PHC管桩对液化土层的改善效果分析
吕聚利，陈建平
（中国地质大学（武试）工学院，湖北武汉430074）
[摘要】场地地基土液化可能造成地基承载力障低、失效其至导致地基或建筑物的变形沉降.以泉州某住区为例， 财原状砂土层本身的液化势与打人PHC概后桩周土体液化势的变化进行分析，研究了PHC桃对可液化影土层的改著效票：利用现有的版范公式估算打人PHC桩后柱周土体的标准贵人值，并与现场实洲标准贯入当进行比较.研究表明，打桩前后渡化势改变幅度在85%以上，可部分基至全部消除您和秒土层液化可能性，此外，打人社规范 估算值略大于实测标准贯人击数值.
[关键调]PHC管杭：涨化土层：饱和秒土；涨化势
[中图分类号]TU473.13 [文醒标识码]A
[文章编号］1002-8498（2011)07-0038-03
Analysis ofImprovement Effect on Liquefied Soil of PHC Pipe Pile
L0 Zhenli Chen Jianping( Facslty of Engineering China 七niersily ef Gescirnces Faban Bubei 430074 Chine)
Abstraet; Foundation soil liquefaction may lead to decrease and failure of the bearing capacity offoundation and even conselidating settlement of foundation or buildings. Based on some engineering theresearch en tbe improvement by PHC pipe piles in liquefaetion soil is made acording to the analysis of the change of liquefaction potential of original sandy soil and the soil around the PHC pipe piles Thess o d e o a a uo d dd 8 specifieations and test record. lt reveals that the change amplitude ef liquefaction potential is more thanmeasured test value.
Key words:PHC pipe pile; liquefied soil; saturated sand ; liquefaction potential
卵石厚0.70~6.70m：③ 圆角烁厚0.40~ 089-05001-080泉州某住区位于晋江河中江心洲上，规划总用4.30m；，粗砂那0.80-6.40m：，残积砂质黏土厚0.10-7.60m：，残积砂质粘土厚0.50~11.80m；下部为强风化~微风化花岗岩体.
1工程实例
1.1工程账况
地面积约31519m²，建筑占地面积约5969m，主体黄海高程5.95m，±0.00标高为黄海高程9.30m. 工程由7座30-34层的建筑群组成.地面标高为
于①杂（素）填土中的上层滞水、赋存于场地中部② 为2.09-6.74m，该场地地下水类型主要为：赋存中中的孔原滑水以及赋存于场地下部中砂、房石层等的孔察承压水.其中，①杂（素）填土含水层初见水位理深0.50-7.06m：②中砂受晋江水 及大气降水、地表排水的影响星季节性升降，接受晋江河水的侧间补给：④中砂5账卵石含水层水量接受周围晋江水直接补给，与晋江河水力联系紧密，受 潮汐影响.场地中部②中砂与下部④中砂、③联卵石层存在垂直补给关系，但补给量受中部相对隔水层③酸泥质土湿砂的限制，水力联系不紧密，补给量
场地地下水位埋深为0.52~4.58m，水位标高
1.2工程与水文地质条件
料，场地内岩土层自上面下可分为：①杂（素）填土 场地经整平后呈西低东高趋势.根据钻孔资厚0.30-5.60m；①，激泥质填土厚0.60-109-090=00 1.60-13.90m；②，激泥质土夹秒厚0.40~4.00m；②，泥质粉砂厚0.80-4.50m；③激泥质
有限，本文以1号楼为例.
2PHC桩用于地基土的液化改善
2.1场地地基土液化判别
助察及补勤摄告，场地20m深度范围内饱和砂层主要有①填砂、②中砂、②，泥质粉砂、④中砂 等，实测波速值初步判别，表明在地震烈度7度作用下，以上4个含秒层可能发生额化.按标准货人试验法对89个钻孔场地液化指数加以统计并进行液 化判别.结果表明，以上4个含砂层为可液化土，液化指数平均值为27.06>18.地基液化等级为严重.
