液化处理

1.液化地基的机理
地基液化是指一定深度内（一般指20m）饱和状态的砂土或粉土在一定强度的动荷载作用下表现出类似液体的性状，完全失去强度和刚度的现象。

此现象分析与处理一直是土动力学的主要研究课题之一。

液化一词最早见于1920年Hazen.A的《动力冲填坝》用来说明卡拉弗拉斯冲填坝的毁坏。

上世纪50年代，各国学者对砂土液化进行了广泛研究，主要包括：砂土液化的机理，砂土液化的判别，砂土液化的地基处理等。

地震、波浪、车辆、机器振动、打桩以及爆破等都可能引起饱和砂土或粉土的液化，其中又以地震引起的大面积甚至深层的土体液化的危害性最大，它具有面广、危害重等特点，常会造成场地的整体性失稳。

当某一深度处砂层产生液化，则液化区的超静定水压力将迫使水流涌向地表，使上层土体受到自下而上的动水力。

若水头梯度达到了临界值，则上层土体的颗粒间的有效应力也将等于零，构成“间接液化”。

临界水头梯度仅与土粒相对密度及天然孔隙比有关，故任何土体在一定的水头梯度作用下均可能液化。

然而，实际液化现象多发生在饱和粉、细砂及塑性指数小于7的粉土中，原因在于此类土既缺乏粘聚力又排水不畅，所以较易液化。

饱和砂土与粉土是否会产生液化，取决于土本身的原始静应力状态及振动特性。

通过大量地震调查与研究证明：土粒粗、级配好、密度大、排水条件好、静载大、振动时间短、振动强度低等因素，有利于抗液化的性能。

2.地基液化处理分析
根据地质勘察资料。

该既有建筑主要问题是基础持力层抗地震液化不满足要求。

解决地基液化问题的基本途径是增加土的密实度、改善土的抗液化性能和改善排水条件，即增加土的密度，或者改善土的抗液化特性，使土体在地震荷载作用下不发生液化；改善排水条件，可以使土体在地震荷载作用下，孔隙水压力迅速扩散，减少液化的可能性。

因此,地基处理可采用挖除置换、强夯、振冲、围封、注浆等方法；处理方案不能对已建建筑下部结构产生扰动.且需要处理的土层埋深较深，不宜采用置换、强夯、振冲等处理措施；针对液化土层采用注浆法处理措施是可以考虑的方案。

