羅汝興

(保定申成路橋有限責任公司)

淺談如何處理高速公路液化地基

羅汝興

(保定申成路橋有限責任公司)

高速公路工程項目特殊，其工程區(qū)域跨度大，需要應對的地基情況復雜，尤其是液化地基對公路的基礎造成的負面影響較大。因此在采用處理措施的時候應從形成的機理與條件分析，利用有效的措施降低其含水量、強度等，這樣才能保證其技術效果。

高速公路;液化地基;處理措施;實用性

1 液化地基形成的機理與產(chǎn)生條件

1.1 液化地基的形成機理

通常松散的砂土與粉狀土在地下水的作用下，其含水量達到了飽和狀態(tài)。此時如果土體受到了外界的影響如震動，土體就會向更加緊密的趨勢，此種趨于緊密的動作，這樣土體空隙壓力增加，而在震動的影響下，上升的孔隙水壓力不能消散，這就讓原有狀態(tài)的壓力減小，當壓力消散后土層就會完全喪失抗剪切的能力，就像液體一樣，這就是地基出現(xiàn)液化的機理。此情況多發(fā)生在松散砂土、粉土等，主要的誘因就是震動與水。

1.2 形成液化的基本條件

地質(zhì)因素:如黃淮區(qū)域形成的沖擊平原，是黃河泛濫所產(chǎn)生的，其土層結(jié)構(gòu)十分的松散，在此條件下土體的貫入度較低，形成了沿線液化土層的基礎條件。這就是地質(zhì)因素的影響。

水的因素:砂土或者粉土只有在飽和的狀態(tài)下才有可能成為液化土，而松散的砂土與粉土如果沒有水的影響是不能引起液化的，所以地下水的作用與其水位的高低是影響液化的重要因素。

地震因素:據(jù)研究在地震烈度7和地下水超過6 m的時候，地震就會引發(fā)土體的液化，這個因素也是影響土體穩(wěn)定與液化的一個條件。

外力因素:飽和的砂土與粉土在外界影響下，如外力與地震等，就會出現(xiàn)剪切強度下降甚至消失的情況。在地震的時候，土體受到強烈的振動，空隙水壓力急劇增加，當壓力與剪切面上外力作用下的法向應力相等就會使其強度降低為零，因此地震等級越高其產(chǎn)生液化效果越大。

2 高速公路液化地基的處理

高速公路的建設是一種特殊的工程項目，其突出的特點就是區(qū)域跨度大，地質(zhì)因素的影響更加突出。公路施工為線型工程，施工寬度小需要處理的路段長，所以高速公路施工中需要處理的液化地基的工程量較大。在國家規(guī)范中，指出液化土層上進行道路施工，應根據(jù)實際地質(zhì)勘測，應采用常規(guī)措施對地基進行處理，如換土、反壓護道、取土坑或者路邊溝應遠離路基、盡量保護植被等。如果不能達到工程需求的時候，就必須對液化地基進行加固，以保證公路的安全。加固的措施有:砂樁、碎石樁、石灰樁、強夯等。在此還應考慮高速公路的特點是其基礎類型多樣，擴大基礎、樁基礎等都會出現(xiàn)在公路建設中。一般的路段路堤高程變化大，對地基處理的措施也不能完全采用一種措施就可以應付復雜的地質(zhì)情況，因此液化地基的處理必須突出針對性。高等級公路在處理液化地基的時候應盡量將多種因素綜合起來考慮與設計，既起到處理效果也可以節(jié)約投資，此時就需要根據(jù)地質(zhì)勘測結(jié)構(gòu)與試驗資料，判斷液化土層的深度、厚度、液化程度等，并測試其對公路地基的影響程度，然后設計處理措施。高速公路往往需要穿過多個地質(zhì)區(qū)域，土層變化頻繁，及時采用一種處理方法進行處理也應根據(jù)實際的情況對處理參數(shù)進行調(diào)整，優(yōu)化處理的效果，具體的處理方法如下。

(1)換土回填法。此種方法對處理液化土地基是對淺層液化土進行清理，或者替換，換填的是強度較高的砂礫、碎石等，并配合相應的夯實。如果采用全部替換的方式，其適應的范圍是小于3 m的可液化地基，可以從根本上改善地基強度，是消除液化最為徹底的措施。

