采用时必须通过试验确定其适用性。 当地基 的天然含水量小于 30%（黄土含水量小于 25%）、大于 70%或地下水的 pH 值小于 4 时不宜 采用于法。连续搭接的水泥搅拌桩可作为基坑的止水帷幕，受其搅拌能力的限制，该法在地 基承载力大于 140kPa 的粘性土和粉土地基中的应用有一定难度。
严重液化场地单层建筇地基基础的选型及分析
斜、 上浮 等破坏现 象 ， 同时伴随 喷水冒砂。 此液化 现象
的后果为 ：
强整体性 的相应措施等加 以解决『 ２ ］ 。
１ 工程 实例
１ ） 建筑物下沉或整体倾 斜 ：
作者简介 ： 李巍， 男， 高级工 程师 ， 国家一级 注册 结构 工程 师 ， 主 要 从事 结构设计 和研究 工作 。 。
案例分析
ａ ｓ ｅ Ａｎ ａ ｌ ｙｓ ｉ ｓ
第３ １卷 ２ ０ １ ３年 第 ５期
严 重 液 化 场 地 单 层 建 筇 地 基 基 础 硇 选 型 及 分 析
李 巍 王泰钦 阴伟华
（ 山 西 省 建筑 设 计 研 究 院 ，山西 太 原 ０ ３ ０ ０ １ ３）
【 摘 要 】对一栋拟建于严重液化场地的单层建筑 ， 提 出两种地基及基础的方案选型 ， 通过理 论计 算和经济技术指标的详细 对 比， 最终确定采用粉土液化平均 震陷量 的经验 方法作 为调整地基抗液化措施的设计 依据 。 【 关键词 】液 化 ； 挤密碎石桩 ： 震 陷量 ； 地基 处理 【 中图分 类号 】 Ｔ Ｕ ４ ４ 【 文献标识 码 】 Ａ 【 文章编 号 】１ ６ ７ １ — ３ ７ ０ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ２ １ — ０ ３
４ ） 地下 管道弯 曲 ；
５ ） 房屋基础 的钢筋混凝土桩折断［ １ ］ 。 所以 ， 当建筑地基下存在可液化土层时 ， 必须根据 建筑 的抗震设 防类 别、 地基 的液 化等级 ， 结合具体 工程 实际情况 ， 采取相应 的技术措 施 ， 包括地基 处理（ 完全 液化 处理 、 部 分液化消 除处理等 ） 和对上部结构采取加
山西省介休市 义安镇北 辛武卫生 院后 勤ｍ， 北边 距 离锅炉 房 ２ １ ｍ。该 建筑 为单层框 架结构 ， 柱 网尺 寸
地基液化评价及处理措施
地基液化评价及处理措施宿迁某建筑地基液化评价与处理措施研究凌红杰（南京南大岩土工程技术有限公司江苏南京210024）摘要：宿迁某住宅小区浅部地层普遍分布厚度较大的严重液化粉土，通过碎石桩或混凝土预制方桩的挤密效应，同时结合建筑工程桩的设计，可较好的解决粉土的地基液化问题，以满足工程建设的要求。
关键词：粉土液化混凝土预制桩沉管砂石桩共振加密法优化加固措施Abstract: the thick liquefaction silt of shallow ground is ubiquity in a residential district of Suqian. The problem of foundation liquefaction can be better solved through the compacting effect of the gravel piles or precast concrete square piles, combined with the design of the engineering piles in order to meet the requirement of construction.Keyword: silt; liquefaction; precast concrete pile; pipe-sinking plaster pile; resonance encryption method; optimize the reinforcement measures1 工程概况宿迁某建筑位于宿迁市洪泽湖路与青年路西南角，为一住宅小区，1栋17层、10栋18层住宅楼及4栋一层商业用房组成，高层住宅间设一层整体地下车库，基础埋深约6.0m；高层建筑为剪力墙结构，基底平均压力约600kPa，拟采用桩筏基础；一层商业用房为框架结构，柱网间距6×8m左右，基础埋深2m左右，基底平均压力约100kPa，拟采用独立承台桩；地下车库为框架结构。
