维普资讯 http://www.cqvip.com ２ＯＯ２．ＮＯ．２ 福建建设科技 桩基施工对砂土地基抗液化的作用 李学准 （福州市房地产经营总公司 ３５０００１） ［提 要］ 结合工程实例，论述了沉管桩施工的振动和挤土效应对消除砂土地基液化的作用。 ［关键词］沉管柱；液化地基；饱和砂土；挤密作用；振密作用 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｓａｎｄｙ ｇｒｏｕｎｄ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｉｐｅ—ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｐｉｌｅ；ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ ｇｒｏｕｎｄ；ｓａｔｕｎａｔｅｄ ｓａｎｄｙ；ｅｘｔｒｕｄｉｎｇ ｄｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｄｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ １ 前言 表ｌ土层物理性质 我国是一个多地震国家，也是世界上地震灾害严重的国家 之一，在历次大地震中，都有砂土液化现象发生，并造成严重的 破坏和经济损失。福建沿海地区广泛分布着可液化粉细砂和高 压缩性淤泥质土．作为工程建设地基极为不利。目前福州地区正 在开发的金山小区都属于这种地基，该场地上部分布着平均厚 度达８ｍ的可液化粉细砂及粉质砂．此层地基在地震作用下具 有易液化的特点，其地基中的桩基在地震作用下由于粉细砂的 液化，承载力迅速下降。国内外许多学者研究了地基发生液化后 侧摩阻力的降低程度及其对桩承载力的影响，这些研究结论并 不相同，有的认为地基发生液化后不考虑桩侧摩阻力；有的认为 应考虑液化后桩侧负摩阻力；有的认为可以对液化地基桩侧摩 阻力进行一定程度折减。建筑设计规范中规定液化地基抗震承 载力的设计按桩在静力条件下的承载力按一定幅度折减进行 的。对于液化土层为浅层砂土，在实际打桩施工中，经挤密和震 动，起着密实砂土作用，一定程度对消除液化有利。为了验证打 桩后饱和砂土是否不液化，金山生活区建设指挥部对金山生活 在前期详勘过程中发现：泥质粉细砂（４）层标贯试验点３１ 个判别结果，其中有１３个点会液化，液化指数Ｉ Ｌ 一０．４１—６．４０， 属轻微——中等液化等级；含泥砂（５）层标贯试验点７９个判别 结果，其中有６个点会液化，液化指数Ｉ・ 一０．２８—２．５７属轻微 液化等级。在桩基施工结束后２８天，采用标准贯入试验方法，确 定沉管桩施工的振动和挤土效应对消除砂土地基液化的影响。 ３标贯试验点分布和砂土液化判别 ３．１ 标准贯试验选取前期勘察中存在的砂土液化孔总数 的１／２—３／４液化孔进行液化试验，试验孔临近原钻孔；此外，于 ５＃楼ＺＫ标５孔沿垂直拟建物周边线的内外分布施二个试验 孔，间距约２ｍ，以验证桩基施工后砂土挤密影响范围。 ３．２饱和砂土液化判别 本次仍采用标准贯入试验判别法，采用国标《建筑抗震设计 规范｝（ＧＢＪ１１—８９），在地面下１５ｍ深度范围内可能液化土按下 式进行评判： 区东区地块在桩基施工结束后，采用标准贯入试验方法，以检测 砂土的挤密效果及消除液化的影响。 ２ 工程实例 福州金山生活区位于福州金山大桥南港建新镇、金山大道 南侧。生活区总建筑面积７３万ｍ ，在前期的岩土工程勘察表 明：该场地土类别综合判定为中软场土，建筑场地类别为Ⅱ类； 上部全新世时期（Ｑ ）沉积的中细砂层较厚，潜在砂土地震液化 现象。现以生活区东区Ⅱ地块为例： 东区Ⅱ地块占地面积长３８０ｍ，宽９０ｍ，约３４２００ｍ ，计划建 当Ｎ ＜Ｎ 时，可判为液化土， 其中：Ｎ ＝Ｎ。［Ｏ．９＋ｐ．１（ｄｓ—ｄｗ）］、／３／ｐ 式中Ｎ ——饱和土标准贯入击数实测值； Ｎ ——临界的标贯锤击数； Ｎ。——液化判别标准贯入锤击数基准值，对于福州属七度 震区，取Ｎ。：６； 楼１１幢，其中高层４幢，多层７幢。而该地块多层部份的楼房选 用上部砂层作为桩基持力层，桩型采用静压沉管灌注桩，桩径 Ｏ５００ｍｍ，桩长１３－－１５ｍ。其土层物理性质见表１。 收稿日期 ２００２—０３—２５ ｄｓ——饱和土标准贯入点深度（ｍ）； ｄｗ——地下水位深度（ｍ）； Ｐ ——粘粒含量百分率。对于砂类土或 ＜３ ，取Ｐ ：３・ 维普资讯 http://www.cqvip.com ６ 福建建设科技 饱和砂土液化判别结果见表２、表３。 表２金山生活区东区Ｉ地块打桩后饱和砂土液化判别表 Ｊ土层 ｌ编号 孔号 测试深度 标贯点 标贯实 测击数 临界标 贯击数 液化 指数 判别 （ｍ） Ｎ６３ ５ Ｎ Ｉｌ 结果 ｌ—ｌ ５．６０—５．９Ｃ ｌ９ ７．６５ ２一ｌ ５．５５—５．８５ ２ｌ ７．Ｏ５ ３一ｌ ４．６５—４．９５ ７ ６．３３ ３—２ ４．２１—４．５１ １Ｓ ７．８９ ４一ｌ ４．５４—４．８４ ９ ６．５７ 泥质 （４） ５一Ａ ４．５７—４．８７ ｌ２ ７．６４ 粉细 ５一Ｂ ４．２２—４．５２ ｌｌ ７．１２ Ｏ 不液化 砂 ５一Ｃ ３．９０—４．２ ｌ２ ７．０５ ５一Ｄ ４．２５—４．５ ５ ｌｌ ６．７５ ５一ｌ ４．１０—４．４Ｃ ｌｌ ６．６９ ７一ｌ ５．２５—５．５５ ９ ７．７７ １０——１ ３．９５ ４．２５ ８ ６．５７ ｌｌ—ｌ ５．５５—５．８５ ７ ６．２７ 衰３金山生活区东区Ｉ地块打桩后饱和砂土液化判别表 土层 标贯点 标贯实 临界标 液化 判别 编号 孔号 测试深度 测击数 贯击数 指数 结果 （ｍ） Ｎ６３ ５ Ｎ Ｉ１。 ８．２５ ８．５５ ２０ ８．５５ ２一ｌ ｉ０．４５——１０．７５ ２５ ９．８７ ｌ２．８５一ｌ３．１ ５ ２２ ｌ１．３ｌ ７．２５ ７．５５ ｌ ５ ７．８９ ９．６５—９．９５ ｌ８ ９．３３ ３一ｌ １０．８５一ｌ１．１５ ｌ８ １０．７１ ｌ２．６５一ｌ２．９５ ２Ｏ ｌ２．０９ ９．２５—９．５５ ｌ８ １０．４７ ５一Ａ ｌ１．４５一ｌ１．７５ ｌ９ ｌ１．７９ ６．７５—７．０５ ｌ６ ８．４３ ９．２５—９．５５ ｌ５ ９．９３ ５一Ｂ ｌ１．６５一ｌ１．９５ ２０ ｌ１．３７ （５） ｌ３．２５一ｌ３．５５ ２３ ｌ２．９３ 泥质 ６．１ ５—６．４５ ｌ４ ８．２５ Ｏ 不液化 中砂 ５一Ｃ ９．９５ ｉ０．２５ ２０ １０．５３ ｌ２．２５一ｌ２．５５ ２２ ｌ１．