摘要：本文介紹了某工程場地因CFG樁復合地基施工而發現的地基土液化誤判問題，在糾正了地基液化等級判斷之后，針對已完成和未進行CFG樁復合地基處理的不同工況，分別采取了振錘振密加固措施和振沖碎石樁+CFG樁復合地基方案進行地基處理，經檢測，地基液化現象全部消除或液化等級轉為輕微，處理效果良好，滿足設計要求。

　　關鍵詞：液化；振錘振密；振沖碎石樁

　　中圖分類號：    TQ511                文獻標識碼：A                      文章編號：

　　Abstract: This paper introduces a project site for CFG pile composite foundation construction of foundation soil liquefaction and find the misjudgement in correct the liquefied foundation level after judge, has been completed and not for CFG pile composite foundation treatment under different conditions, the vibration respectively take hammer vibration reinforcement measures and dense vibro-replacement stone column + CFG pile composite foundation scheme of ground treatment, after the examination, the foundation liquefaction phenomenon to eliminate or liquefied level to all minor, the treatment effect is good, meet the design requirements.

　　Key Words: Liquefied; Vibration hammer dense vibration; Vibro-replacement stone column

　　一、前言

　　地基飽和粉土和砂層液化在工程實踐中較為常見。根據以往學者的研究結果來看，飽和松砂與粉土是一種單粒結構，處于不穩定狀態[1]。在飽和情況下受動荷載作用時，驟然上升的孔隙水壓力來不及消散，根據有效應力原理，就使原來由土顆粒通過其接觸點傳遞的有效應力減小，甚至完全喪失。這時土顆粒將處于懸浮狀態，完全喪失抗剪強度，地基發生液化。地基液化后發生失效現象，導致大量建筑物損毀[2]。因此，地基液化問題不容忽視。

　　本文涉及工程建設場地內有9棟住宅樓，原設計方案未考慮液化處理，先期施工工程未發現潛在的液化隱患，但在后期工程施工時，出現了較嚴重的施工困難，分析為砂層過于松散，潛在的液化威脅較嚴重，經計算分析，勘察報告地基土液化存在誤判問題，遂糾正了液化等級判斷，后分別采用振錘振密措施法加固先期工程、振沖碎石樁法處理嚴重液化的后期工程，經檢測，液化處理效果良好。

　　二、工程介紹

　　（一）工程概況

　　本工程為一多棟住宅社區，共6棟樓，其中，1~3#樓為地上18層、地下1層住宅樓，4~6#樓為地上24層、地下1層住宅樓。由于場地淺層天然地基土強度低，不能滿足高層建筑物承載力及變形要求，采用CFG樁復合地基方案進行地基處理，施工工藝采用長螺旋鉆機成孔、壓灌混凝土成樁，設計參數詳見表1。
                表1  原CFG樁復合地基設計方案

　　注：由于部分土層存在液化問題，CFG樁方案設計時，將該液化部分土層的側摩阻力進行了適當折減，所以設計樁長較長。

　　（二）地層土質簡介

　　根據勘察結果，本工程場地除地表分布的雜填土及素填土（Q1m1）外，其下地層依次為第四系全新統沖積相新近沉積（Q42n1）形成的粉質粘土及細砂層，第四系全新統沖積相沖積（Q4a1）形成的粉質粘土及細砂層，第四系晚更新世沖積（Q3n1）形成的粉質粘土夾粉土、粉質粘土及細砂層。其基礎底面以下各土層力學性狀及勘察柱狀圖詳見表2和圖1。
表2  基底以下土層力學性狀

土層編號	巖土 名稱	力學性狀	圖1  典型土層柱狀圖
③	新近沉積粉砂	標準貫入試驗錘擊數N=7.0~12.0擊，平均值8.7擊；呈稍密狀態，屬中~低壓縮性土，該層力學性能欠均勻，工程性能較差
④	細砂	標準貫入試驗錘擊數N=15.0~35.0擊，平均值23.2擊；呈中密~密實狀態，局部稍密狀態，屬低壓縮性土，該層力學性能相對較好
⑤	粉質粘土	孔隙比e=0.482~0.783，平均值為0.599，液性指數IL=0.11~0.72，平均值0.48。壓縮系數а1-2=0.12~0.24MPa-1,平均值0.18MPa-1, 壓縮模量ES1-2=7.13~18.75MPa, 平均值11.64MPa；標準貫入試驗錘擊數N=6.0~19.0擊，平均值12.5擊；呈可塑~硬塑狀態，屬中壓縮性土，該層力學性能一般；
⑥	細砂	標準貫入試驗錘擊數N=23~40擊，平均值32.4擊；呈中密~密實狀態，屬低壓縮性土，該層力學性能相對較好
⑦	粉質粘土	孔隙比e=0.456~0.878，平均值為0.647，液性指數IL=0.14~0.78，平均值0.37。壓縮系數а1-2=0.10~0.34MPa-1,平均值0.22MPa-1, 壓縮模量ES1-2=5.08~20.40MPa, 平均值9.03MPa；標準貫入試驗錘擊數N=13.0~24.0擊，平均值17.2擊；呈可塑~硬塑~堅硬狀態，局部軟塑狀態，屬中壓縮性土，該層力學性能相對一般
⑧	細砂	標準貫入試驗錘擊數N=27.0~42.0擊，平均值35.0擊；呈密實狀態，屬低壓縮性土，該層力學性能相對較好