工程地质案例分析及答案
案例分析1.以房屋建筑为例，说明勘察阶段的划分、各阶段的主要任务及适用手段。
答：勘察阶段是与设计阶段相适应的，一般分为：可行性研究阶段、初勘阶段、详勘阶段。
各阶段的主要任务及适用的手段为：可研阶段-评价区域稳定性、场地适宜性，进行场地方案比选；手段-测绘+物探+钻探。
初勘阶段-评价场地稳定性、确定总平面布置、论证不良地质现象和防治方案；多用勘探（物探、钻探）和室内、少量原位测试方法。
详勘阶段-评价地基稳定性、提供地基设计参数；勘探（钻探、坑探）+原位测试。
2.工程地质钻探有那些技术要求，作简要分析。
答：控制回次进尺；岩心采取率；孔中实验；取土要求。
控制回次进尺，准确划分地层，岩土鉴别分类、描述，每钻进1~2m提钻；岩心采取率应达到80%以上，破碎带应不小于60%，采取相应技术、设备措施以满足技术要求；按要求进行孔中实验（水文：测水位、水温、冲洗液耗量，按要求分层止水等）；取土要求：按要求的深度取样，保持土样原状（含水量、结构），为此可考虑地层特点采用相应技术或设备措施。
3.分析制约建筑物基础砌置深度的地质因素。
答：制约建筑物基础砌置深度的地质因素主要包括岩土工程地质性质、水文地质条件、季节性冻土深度等三方面。
首先根据地层岩土的性质确定持力层；结合建筑物使用要求与地基持力层条件调整基础埋深；置于地下水位以下、最大季节冻深以上较有利。
4.试分析桩基类型选择与施工条件的关系。
答：选桩型时考虑施工条件主要对预制桩和灌注桩，考虑两点：技术可行性和对环境的影响。
首先选预制桩，要考虑保证桩基质量的前提下，桩穿过的各土层打入的可能性，同时考虑环境是否允许打桩产生的噪声；当打（压）入有困难或环境因素不允许打桩噪声，则选择灌注桩，采用灌注桩要考虑成孔质量问题，是否会产生缩孔、流沙及各种原因导致孔底残土等，并采取必要的措施。
5. 分析冲积平原区可能存在的工程地质问题。
答题要点：该题无固定答案，学生只要能答出2个以上问题，并能分析其产生原因及影响因素即可。
液化场地地基处理方案的选择与评价
液化场地地基处理方案的选择与评价摘要：随着经济和各行各业的快速发展，地基液化是引起构筑物破坏的主要形式，如地震时饱和砂土液化往往造成建筑物地基失效而导致上部结构物破坏；因沉陷或不均匀沉降而致建筑物丧失其原有功能，场地液化评价一直是岩土工程界研究的重点。
根据国内外地基破坏事例的分析与统计可知，其中80％是由于土体液化引起的。
因此，对地基液化分析和处理是地基抗震的主要任务。
关键词：液化场地；地基处理；抗液化措施引言预制桩在处理饱和液化地基的应用是一种比较理想的选择，它具有施工速度快、无泥浆排放污染、无噪声污染等特点，而且与非挤土桩相比，大大节约了工程成本。
在消除液化或降低液化等级的同时也提高了地基的承载力。
但在进行桩基设计时也要充分考虑场地的地层情况，在施工前选择代表性的场地进行试验性施工，一方面可以论证桩基施工的可行性，另一方面可以合理选择压桩机的型号和重量。
对于在施工过程中出现上涌和偏位值较大，可以采取复压措施。
如出现压桩困难时，应暂停压桩，并分析其原因，必要时可采取设置排水板、袋装砂井或采取引孔等措施。
1地震液化的机理浅层松散的饱和粉土和砂土在地震时受到地震波的往复震动作用，导致饱和粉土和砂土中的孔隙水压力短时间内来不及消散反而急剧增加，从而使土的有效应力减小甚至完全消失。
液化对建筑物的危害主要来自于震陷，尤其是不均匀的震陷。
产生地震液化需要具备的几个条件可以总结为：足够强的地震力、浅层的、松散的、饱和的、砂土和黏性低的粉土。
其中：足够的地震力才能使土颗粒产生振动；浅层的是指土层上覆压力和侧压力较小；松散的是指土的强度和密实度较小；饱和的是由于地震作用下孔隙水压力增加、有效应力才可降低；砂土和黏性低的粉土是指土的黏粒含量低，粘结性弱。