９ｌ ６．５５—６．８５ １２ ８．０７ ５一Ｄ ８．８５—９．１５ ２０ ９．４５ ｌ１．２５一ｌ１．５５ ２２ １０．８９ ５．１５ ５．４５ ｌｌ ７．５９ ６一ｌ ７．１５ ７．４５ ｌ３ ８．７９ ｌ２．１５一ｌ２．４ ５ ２２ ｌ１．７９ ９．６５ ９．９５ ｌ７ ９．０９ ８一ｌ ｌ２．１５ ｌ２．４ ５ ２３ １０．５９ ７．４５—７．７５ ｌ３ ７．９５ 『１０一ｌ ９．６５—９．９５ ｌ６ ９．２７ ＿ ｌｌ２．６Ｏ—ｌ２．９０ ２３ ｌ１．７９ ＿４标准贯入试验的评价 经桩基施工加固后，建筑场地上部第（４）层泥质粉细砂，第 （５）层泥质中砂均产生一定的挤密效果，具体可以从前后两期中 标贯击数（实测值）进行验证，说见表４ 表４ 前后两期标贯试验Ｎ捶击数统计表 施工前标贯 本次标贯试 平均标贯Ｎ钶 层序 土层名称 数 值 武验Ｎ锤击数 验Ｎ锤击数 击数实测值 （实测值） （实测值） 增加 （４） 泥质粉 细砂 范围值 平均值 ５一ｌｌ７ ７ ２ｌ ．３ ｌ１．７ ６Ｏ （５） 泥质中砂 平均值 范围值 ８ ２２ ｌｌ ２５ ｌ３．２ ｌ８．３ ３８ 从表２、表３、表４判别结果来看，在七度近震条件下，（４）层 泥质粉细砂在桩基外２．０ｍ范围内不会产生液化，（５）层泥质中 砂也不会产生液化。东区Ｉ、Ⅲ地块所得结果与Ⅱ地块相似。 ５ 沉管桩基础对砂土液化影响机理探讨 ５．１ 挤密作用 小区采用静压沉桩灌注桩，桩在静力作用下被压人土体时， 将发生挤土效应，在各个方向产生相等的水平位移（轴对称水平 位移）如图１ ｌ， ｆ ｛ ． Ｘ 、 一 图１ 土体水平位移 水平截面上的带阴影的土的元素体１将被挤到１ 的位置 和形状。显然桩基施工挤密后，砂土结构扰动，其孔隙比变小・液 化土层的密实度大大改善，侧向应力显著增大，从而提高了抗液 化能力。 ５．２振密作用 桩在垂直静压过程中，产生一定的振动能量，其可以使饱和 液化土层中的土颗粒重新排列，使砂土的相对密度增加・孔隙率 降低，内摩擦角增大，砂土的物理力学性能改善，振动沉桩不仅 可使液化土层振密，且有效振密范围大（约６倍桩直桩）进而大 大提高土的抗液化能力。 ６结语 ６．１ 根据砂土层中桩基施工前后标贯对比结果看，沉管灌 注桩同土挤密效果相当明显，标贯值提高较多，较好地改善了饱 和砂层的密实度，使其达到非液化状态，对消除砂层存在的液化 危险十分有效。 ６．２按建筑桩基技术规范（ＪＧＪ９４－－９４）中节５．２．１２规定・ 将液化土层极限侧阻力标准值乘以土层液化折减系数计算单桩 极限载力标准值。但在实际工程中，若液化土层为浅层砂土，在 实际压桩施工中，经挤密和震动，起着密实砂土作用，一定程度 对消除液化有利，其承载力也有明显增大．其提高部分的承载力 可作为安全储备。 ６．３对于有工程设计经验的人员，如遇上类似工程，建议 在计算单桩极限承载力标准值时，其土层液化折减系数可考虑 按规范ＪＧＪ９４—９４中规定适当提高一档取值，从而减少布桩桩 数，节约工程造价。 参考文献 ［１］中华人民共和国行业标准，建筑桩基技术规范（ＪＧＪ９４—９４）・ 北京：中国建筑工业出版社，１９９５． ［２］中华人民共和国国家标准，建筑抗震设计规范（ＧＢＪｌｌ一 ８９），北京：中国建筑工业出版社，１９８９．
