闫秀英
山西冶金岩土工程勘察有限公司， 山西 太原 030002
摘要:本文以某地区可液化的灵敏性土层对地基处理的影响为例；结合工程实例得出在该地层桩基施工中存在的问题，为今后类似地层的地基处理过程中提供一些经验参考。避免因此类特殊地层导致桩基施工质量不理想而产生经济损失。
关键词:液化土;灵敏性土;地基处理;桩基
0 引言
土的灵敏度是指在不排水条件下，原状土的无侧限抗压强度（本质上是抗剪强度）与重塑土（完全扰动即土的原结构完全破坏但土体含水量不变）的无侧限抗压强度之比。当土体受到扰动时，如开挖、震动、打桩等，结构强度很容易受到破坏，而使土的强度显著降低，压缩性大大增加，这种变化用土的灵敏度表示。根据灵敏度可以将黏性土分为低灵敏度、中灵敏度、高灵敏度。灵敏度越高结构性越强，受扰动后强度降低越多。对于中、高灵敏性土，要特别注意避免扰动否则，土的物理、力学性质指标变化极大，对工程不利【1】。
液化是指饱和的粉、细砂在时间短、强度大的地震荷载作用下，体积受到压缩，孔隙水压力急剧上升，同时由于振动内摩擦角?值也大为降低，这些作用可使抗剪强度τf=0，整个地层就像液体一样振荡，这就称为饱和粉、细松砂的振动液化，粉土也有这种特征。液化区很高的水压力产生自下而上的渗流，当动水压力大于土的浮重度时，又会造成上部土层新的液化，这种类型的液化称为间接液化。如果地下孔隙水压力极大，甚至大于远大于上覆地层的自重压力，此时就会产生严重的喷水冒砂现象及大面积的地层塌陷【1】。
在太原南部小店区、综改区、清徐县区域存在可液化灵敏性土层，多为中等到严重液化，中-高灵敏性土。对该地层进行地基处理时出现很多问题，如采用碎石桩处理时，处理后的复合地基承载力特征值提高不明显有的甚至比天然地基承载力特征值还小；CFG桩施工时出现窜孔、缩径等，桩基施工后单桩极限承载力标准值达不到设计值等问题。
1工程地质条件
该区域地貌属冲洪积平原，自地表至约20米的深度，多为饱和粉土、粉砂、粉质黏土层，地质年代为第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl），土质较软弱。工程场地属液化场地，地基土具中等-严重液化，粉土、黏性土具中-高灵敏性。对工程施工有影响的主要是第一层潜水水位，自地表1.5-3.0米。
水位附近的土层较软，尤其是在清徐部分区域，有的标贯击数甚至1-2击，静力触探锥尖阻力小于0.6Mpa。
2 复合地基处施工结果分析
2.1碎石桩
挤密碎石桩作为处理液化地基的主要地基处理方式，得到广泛的应用。碎石桩通透性好，能有效地消散和防止超孔隙水压力升高，防止产生液化，加快地基排水固结，在砂土地层效果良好。
但在该区域的饱和粉土、黏性土地层中施工时，处理效果差。由于粉土、黏性土含水量较高、透水性差、有灵敏性，土质又较软，施工过程中土中产生的孔隙水压力不能迅速消散，同时土的结构受到扰动破坏，其抗剪强度降低，土体承载力降低，从而土对碎石桩桩体的侧向约束降低。如果置换率不够高就很难获得可靠的处理效果。地基处理后地基承载力特征值未能提高甚至低于原来的天然地基承载力特征值。若要等到地基土强度恢复，需要很长的周期，对于工期要求紧的建设项目应谨慎选择。
2.2CFG桩
由于该区域饱和粉土、砂土属液化土，粉土、黏性土又具灵敏性，在该区域施工CFG桩时，长螺旋钻机钻进时钻头对钻孔周围土体的剪切扰动, 粉土、黏性土具灵敏性受钻头反复扰动后，产生液化，土体结构遭到破坏，强度降低；受钻头剪切动荷载作用桩周饱和粉土层 、砂层产生液化，强度骤减。 产生的孔隙水压力不能迅速消散，可能会把刚刚施工完毕的混凝土顶起，从而引发断桩、缩径的质量事故。若桩间土受扰动后产生液化后强度降低到不足以承受两桩间的压力，桩孔中的混凝土可能会流向正在施工的桩孔中，从而引发串孔 、缩径 、断桩、地面沉降等不良工程事故。
因此为保证桩的成桩质量，一是要采用跳打的方式，增加打桩间距，施工过程中要控制施工速度，严格控制钻机的钻进速度和拔管速度，二是隔开一定的施工时间，待旁边的桩混凝土强度达到一定值时，再进行施工与其相邻的桩。三是采取先降水，即降低地下水位，再施工的施工顺序。
3桩基施工结果分析
3.1 钻孔灌注桩
旋挖钻机在该区域地层中进行灌注桩钻孔施工时，旋挖钻机钻进过程中钻头会对钻孔周围的土体造成剪切扰动，从而引起桩孔周边饱和土体产生超孔隙水压力并发生液化，进而引发桩孔缩径，塌陷、充盈系数大、混凝土灌注施工超方等工程质量事故，往往会出现单桩承载力标准值到不到设计要求值。由于可液化的灵敏性土层主要位于地下水位以下至20m位置，成完桩基坑开挖时呈现出的桩头往往会出现桩头过大或过小的现象。
因此为保证成桩质量钻进过程中要控制钻进速度和一次钻进的深度，在此类土层中施工时采取低速慢钻的方式，采取这些措施的目的就是保证旋挖钻进时钻孔不缩、不塌，同时也能保证钻孔的充盈系数符合设计及规范要求。
3.2 PHC管桩
在该地区施工PHC管桩时，可能会出现单桩已达到了设计值，但最终的单桩承载力标准值却达不到设计承载力的现象。比如在清徐地区的某项目，基础形式是桩基础，采用预应力管桩，设计桩长采用36.0m，要求管桩极限承载力值达到2600KN，检测时单桩竖向抗压极限承载力值均未超过2000KN，达不到设计值。该项目地层及极限侧阻力标准值及极限端阻力标准值建议值见下表：
地基土的极限侧阻力标准值及极限端阻力标准值建议值
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该项目属液化场地，液化等级为中等-严重，粉土、粉质黏土具中灵敏性。试桩结果未能达到设计要求值原因，经分析认为当 PHC 管桩在竖向静压力作用下沉入灵敏土层、液化土层时，管桩周围的土体受到外力的作用产生扰动，土体中孔隙水压力来不及消散， 管桩周围的土体隆起变形，土体受到剪切破坏，强度急剧下降。因此会导致管桩侧阻力和端阻力减小，影响桩的单桩承载力标准值。静压桩施工结束后，随着桩周土体孔隙水压力的逐渐消散，土体重新固结，抗剪强度逐渐恢复，经过一定的周期恢复后，管桩才能获得最终极限承载力。
若是桩在达到设计龄期后，仍未达到承载力设计值，可采用高压旋喷桩对饱和液化土和灵敏性土进行预处理。
4结语
在太原南部小店区、综改区、清徐县区域勘察和地基处理时不仅要考虑地基土的液化，还要考虑其灵敏性问题。
在该区域施工时应提前制定好方案，选择合理的施工工艺，才能保证工程质量，按期完工，节约时间成本，从而节约了基础造价。充分考虑到施工的难度，出现问题时应采取积极的应对措施保证施工质量。
参考文献
[1] 赵树德.土力学.高等教育出版社.