以上几个条件缺一不可。
2地震液化场地判定岩土工程勘察要求进行地震液化的判别，当存在饱和砂土和粉土(不含黄土)的地基，除6度设防外，应进行液化判别。
并在《建筑抗震设计规范》中注明可初步判别不液化或可不考虑液化影响的标准。
场地严重液化情况下的桩基设计浅析
场地严重液化情况下的桩基设计浅析摘要：近年来，随着我国国民生产总值的持续增长，人们生活水平的日益提高，人们对于旅游休闲的需求日益增大，特别是对于滨海旅游的需求日益加大，出现大量区域形式的滨海旅游建筑。
今就滨海建筑经常遇到的场地液化问题，根据实际工程案例基础选型进行浅析，分析其工程特点，在满足工程质量的前提下，达到工程成本最优化。
关键词：桩基，液化，设计Abstract: In recent years, as China’s GDP growth, of people living standa rd rise increasingly, people to the tourism leisure demand is increasing, especially for coastal tourism demand is gradually increasing, the appearance of a large number of regional form of seaside tourism construction. This is often met in coastal construction site liquefaction problem, according to the actual engineering case base guide-subject selection, analyzes the features of the project, in meet the engineering quality premise to engineering cost optimization.Keywords: Pile foundation, liquefaction, design一、项目简介本项目处于广东省的东部滨海旅游区，建筑形式多为中高层建筑，但是建筑场地地质条件为：场地原始地貌单元为滨海平原，场地等级为二级，场地稳定性较好。
地基处理和基础设计(三)
地基处理和基础设计（三）三、基础的设计房屋基础设计应根据工程地质和水文地质条件、建筑体型与功能要求、荷载大小和分布情况、相邻建筑基础情况、施工条件和材料供应以及地区抗震烈度等综合考虑，选择经济合理的基础型式。
砌体结构优先采用刚性条形基础，如灰土条形基础、Cl5素混凝土条形基础、毛石混凝土条形基础和四合土条形基础等，当基础宽度大于2.5m时，可采用钢筋混凝土扩展基础即柔性基础。
多层内框架结构，如地基土较差时，中柱宜选用柱下钢筋混凝土条形基础，中柱宜用钢筋混凝土柱。
框架结构、无地下室、地基较好、荷载较小可采用单独柱基，在抗震设防区可按《建筑抗震设计规范》第6.1.1l条设柱基拉梁。
无地下室、地基较差、荷载较大为增强整体性，减少不均匀沉降，可采用十字交叉梁条形基础。
如采用上述基础不能满足地基基础强度和变形要求，又不宜采用桩基或人工地基时，可采用筏板基础（有梁或无梁）。
框架结构、有地下室、上部结构对不均匀沉降要求严、防水要求高、柱网较均匀，可采用箱形基础；柱网不均匀时，可采用筏板基础。
有地下室，无防水要求，柱网、荷载较均匀、地基较好，可采用独立柱基，抗震设防区加柱基拉梁。
或采用钢筋混凝土交叉条形基础或筏板基础。
筏板基础上的柱荷载不大、柱网较小且均匀，可采用板式筏形基础。
当柱荷载不同、柱距较大时，宜采用梁板式筏基。
无论采用何种基础都要处理好基础底板与地下室外墙的连结节点。
框剪结构无地下室、地基较好、荷载较均匀，可选用单独柱基，墙下条基，抗震设防地区柱基下设拉梁并与墙下条基连结在一起。