注浆形成的板墙嵌入非液化土层1.0m；从初步分析来看，采用分割围封的方法，解决了地震液化后不再向四周扩散的问题，从而使地震液化只发生在局部。

但围封范围的土体在地震荷载作用下，土体内的孔隙水压力难以消散。

地基的液化可能仍然存在，因此,对采用分割围封的方法处理独立基础地基液化方案进行补充或调整。

局部采用压密注浆的方法对独立基础下可液化土层进行地基处理,以改善其抗液化性能，并提高地基承载力。

2.1压密注浆的可行性
根据液化判定标准可知，改善基础土的抗地震液化的性能可以从降低地震液化标准贯入击数临界值和提高地基土的标准贯入击数两方面人手。

根据既有建筑实际情况，可以通过增加粘粒含量降低。

通过提高基础液化土层粘粒含量的方法可以改善基础土的抗地震液化性能。

另一方面.采用压密注浆，注浆过程中调整浆液材料中水泥的比例。

能够达到既提高土体粘粒含量，又不降低土体强度，甚至大幅度提高土体强度的目的，从而提高基础土的实际标准贯入击数。

大大增强土体的抗液化性能。

2.2注桨方案设计
（1）浆材及配方设计浆材采用纯水泥浆。

水灰比为l：1。

（2）浆液扩散半径（r）的确定。

由于土层均一性差。

其孔隙率、渗透系数变化大，因而仅用理论公式计算浆液扩散半径显然不甚合理，现据大量的经验数据，暂定值为1m。

待在现场进行注浆试验后再进一步确定值。

（3）注浆孔孔距。

注浆孔采取双层布置，内密外疏的分布方式.内层孔距lm，外层孔距2m，排距2m。

（4）注浆孔孔深。

根据工程勘测资料。

暂定孔深10ITI-15m。

以孔底到残积土层为准。

（5）注浆压力。

由于注浆压力与地质条件及土的物理力学性质.即土的重度、强度、初始应力、孔深、位置及注浆次序等因素有关，而这些因素又难以准确地确定。

因而注浆的压力通过现场注浆试验来确定。

根据现有经验；暂定注浆压力为0.2MPa―0.4MPa，在注浆过程中根据具体情况再作适当的调整。

（6）注浆流量。

注浆流量宜控制在7L/min～10L/min。

（7）注浆结束标准。

在规定的注浆压力下，孔段吸浆量小于O.6L/min，延续30min即可结束灌浆，或孔段单位吸浆量大于理论估算值时也可结束压浆。

（8）灌桨施工。

正式施工前，设备器具和材料应按时到场。

着重做好注浆试验工作。

调整注浆压力、浆液扩散半径、孔距和排距后及时将孔位放样至实地。

针对地层条件和设计要求。

选择的主要施工设备机具为改装后XY―1型钻机。

水泥浆、砂浆搅拌机，压浆机，清水泵等配套设备；材料主要有水泥、砂、注浆花管等。

2.3压密注浆试验方案
根据地质资料和现场试验资料，在既有建筑邻近场地采用与基础同尺寸范围试验，注浆试验孔布置采用2组布置方式。

对浆液材料的注浆量、浆液影响半径、注浆压力对地面的变形影响、抗液化效果等进行试验。

通过试验。

确定注浆材料种类和浆液配方、注浆量、注浆压力、钻孔的倾角、浆液影响半径、合理的钻孔孔距和排距等设计参数。

并通过试验确定不同土层的注浆压力、注浆方法等施工工艺参数。

3.效果检验与评价
3.1效果检验
施工结束半个月后。

在施工段范围内选择了20个钻孔检验点，分别距压浆点0.5m―1.0m不等。

进行钻孔取芯和标贯试验。

标贯试验结果：粉土较密，平均击数l2击；粉、细砂平均击数由原来的5击增加到10击。

同时进行7d、15d、28d、90d的物理力学特性指标试验；其余3孔作为技术孔和标准贯入试验孔，鉴别浆液影响范围。

土样试验：土样含水率、孔隙比、液塑限、压缩系数、抗剪强度等，同时还要进行无侧限抗压强度、渗透试验等。

另外，对注浆后不同时间（7d、15d、28d、90d）土样的无侧限抗压强度、抗剪强度进行试验。

地基承载力等是否满足工程要求进行评价，并分析确定采用哪种灌浆材料和浆液配方、注浆量、钻孔孔距、注浆压力、注浆方法等设计施工参数。

3.2效果评价
从上述效果检验分析可见，注浆施工范围内的杂填土层空隙得到有效充填，淤泥或淤泥质土受到充填、挤密和置换，粉、细砂层得到有效充填和压密。

从钻孔取上的芯样中可见：注浆土体中水泥结石较多，结石与土体胶结紧密：淤泥或淤泥质土体中水泥结石成团块状。

有的块状结石山淤泥或淤泥质土胶结；粉、细砂中也可见水泥结石。

压密注浆试验、注浆前后土样试验结束后.对压密注浆处理地基的抗液化性能、土体经注浆后，不同程度地得到加固，承载力明显提高。

基础范围内90%以上孔判定为不液化，10%孔判定为轻微液化，基础范围外（基础受力影响范围内）部分孔判定为轻微液化，基本满足抗震规范要求，达到了提高地基土抗液化的目的。

4.结语
（1）注浆法加固既有建筑地基，提高地基土的抗液化能力在技术上是可行的，施工质量和处理效果也较好，地基承载力、变形模量得到较大的提高，液化指数降低比较显著。

（2）灌浆参数的选择是一个复杂的问题，只有通过现场试验才能有效确定；注浆压力的选择也很重要，注浆过程中要保持对既有建筑的地面变形的检测。

防止地面起拱。

（3）在对既有建筑地基抗液化处理方面。

选择注浆方法不但技术上可行、经济上合理，而且极大地减少了环境污染问题，节省时间。