考虑工程施工后地下室板底黄海高程-4.0m以上的土层将全部挖掉，试验深度从黄海高程 -4.0m至-14.05m（相当于标高5.95m以下20m理深），则该高程范围土层的液化等级根据89个钻孔的液化指数平均值12.14，可综合判别地基液化 等级为中等液化.
PHC被施工完成以后，在高层主楼和裙房及地下室范围内布置标准贯人试验检测点，对检测点的 液化指数进行统计，高层主楼部分的33个检测点液化指数在0~10.0，平均值为4.35，房及地下室范用内38个检测点液化指数在1.78~11.55，平均值 为6.38，总体上由于高层主楼桩数较多，该范围内砂土的挤密效果好于相房及地下室.统计71个检测点成果，场跑液化指数平均值为5.44<6.0.打 桩施工后，本场地地基液化等级为轻微，采用PHC桩对土层液化性状的改善非常明显.场地地基土打桩前后液化判别如表1所示. 表1场地地基土打桩前后液化判别 Table 1 Llquefactiou estimatira before aad afler pling 领化等额 钻孔数 不级化 2 轻旅化中等化严重液化 13 61 13钉械的 平均液化指数 储孔数 <0 0 3.39 39 12.05 32 21.33 0打世后 平均化指数 <0 3.2 8.16 0 2.21号楼场地布桩以及试械试验 4.0m以下.②中砂厚约3.5-5m，④中秒解约4~5m 1号楼地基土各层分布较均匀，在黄海高程-1号楼基础采用4500mm的高强预应力管桩，以班卵石层为桩端持力层，桃长22m，桩距1.8m，总桩数 394根，设计单被极限承载力3600kN. 对4根桩进行试桩，每根械每级荷载增量均为360kN，最大试验荷载均加至3600kN，试检均未出 现异常现象，试桩在最大荷载作用下柱顶总沉降量分别为23.97 21.74 21.36 14.96mm Q-s曲线均呈缓变型，未出现明是沉降增大现象，r-lg曲线尾部均未明显向下弯曲，说明上述4根试桩均未达到极 万方数据 限承载状态，还有较大承载潜力. 2.31号楼打桩前后液化势变化分析 本工程勘察期间，在1号楼场地范围内的钻孔总数为8个，根据标准贯人试验进行液化判别，场地液化指数平均菌为6.0<11.98<18，地基液化等级 为中等液化. 打桩后对1号楼选取15个点进行标准贯人试验做地基砂土液化检测，以评定该楼场地在打被施 工完成后的砂土液化等级，检测点平面布置如图1所示.检测工作在打桩后2-8d陆续进行.孔深达为可液化土，根据15个钻孔资料对场地液化指数进 到中部砾卵石层面，判别结果表明，②中砂、④中砂行统计，平均值为3.60<6.0.地基液化等缓为轻，微.统计结果如表2所示. Fig.1 Layeat of check points ef sand 图11号楼砂土液化检测点平面布置liqeefaction in Building 1 表21号楼地基土打械后液化判别 Table 2 Liquefaction estimation of building after piling 激化学级 不激化 轻减化 中等预化平均液化类数 钻孔斯 0 <9 2.09* 12* 7.55 ** 3" 注：打租后5-8d做的标维其人试检：**打性后2-4d值的标准贯人试验 液化势的变化情况，结果如图2所示.场地内液化 对比分析勤察期间以及打桩后同一深度范围内势的变化主要集中在85%~100%.其中在地面下9-11m勤察期间与打机后的液化势相比，改善程度 在70%~100%，主要集中在90%~100%：在地面下11~13m，改善程度在58%~100%，主要集中在90%~100%；在地面下13-15m，勘察期间与打桩 后的液化势相比，改善程度在17%~100%，该范围内数据离散性比较大；埋深在18-20m时，液化势改善程度低于40%，甚至出现不降反增的情况. 