无地下室，地基较差，荷载较大，柱下可选用交叉条形基础并与墙下条基连结在一起，以加强整体性，如还不能满足地基承载力或变形要求，可采用筏板基础。
剪力墙结构无地下室或有地下室，无防水要求，地基较好，宜选用交叉条形基础。
当有防水要求时，可选用筏板基础或箱形基础。
高层建筑一般都设有地下室，可采用筏板基础；如地下室设置有均匀的钢筋混凝土隔墙时，采用箱形基础。
工程地基处理方案设计的比选
工程地基处理方案设计的比选摘要：在做地基处理设计时，应该从工程质量、工期要求、投资控制等各方面分析比较，来确定更为经济、合理、有效地基处理方法。
本文通过了强夯，CFG 桩两种地基处理方式进行技术设计，做了简单比较。
关键词：地基处理；强夯；CFG 桩；质量；合理Abstract: when doing ground treatment design from project quality, schedule requirements, investment control, to determine the more economical, reasonable, effective ground treatment methods. In this paper, dynamic compaction, the CFG pile two kinds of ground-based approach to technology design, do a simple comparison.Keywords: ground treatment; dynamic compaction; CFG pile; quality; reasonable.中国分类号：TU4文献标识码：文章编号：1前言目前地基的处理措施有很多方法。
有强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、CFG 桩复合地基等多种处理方式。
强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。
强夯置换法适用于高饱和度的粉土，软-流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程，在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。
强夯法和强夯置换法主要用来提高土的强度，减少压缩性，改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。
水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩），它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，桩、桩间土和褥垫层共同构成复合地基。
地基基础设计选型
地基基础设计选型1.概述任何建筑物都必须有可靠的地基和基础。
建筑物的全部重量（包括各种荷载）最终将通过基础传给地基，所以，地基基础的设计是建筑物设计工作中的一项重要内容。
支承建筑物的那部分天然地层，称为天然地基；若天然地基的承载能力不够，经人为加强或改良过的，称为人工地基。
天然地基上的基础，依其埋置的深浅，可分为浅基础和深基础两大类。
大多数建筑物基础的埋深不会很大（例如不大于3~5m），可以用普通开挖基坑和敞坑排水的方法修建，这类基础，称为浅基础。
有时，根据各方面的方案比较，需要将基础埋置到较深的坚实地层上，此时，要采用某些特殊的施工手段和相应的某些基础型式来修建，如桩基、沉井和地下连续墙等，这样的基础称为深基础。
设计工作通常总是从选择方案开始的，地基基础的设计亦不例外。
地基基础的方案，从总的来说，不外下列三类：天然地基的浅基础、人工地基上的浅基础和天然地基上的深基础。
每一类这样的总方案中，还有许多可能的具体方案。