　　勘察期間場地地下穩定水位埋深2.65~4.20米，屬孔隙潛水，主要受大氣降水的影響，據區域水文地質資料，地下水位年變化幅度1.5~2.0米左右。

　　（三）施工中出現的問題

　　CFG樁復合地基工程共分兩期進行施工：1~3#樓先期施工，CFG樁樁徑400mm；4~6#樓后期施工，CFG樁樁徑600mm。1~3#樓施工時，施工基本正常，未現異常現象；然而，在4~6#樓施工中，因樁徑變大，對地層的擾動增大，施工單位反應長螺旋鉆機鉆進時翻砂嚴重，同時地下水豐富，鉆機附近土層下陷，出土量變小，威脅到鉆機穩定，甚至混凝土泵管隨砂卷入地層內，周邊槽壁有坍塌現象，超灌現象較為嚴重。

　　根據施工中的種種現象，結合本場區地質條件特點，認為極有可能是地基土過于松散，從而造成施工困難，同時潛在的液化威脅較嚴重 。

　　三、地基液化問題分析與處理方法

　　（一）地基液化問題分析

　　為進一步確認第2.3節分析的結論，特與勘察人員溝通，獲知勘察報告按分層計算的方法來進行液化等級判別，即按每個鉆孔的每層土液化指數來判定液化等級，而非根據每個鉆孔不同土層的液化指數的累加進行計算，因此液化判定結果迥然不同。

　　勘察報告上各土層液化判別結果如下：②1層新近沉積粉土為液化土，具輕微液化；③層新近沉積粉砂為液化土，具中等液化；④層粉砂、⑤層粉質粘土中的粉土及⑥層細砂為非液化土，場地為具中等液化場地。

　　同時，為確定本場地液化特性，特校核了勘察報告中液化判別計算表，校核結果見表3，綜合考慮，本場區為中度及嚴重液化，根據規范[3]中4.3.6條文抗液化措施規定，對于乙類設防類別，地基液化等級為中等及嚴重時，需要全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對基礎和上部結構處理。

　　（二）地基液化處理方法

　　為保證工程質量及安全，需對本工程進行液化地基處理。1~3#樓CFG樁已施工完成，常規的抗液化措施已無法施工，考慮到液化的嚴重影響，為確保工程安全，亦進行了液化處理。

　　常規的抗液化措施有換填、地基加密法（如振沖、振動加密、擠密碎石樁、強夯等）、樁基礎、深基礎等，針對本工程特點，1~3#樓采用改進的振錘振密措施，4~6#采用“振沖碎石樁+CFG樁”復合地基處理方案，即先采用振沖碎石樁處理液化土層后，再進行CFG樁施工。

　　1.1~3#樓地基液化處理方法

　　鑒于CFG樁已施工，為不影響CFG樁施工質量，已無法采用常規的加密、擠密等施工工藝。遂提出了改良的振錘振密措施，即在沉管工藝的原型下改進成為簡易沉管裝置。其原理為，當沉管的振動頻率與土體顆粒的自振頻率一致時，土體顆粒產生共振。此時，土體顆粒重新排列組合，形成更為密實的土體，從而達到振密土體的效果。同時土體顆粒有足夠的振動速度和加速度，能迅速破壞沉管和土體之間的粘結力，使兩者之間由壓緊狀態過渡到瞬時分離狀態。沉管的側面阻力大大降低，促成其順利沉入土中[4]。在此過程中，在沉管周圍處填充碎石，碎石沿著沉管壁向下及向周邊移動，達到擠密土體的效果。此種工藝的優點在于避免了傳統工藝對既有樁體的破壞，同時又施工簡便易行。