(2)擠密樁技術。是利用沖擊或者振動的方式，在松散的砂土或者填土地基中成孔并填入沙料進入土中，形成了砂石樁，與樁間的土體形成復合地基。其主要的目標就是提高承載能力，改變液化土帶來的變形與液化趨勢。在加固地基抗液化方面的作用原理是，通過成樁過程樁管本身對周圍液化土產(chǎn)生橫向擠壓，使得周圍的土體空隙比變小，增加密實度;通過在樁孔內(nèi)填入粗砂材料，在地基中形成一種透水性好的豎向減壓排水通道，有效的降低空隙水壓力，控制液化加劇，加快排水固結(jié);通過成孔施工中的振動讓填入的材料與地基實現(xiàn)擠密效果，增加砂土的抗液化能力。

(3)碎石樁技術。利用振動與沖擊或者水沖的技術，對軟土地基上成孔，隨后利用碎石等粗骨料擠壓到成孔中，形成一個由碎石砂礫等構(gòu)成的密實的樁結(jié)構(gòu)。在成孔與碎石擠密的同時原有的地基在水平振動的影響下會產(chǎn)生徑向的位移而對其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，改變了密實程度，空隙比降低，液化指數(shù)也隨之降低，從而形成一種高強度復合地基，消除液化的發(fā)展。此種施工的措施包括了濕法、干法兩種，即水振沖、沉管法。濕法技術是在地基的十字板剪切檢測強度大于15 kPa，而干法強度則大于10 kPa。不同的地質(zhì)條件中樁和樁之間的承載能力、液化指數(shù)下降的效果是不能通過計算得出的，只有通過實地檢測才能獲得。所以碎石樁和其他加固方式都只能在特定的工程條件下采用，其加固的施工工藝與參數(shù)(填料量、成孔速度、振動時間等)，都必須通過實際試驗來測定。

(4)強夯技術。此技術是利用重錘在一定高度上自由落下而產(chǎn)生的沖擊力對土體施加沖擊能量，對地基進行振動與沖擊，此種能量可以轉(zhuǎn)換為振動波，使得土體得到強制的壓縮、排水、振密等，達到排水預壓的效果，從而提高地基的強度，讓土粒之間達到一個穩(wěn)定的狀態(tài)，降低液化指數(shù)，最終加固了地基。目前，強夯法是應用較為廣泛的技術之一，但是其也因為地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復雜性而不能通過計算獲得指導施工的參數(shù)。通常參照的都是經(jīng)驗，利用相似的工程來確定強夯的參數(shù)。在強夯之前應對具有代表性的地段進行試夯，確定其施工的參數(shù)。強夯的主要參數(shù)有錘重、高度、墊層厚度、墊層材料、加固深度、夯擊遍數(shù)、間隔時間、處理范圍等。

3 結(jié)束語

從實際的應用來看，強夯法是一種廣泛采用，來應對液化地基的技術措施，加固的效果理想，費用低。碎石樁、擠密砂樁也有一定的應用空間，但是因為工程費用限制，其通常是在構(gòu)造物施工中采用。而且在實際的應用中具體的項目，各種加固措施之間也互有長短。如在某公路項目中，振動碎石樁的加固效果較好，擠密樁次之，但是從施工成本上看擠密樁更加具有優(yōu)勢，所以擠密樁最終成為了對該路段液化地基處理的主要方式。我國的高速公路建設不斷發(fā)展，在不斷的施工實踐積累中，對于液化地基的處理措施，從理論到實踐都獲得了豐富的成果經(jīng)驗。高速公路施工對液化地基的處理方法也基本上采用的是規(guī)范總結(jié)并推薦的措施。但是從前面的分析中可知，公路施工是較為復雜的過程，尤其是自然地質(zhì)的復雜性對施工影響較大，因此對地基的處理應建立在對地基的充分勘測與分析的基礎上，選擇方法因地制宜，多方考慮其施工條件、加固效果、經(jīng)濟性等因素，這樣才能保證施工優(yōu)化。

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U416.1

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1008-3383(2012)03-0041-01

2011-11-01

羅汝興(1985-)，男，湖南省瀏陽市人，助理工程師，研究方向為公路橋梁施工。