一般来说，天然地基上的浅基础往往比另外二类方案造价低和施工简便，故而应优先考虑。
地基基础的设计，在保证建筑物的安全和能正常使用的前提下，还必须就下列几方面作综合考虑：1、基础的布置和形式，要合理地配合上部结构的构造和使用上的要求。
2、在认真分析研究地基勘察资料的基础上，做到充分利用地基的承载能力。
设计应注意就地取材，节约材料。
3、设计时应结合当地的施工条件来考虑，并力求做到便于施工和减少工程量（如土方工程量），同时也要注意采用和推广设计、施工中的先进技术。
综上所述，一个成功的地基基础设计，应当是安全、合理、经济可行的。
要达到这个目的，就要求设计者熟悉建筑场地的工程地质资料，了解上部结构、施工条件、材料供应以及其它有关情况，结合实际，因地制宜地进行设计。
2.天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计，不能离开地基条件孤立地进行，故称为地基基础设计。
设计的首要任务是保证建筑物的安全和正常使用，这就需要从地基和基础两方面来考虑。
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遭遇较厚液化土层时的地基基础设计型式比选摘要:宿迁市洋河开发区地处江苏省北部黄河冲积平原地貌，地层沉积年代新，液化土层较厚，当地在遭遇到此种情况如何来满足建筑抗震设计规范（以下简称抗规）关于消除或减轻液化土影响的方面积累了丰富的设计和施工经验，本文以一个具体工程为例，通过多种基础型式在技术、工期和经济上的对比分析，反映出在荷载分布比较均匀的规则多层建筑遇到类似的地基情况下，最终选择柱下条形基础+局部换填一定深度的液化土层作为本案的基础设计型式是可行的。
关键词:消除或减轻液化土的影响震陷柱下条形基础砂石换填1、工程概况及场地说明：某工程位于江苏省宿迁市洋河开发区，由多个4~5层的单体建筑组成，建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，地震分组为第二组，均采用框架结构体系。
工程所在场地地处平原区，地势平坦，地层分布较稳定，建筑场地类别为Ⅲ类，无崩塌、滑坡、泥石流等不良地质作用和地质灾害存在，但存在较厚液化土层分布，地基液化等级为中等，属对建筑抗震不利地段。
场地地下水主要为潜水，浅层潜水主要赋存于第①~④层土层中，受大气降水及地表水入渗补给，稳定水位埋深约为1.00米。
具体土层主要物理力学性质表如下表一：表一2、工程的特点及设计重点：本工程的建筑单体上部结构均采用多层框架结构体系，柱网相对规整（某建筑单体一层平面图如图一所示），结构平面及竖向体型简单、规则，荷载分布比较均匀，上部结构设计为常规框架结构设计，但经过仔细分析本建设场地土层的分布情况，发现有以下两个方面的问题在设计当中必须妥善解决，现将罗列如下：本建设场地的土层分布中②、③、④、⑤-1层土均为可液化粉土，液化土层厚，液化等级为中等，根据《建筑抗震设计规范》（以下简称抗规）第4.3.6条中不宜将未经处理的液化土层作为天然地基持力层的要求，必须采取抗液化措施，因此如何消除或减轻液化土沉陷的影响，以及液化土层处理的深度和地基基础的选型就成为本项目设计需要解决的关键问题之一。
从本项目的土层分布物理力学性质表中可以看出，在②、③层液化粉土中间夹有③-1层淤泥质粉质粘土，此土层厚平均为1.2米左右，土层层底标高为自然地坪下4.2米，这层土的承载力低，压缩系数大，为高压缩性土，③-1层土的特性及埋深将会对选择浅埋的天然基础的基础选型及承载力计算造成影响，也是必须妥善解决的问题之一。
3、分析抗规条文要求，初步确定设计方向，比选基础设计方案。