　　本工程具體處理方案如下：以沉管機械上振錘帶動Φ200鋼管，鋼管外焊有鋼刺，下插入砂層12米，反復振動，并在鋼管周圍處填充碎石。處理范圍為CFG樁樁間，以及基礎邊線外5m，孔位間距為0.5m×0.5m，具體見圖2和圖3。施工過程中，每孔填料0.4m3，在整體振密后，場地土下沉0.3~0.5m，該沉降主要來源于CFG樁施工擾動土體的密實度恢復和天然土體的振密。

　　2. 4~6#樓地基液化處理方法

　　鑒于4~6#樓地基液化的嚴重性，需采取質量可靠、處理效果較好的施工工藝。作為抗液化處理措施之一，振沖碎石樁法正具有該特點：通過預振效應使液化地基土顆粒結構重新排列，從而改善了地基土的性能[5]。振沖碎石樁加固可液化地基的作用主要表現在以下方面：1）成樁過程中，激振器產生的振動通過導管傳遞給土層，使其附近的飽和砂土地基產生振動孔隙水壓力，導致部分土體液化，土顆粒重新排列，趨向密實，從而提高了樁周土體的密實度。2）復合地基中的碎石樁是以透水性很好的碎石構筑，可以縮短滲透路徑，改善排水條件，因此在振動時加速超孔隙水壓力的消散，使孔壓消散與增長同時發生，降低由于循環荷載作用而產生的超靜孔隙水壓力，以防止地基液化，大大提高了地基的抗液化能力；3）樁體分擔地震水平剪應力，減小樁間土所受的剪應力[6]。

　　對原4~6#樓CFG樁復合地基方案進行了變更，采用振沖碎石樁+CFG樁復合地基方案，即，先通過振沖碎石樁消除地基土中的液化現象，進而將地基承載力提高到200kPa，然后采用CFG復合地基處理方式處理已經振密后的地基土。具體設計參數詳見表4。

　　四、處理效果分析

　　施工結束后，分別對地基處理結果進行了標準貫入試驗檢測，并按《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）4.3.4和4.3.5條文進行判定，判定結果詳見表5。

　　表3與表5相比較可知，經處理后，本工程6棟樓地基液化等級全部輕微及以下，滿足相關規范及設計要求。

　　其中，為檢測振錘振密法對已施工CFG樁樁體的影響，特對1~3#樓20%樁數的CFG樁進行了低應變動測，檢測結果表明：絕大部分CFG樁為樁身完整度為Ⅰ級，其中，約10%左右CFG樁樁身完整度為Ⅱ級，由此可見，振錘振密法對CFG樁樁身完整性無影響及損傷。

　　五、結語

　　本工程采用了抗液化措施來處理不同工況下的液化問題，根據施工過程和檢測結果，可得出如下結論：

　　（1）地基液化問題不容忽視，其不但對工程安全有一定影響，亦會可能困擾復合地基的施工。

　　（2）判別地基液化等級需小心謹慎，應正確合理利用液化指數計算公式。

　　（3）沉管工藝原型下改進的振錘振密措施可很好的處理地基液化問題，尤其針對地基補救工程，既避免了傳統工藝對既有樁體的破壞，同時又施工簡便易行。

　　（4）振錘振密法的方案設計，需結合土層地質條件、原復合地基設計方案等，并需基于一定的相關經驗和試驗。

　　（5）作為抗地基液化問題措施之一，振沖碎石樁施工工藝再一次被證明具有施工質量可靠、液化處理效果良好等的特點。

　　參考文獻

　　[1]趙心濤. 黃泛區飽和粉土抗液化試驗研究與數值分析[D]. 濟南:山東建筑大學，2010

　　[2]周源,高玉峰,楊雪玲,許永富. 工程中常用的抗液化措施及機理分析[J]. 湖南大學學報（自然科學版）, 2008, 35(11)

　　[3]中華人民共和國國家標準.建筑抗震設計規范(GB 50011-2010)[S]. 北京:中國建筑工業出版社,2010

　　[4]賈武學. 振動打樁機沉樁的理論計算[J]. 機械研究與應用（增刊）,1999

　　[5]蔡袁強,袁雪成.振動機密碎石樁與振沖碎石樁液化分析[J].工程力學（增刊）,1995

　　[6]張明. 碎石樁符合地基抗液化性能的數值模擬[D]. 太原:太原理工大學,2010

　　（責任編輯 于 靜）