2.4结果分析 1）超孔醇水压力桩的施工对土体产生不同程度扰动，使土体中超孔隙水压力增高，土体强度降低，抗液化能力降低.但由于②中秒、②，配质粉 Fig 2 Variation of liquefaction potential with depth 图2打桩薪后流化势随深座的查化 秒、④中秒以及其下伏砾卵石涉透性好，为透水~强透水性地层，对孔隙水升降的反应比较灵缴.此外，秒层底下存在很厚的下卧层，与基岩距离较大， 其超孔水压力向下消散范图加大，有利于消除超孔限水压力的累积及液化状态的改善.考感打桩后2-8d即做了标准贯入试验，15个试验孔中中等液 化：轻微液化（3:12）反映出砂土的超孔隙水压力随时间的函数关系，在椎体强度尚未完全发挥稳定以况下，能达到现在的改善效果，表明随PHC桩强度 及周土受其施工扰动后的强度未能及时恢复的情的增长对砂土层具有更大的改善作用. 2010中打人式预制械的面积置换率p<3，挤土作用 2）挤土效应《建筑抗震设计规范》GB50011一不严重，不至于造成地面隆起和建筑物破坏.但是打桩过程中经过多次预报，使地基土一定程度的挤密、账密，土颗粒重新排列，砂土的相对密度提高，孔 原率降低，抗液化能力得到提高. 3）影响深度PHC桩对土层液化势的改变有一定的深度影响范图.在整个土层深度范围内流化 势都有变化，但只有在9~14m，液化势大幅度降低，甚至完全消除了土层液化性.这个深度正是②中秒层底部，其下是②，泥质粉砂层以及③激泥质土混 砂层，砂土层虽然存在超礼原水压力消散快的优点，但是总有时间效应，打桩后在深层土体内还没有达到有效的挤密效果反面扰动了土体原有的结构，使 探层土体的液化势不降反增. 2.5预制被规范估算值与实际标准贯入值的差别 善效果进行估算.打核后的标准贯入钻孔设在勘察 依据《建筑抗囊设计规范》对打植后的土层改期同标准贯人钻孔附近，在打桩前的标准贯人击数基础上利用规范公式计算出的标准贯人击数估计值 与打桩后实测的标准贯人击数值在核长范团内的趋势是一致的，证明试验结果是合理的.从图3可以看出，在同一深度范围内规范公式估算值略大于打 后的实际标准贯人击数值，这一规律在深度为 3结语 考文联： 图3打核前后实测标准贯入连数与规范估值Fig.3 Standard valoe and test value of penetration numher 9~14m以及深度接近20m处比较明显. 密的水力联系，增大了地层的液化可能性.PHC管 1）该场地含砂地层洋度较大，地层与江水有紧植以其桩身质量可察、单械承载力高以及施工速度宜于地下水流动性强的饱和砂土地层. 快、周期姬，地下水对其成裤质量影响小等优点，适 2)PHC管桂可以改普砂土地层的液化状态.施打PHC桩以后，在桩长范围内可以使饱和砂土层 的液化势改善至85%以上，甚至完全消除液化可能性.但对理深较大的砂土层，其改善程度不理想，考标准贯人试验或根据超孔跟水压力、桩的承载力与 虑一定的时间效应，可以在桩土休止期以后再进行变彩的监测结果等确认PHC桩对饱和砂土层的改善效果. 3）实践证明，在桩长范围内，在原状土基础上利用规范估算打人管桩后的击数略大于打桩后实际标准贯人击数. [1]潮定义.土动力学[M].西安：西交交道大学出版社，1988[2]中国建筑科学研究院C850011-2010建筑杭需设计规施 [5].北京：中国建筑工业出版社，2030.[3]庄理春，能建和，未益系，事，地层组合对秒土级化的影响分 析[].常石力华 2003 24(6);991-996.[4]中民建筑科学研究院，IC34-2004建筑性基改术规近[5]北京：中区建筑工业出版社 2008.[6]赵志增，前明深基境工程设计施工手册[]北京：中国建筑 00工业出航社 2000. 欢迎订阅《施工技术》
