地基砂土液化解决方案

地震时，在烈度比较高的地区常常发生喷砂冒水现象，这种现象就是地下砂层发生液化的宏观表现。它往往造成路基不均匀沉降、桥梁的倾斜，给公路运输事业的发展带来危害。其成因主要是土体在震前处于疏松状态，当地震到来时，其受水平的震动荷载，颗粒要发生重新分布，此时土体倾向于由松变密。在这种由松变密的过程中，如果土体的含水量达到饱和状态，孔隙内充满水，且孔隙水在振动的短促时间内排不出去，就将出现从松到密的过渡阶段。这使颗粒离开原来位置，又未落到新的稳定位置，悬浮在孔隙水中，在这一过程中孔隙水压力骤然上升来不及消散，使原来砂里通过接触点传递的压力（有效应力）减小，当有效应力完全或接近完全消失时，砂土层会完全丧失抗剪强度及承载能力，发生砂土液化现象。这种现象的发生主要与地震动的大小和土体自身的含水量、颗粒的大小、级配以及压实状态有关。

砂土液化后，孔隙水在超孔隙水压力下自下向上运动。若砂土层上部没有渗透性更弱的覆盖层，地下水即大面积溢于地表；如果砂土层上部有渗透性更弱的黏性土层，当超孔隙水压力超过覆盖层强度，地下水就会携带砂粒冲破覆盖层或沿覆盖层裂隙喷出地表，产生喷水冒砂现象。地震、爆炸、机械振动等都可以引起砂土液化现象，尤其是地震引起的，范围更广、危害性更大。砂土液化的防治主要从预防砂土液化的发生，防止或减轻建筑物不均匀沉降两方面入手。包括合理选择场地；采取振冲、夯实、爆炸、挤密桩等措施，提高砂土密度；排水降低砂土孔隙水压力；换土，板桩围封，以及采用整体性较好的筏基、深桩基等方法。

案例六：图3.10为路边绿化带发生的喷砂冒水现象。这主要是因为在地震力的作用下饱和砂土液化中的孔隙水压力超过了土体自身的承载能力，从而发生了喷砂冒水现象。

图3.10　人行道周围的砂土液化

考查要点：对土的喷出物进行取样，通过筛分试验对砂土液化的可能性进行简易判别；分析砂土液化的机理，为震后的加固处理提供依据。

对策例：对于表层土液化现象采取土体置换的方法，排除表面液化砂土，重新覆土夯实或者采用强夯法将土体压实；如发生大面积砂土液化可在液化区周围打排水砂桩。

案例七：阪神大地震中某地路面发生砂土液化。其主要现象为喷砂冒水，并伴有不均匀沉降。图3.11为喷砂冒水后的遗留粉砂。其成因包括两种：一种是地下水位过高而造成土体的抗剪强度不足；另一种则是由大面积回填土压实不充分。

图3.11　路面下土体的砂土液化

考查要点：对周围路面的变形进行记录和分析；对土的喷出物进行取样，通过颗分试验等进行砂土液化简易判别。

对策例：在可液化的土层上填筑非液化土层并压实，从而降低其渗透性；对于表层土的液化现象，采用土体置换的方法，重新覆以粗砂土并夯实。

案例八：图3.12为某停车场在震后出现了大面积的喷砂冒水现象。其主要原因是由于周围土体的含水量过高，使土体的抗剪强度下降，形成砂土液化。当受地震力的作用后发生大面积喷砂冒水现象。

图3.12　停车场地基的砂土液化

考查要点：观测砂土液化的范围及周边地区的影响（沉陷、喷砂冒水等），并分析其产生的机理，为震后处理提供依据。

对策例：对于这种大面积砂土液化的现象，可采用在受灾地区设置大排水砂桩的措施，一方面利用砂桩的排水作用降低土体中的含水量；另一方面利用其挤密特点使周围土体压实。(www.xing528.com)

案例九：如图3.13所示，路基内出现了严重的大面积喷砂冒水现象。其主要原因是饱和液化砂土受地震力的扰动后发生喷砂冒水现象。

图3.13　道路基础的砂土液化

考查要点：由于该地区的砂土液化造成了大面积的喷砂冒水，因此在现场考察时应注意观测液化范围，并且对周围未液化的土体进行取样，为后续处理提供依据。

对策例：若采用土体置换的方法费工费时，则可考虑采用排水砂桩的措施，并辅以强夯法对周围受灾土体进行加固。

案例十：如图3.14所示，阪神大地震中岸边出现的大面积砂土液化现象，并伴有严重的滑移和开裂。其主要原因是由于底层地基发生砂土液化现象，使岸边沉箱倾斜最终导致地表的严重开裂和侧滑。

图3.14　海岸附近的砂土液化

考查要点：测量液化的范围以及裂缝的宽度。

对策例：对岸边沉箱进行加固，如加固有困难，可在其临海面再布置新沉箱，从而使新沉箱担负起旧沉箱的功能。

案例十一：图3.15为阪神大地震中海港的大面积砂土液化现象，主要表现为大面积的喷砂冒水。这主要是由于海港的地基填土多为粉砂土，这些粉砂土多取自于海底疏浚来的淤泥或粉砂，极易产生砂土液化现象。

图3.15　码头区域内的大范围砂土液化

考查要点：由于出现了大面积的喷砂冒水，因此在现场考察时应注意观测液化范围，并且通过取样对砂土液化的深度进行判断，为后续处理提供依据。

对策例：采用排水砂桩对周围土体进行加固，一方面可降低土体内的含水量；另一方面可利用砂桩的挤密作用使土体密实。除此之外在局部地区还可辅以土体置换或采用强夯法来进行加固。