广东汤臣建工建筑设计有限公司
摘要：本文主要介绍了液化土对桩基的危害及桩基在液化土层中的抗震验算。
关键词：液化土；液化震害；桩基液化抗震验算
引言
建筑工程基础设计中遇到地基土中出现液化土的情况，液化土发震液化时会产生不可忽视的危害，桩基设计中如对液化土的处理不周，则会遗留桩基受震损害的隐患，以下将对液化土的危害性及桩基在液化土层中的抗震验算进行详述。
一、液化土的危害
1、上浮
液化后的土象液体一样，处于土中的轻的物体会上浮，并造成底板、地板上鼓、裂缝，井壁、地下室外墙开裂、破坏。
2、下沉与地基失效
液化时孔隙水压上升，土中的有效应力减少，使土的抗剪强度降低很多，地基承载力下降，基础产生很大的下沉与地基失稳、不均匀沉降，这是建筑物最常遇到的液化震害形式。
3、侧向扩展与流滑
当液化土层存在较大倾斜坡度时，其连同上覆的非液化土层的一起滑动的现象，称为“液化侧向扩展”，据统计，液化侧扩的发生范围多在距河边100～200米间，对河岸建筑与设施带来很大危害；当含液化土的土坡坡度较大时（如土坝等），液化时会产生大规模的滑坡，这种现象叫“流滑”，会给下流带来灾难。
二、桩基的液化震害
1、液化但无侧扩土中桩的典型震害
1）液化震陷
液化土下沉导致承台与土脱空，若建筑物荷载在平面上分布不均匀，或液化土层性质或厚度不均匀则震后可能产生相当大的不均匀沉降。
2）桩身在液化层界面附近处产生裂缝
主要是因为地震时土层的相对剪切位移很大，使桩身在液化层范围内或其界面上下受到过大的剪、弯作用所致。
3）桩基失效
因桩长不足未伸入下卧非液化层足够深度或甚至悬在液化层中，桩基因竖向承载力不足而失效，桩基及其以上建筑产生下沉与倾斜。
2、有液化侧扩时的桩基震害
除上述无侧扩时的震害外，还有液化侧向流动时土推力造成的桩基破坏，因而桩的损坏远比无侧扩时严重。桩及上部结构震害的主要表现为：
1）桩身在液化层底和液化层中部剪坏或弯折，因为承受不住流动土体的压力造成的巨大弯距与剪力；
2）桩头部分连结破坏或形成铰；
3）上部结构因桩身折断而产生不均匀沉降；
4）对高层建筑因重心移位而产生较大的附加偏心弯距，使内陆一侧的桩产生拉力，从而只出现一个塑性铰；
5）建筑物一般都有平面上的移位。
三、液化地基上的桩基抗震验算
液化地基上的桩基抗震验算方法一般分为：桩数多而密；承台旁有非液化土层或无液化土层；桩处于液化侧扩区域内，现分述如下：
（一）多桩基础施工后桩间土是否液化的验算方法
打入式的预制桩及其他挤土桩，当平均桩距为2.5～4倍桩径且桩数不少于5×5时，可计入打桩对土的加密作用及桩身对液化土变形限制的有利影响。
多桩基础的验算步骤：
（1）根据桩的数量及置换率，按下式估算打桩后桩间土的标贯击数，并判断是否满足不液化的要求。
按以上二阶段验算桩基抗震承载力的依据是：地面加速度达到最大时与地基土发生液化不同步。地震作用过程，当地面加速度达到最大时地基土尚未液化，只是侧向刚度下降；可液化土液化、冒水喷砂现象往往在震后一段时间才发生，滞后于强震。
2、当承台（或地下室）周围为可液化土层（《抗规》不能满足承台底面上、下分别有厚度不小于1.5m、1.0m的非液化土层或非软弱土层）时，在地震作用持续过程中只要不考虑承台（或地下室）周围的土对抵抗水平地震作用的贡献，仍可按上述1）进行验算；地震作用停止并液化土层发生液化时，仍可按上述2）进行验算；但当强震后液化土层发生液化的同时又遭遇余震的袭击，则这时的桩基础可能因为成为忽略液化土层存在的高桩承台，导致水平承载力过低而发生破坏。故对承台（或地下室）周围为可液化土层的情况，应考虑采取以下相应措施：
（1）除丁类建筑外，7度区宜进行浅层地基的抗液化处理，处理深度不宜浅于承台下2m，处理宽度宜延伸至建筑物承台以外不小于6m。因需处理的深度约只为3m左右，建议可采用上述的振夯法或换土法进行处理。当存在地下室时，可将地下室基坑开挖范围外扩6m，用振夯法或换土法处理基坑底以下1m的土层，并在地下室施工完成后采用非液化土夯实回填地下室外围的土。
（2）当不能进行地基处理时，则应按高桩承台验算桩的水平承载力及桩身强度能否满足抵抗强震后遭受余震的受力要求。
（3）至少在处于液化土中的桩基承台（或地下室）周围，用非液化土填筑夯实。
3、构造措施
按《抗规》规定：“液化土中桩的配筋范围，应自桩顶至液化深度以下符合全部消除液化沉陷所要求的深度，其纵向钢筋应与桩顶部相同，箍筋应加密”，简而言之，在液化层界面上下至少约2倍桩径范围内，纵筋与箍筋的配置应与桩顶相同。
论文作者:谢卓龙
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/12
标签：桩基论文; 土层论文; 地基论文; 地下室论文; 承载力论文; 土中论文; 作用论文; 《建筑学研究前沿》2017年第32期论文;