本项目的设防类别为丙类，抗震烈度为7度，根据抗规的4.3.6条的要求可知，本项目可以采用基础和上部结构处理的减轻液化影响的措施，仔细分析抗规的4.3.6~4.3.9条的各项要求及条文说明初步得到以下认识：（1）对于液化等级为中等的场地，只要不是倾斜场地（坡度大于10度）和液化场地土层严重不均的情况，尽量多考虑采用较易实施的基础与上部结构处理的构造措施，不一定要加固处理液化土层；（2）加强基础和上部结构的整体性和刚度，以及采用轻质建筑材料来减轻上部结构荷载对抗液化都是十分有利的；（3）液化的危害主要来自震陷，特别是不均匀震陷，根据抗规的4.3.6条条文说明提出的粉土液化平均震陷量的经验算法公式：SE=0.44ξkS0（d12- d22）(0.01p)0.6/B,分层试算并相加可知本建筑单体的液化震陷量平均值SE>15cm，需要进行地基处理，主要是因为液化土层厚造成的。
但鉴于震陷量的评价方法目前还不成熟，计算误差又很大，本计算结果仅作为不能忽视较厚液化土层影响的一种参考。
基于抗规提出的减轻液化影响的概念，并参考天津地区根据实际震陷资料并考虑地震的偶发性而制定的“软土震陷量小于5cm者可不采取措施，8度区 f ak>90 kpa及9度区f ak>100 kpa的软土可不考虑震陷的影响”地方暂时规定，本项目建设场地接近于不需要考虑震陷的边界线，经过与建设当地的审图专家反复沟通，并结合本项目层数不高并且建筑平面布置相对规则的特点，在充分尊重地方经验的基础上，现提出以下几种基础设计方案供比选：3.1采用独立基础+地梁+局部换填处理液化土层（埋深1.5m）抗规4.3.9条关于减轻液化影响的基础和上部结构处理的措施中并未强制要求一定要进行地基处理，根据和地方专家的沟通结果，设计上采用换填法，用满足《建筑地基处理技术规范》4.2.1条要求的砂石换填2层液化粉土，换填深度为1.5米，从以下几个方面考虑：（1）本案选择不换填3-1层淤泥质粉质粘土，主要基于三个原因：①3-1层土的埋深为自然地坪下4.2米，相对较深，如全部换填将会使换填深度达到3米左右，接近规范要求的极限，造成施工难度大、造价高、质量不易掌控等缺点；②3-1层土层厚为1.2米左右，相对较薄，如果不换填处理，会对基础沉降造成一定的影响，但只要设计时采取一些措施还是可行的；③经过以下基础承载力试算结果发现，以3-1层土作为软弱下卧层，还是可以满足基础设计要求的。
（2）本案选择换填2层液化粉土，可以增加上覆非液化土层的厚度，适当减轻液化土层的影响，提高设计的可靠度；（3）砂石换填尽量不要扰动3-1层淤泥质粉质粘土，避免造成施工困难；（4）在独立基础之间加设地梁，地梁一方面可以承担上部砖墙的荷载，另一方面主要可以加强整个基础之间的整体性，来减轻液化土层的影响；（5）通过砂石换填后，可以提高基础下紧贴土层的地基承载力和压力扩散角，有利于软弱下卧层（3-1层淤泥质粉质粘土）的承载力验算。
（6）根据《建筑地基基础处理技术规范》4.2.2条可知砂石垫层的底宽度应满足b’≥b+2ztanθ，且垫层顶面每边超出基础底边缘不应小于300mm。
（7）换填砂石垫层的承载力设计要求不小于150kpa，并应通过现场静载荷实验确定。
以某框架柱的标准组合柱下荷载为FK=2654KN为例简单介绍计算过程：①独立基础长、宽设为l=5.4m,b=5.4m，z=1.5m，z/b=0.278，查《建筑地基处理技术规范》表 4.2.2，采用内插法可以得出θ=21.12°；②基底以上土平均重度γm1=15.29KN/M3, 基底压力PK=（FK+GK）/lb=116 kpa，基底处土的自重压力值PC=22.94 kpa；③下卧层以上土平均重度γm2=12.15KN/M3，下卧层承载力faz=ηdγm2(d-0.5)=100.38 kpa；④下卧层顶面处的附加压力值Pz=lb(PK-Pc)/(b+2ztanθ)(l+2ztanθ)=63.08 kpa，下卧层顶面以上土的自重压力值Pcz=36.45 kpa，所以Pz+Pcz=99.53<faz=100.38 kpa，满足设计要求。
3.2采用钢筋混凝土交叉条形基础（柱下条形基础）+局部换填处理液化土层（埋深1.5m）采用柱下条形基础设计和以上独立基础的设计思路基本一致，其换填要求同上，本条不再赘诉，但经仔细分析，可发现柱下条形基础有以下几个方面的优势：（1）柱下条形基础比独立基础的整体性和刚度更强，更有利于减轻液化土层的影响；（2）从图一可以看出，本项目建筑单体的柱网相对比较均匀，比较适合柱下条形基础的设计，施工也较为方便；（3）从经济方面看，本项目结合考虑换填砂石和基础施工两方面的总造价，发现两种基础型式的造价相当，可知采用柱下条形基础型式并不增加总投资。
3.3采用天然筏板基础+基础下2米深度范围水泥土加固液化层（埋深1.0m）根据抗规4.3.6条条文说明中的案例分析，筏基、箱基等整体性好的基础对抗液化十分有利，但由于本建设场地的液化土层厚（总厚度大于10米），为防止地震使房屋产生过大的震陷，设计中考虑适当加固处理局部深度的液化土层（参照抗规4.3.6条条文说明中案例2做法）。
经过经济分析比较，采用此法基础总造价较前两种基础型式有近10%的投资增加，并且地方审图专家针对采用水泥土加固地基的做法，结合目前国内的一些经验和教训，对此法的施工质量控制提出质疑，最终建设单位和地方审图专家一致建议不采纳此设计方案。
3.4 采用桩基础+地梁（承台底标高为-1.5m）采用桩基础设计是目前国内普遍使用的全部消除地基液化沉陷的措施之一，主要用于高层和体型不规则的建筑，经分析顾晓鲁等主编的《地基与基础》第三版中关于液化土中的桩基震害特点，结合《建筑桩基技术规范》的 5.3.12条具体要求，本项目选用桩基设计方案时，在桩基础的选型和设计上需考虑以下几点：（1）较厚的中等液化土层建议不要使用预应力管桩或方桩。
如江苏省的地方标准《预应力混凝土管桩基础技术规程》的3.3节关于管桩的适用范围中有明确规定；（2）应加强桩顶与承台的连接做法，常规的桩顶嵌固方法不满足嵌固要求，常发生连接破坏，锚筋拔出的现象；（3）为减少桩负担的水平荷载，应将承台旁的填土尽量夯实；（4）必须保证桩伸入非液化下卧层的长度，避免由于悬在液化土中造成桩基下沉使桩基失效。
（5）对于桩身周围有液化土层的低承台桩基，当承台底面上下非液化土层厚度小于1.5m、1.0m时，土层液化影响折减系数ψl 取0。
（6）桩基承台之间加设地梁，来增加基础的整体性，有利于桩基的受力性能。
综合以上要求，本工程拟采用直径600mm的钻孔灌注桩，桩长16米，桩端伸入6层含砂姜粘土层近4米，经试算单桩竖向承载力特征值为360KN，以前面独基试算框架柱的标准组合柱下荷载为FK=2654KN为例，需要布设8根桩。
（具体桩基承台、独立基础示意图如下）从以上两图比较可以看出，采用桩基础设计，光承台的钢筋混凝土用量也是非常大的，不容小觑，经过对比，采用桩基础来消除液化土层影响比采用独立基础+地梁+局部换填砂石的方案基础总造价增加约30%左右。
综上所述，经过与建设单位以及当地审查专家的多次沟通，本着坚持因地制宜、保护环境、节约资源的设计原则，本案最终决定选择柱下条形基础+局部换填处理1.5m深液化土层的基础设计方案。
结束语在抗震设防烈度8度以下地区，遇到液化土层较厚且液化等级为中等或轻微的情况，只要不是倾斜场地（坡度大于10度）和液化土层严重不均，针对于荷载分布比较规则且平面布置规则的多层丙类建筑，为了满足抗规关于减轻液化影响的措施要求，选择采用桩基础型式固然是一种相对彻底的解决方案，但这种型式往往造价高且施工周期长，不易被建设单位接受，经过仔细分析抗规条文的要求，参考地方类似项目的设计经验，从中可以发现桩基设计不是唯一有效的方法。
本案最终选用柱下条基+局部砂石换填液化土层的基础设计方案，在不增加总体造价的情况下，既有效加强了基础的刚度和整体性，又采取了相应的抗液化措施，可以满足可靠度设计要求，是可行的基础设计方案。
参考文献：GB50011-2010 建筑抗震设计规范北京：中国建筑工业出版社2010JGJ 79-2012 建筑地基处理技术规范北京：中国建筑工业出版社2013JGJ 94-2008 建筑桩基技术规范北京：中国建筑工业出版社2008顾晓鲁钱鸿缙刘惠珊汪时敏地基与基础北京：中国建筑工业出版社2003朱炳寅建筑抗震设计规范应用与分析北京：中国建筑工业出版社2011。