土力學(xué)與地基基礎(chǔ)任務(wù)17 特殊地基的處理

任務(wù)17特殊地基的處理

特殊土的概念：具有特殊工程性質(zhì)的土類稱為特殊土。特殊土種類很多，大部分都具有地區(qū)特點(diǎn)，故又有區(qū)域性特殊土之稱。

特殊土的種類：我國(guó)主要的區(qū)域性特殊土包括濕陷性黃土、膨脹土、軟土和凍土等。17.1濕陷性黃土地基一、黃土的特征和分布黃土具有以下全部特征：1.顏色以黃色、褐黃色為主，有時(shí)呈灰黃色；2.顆粒組成以粉粒(0.05~0.005mm)為主，含量一般在60%以上，幾乎沒有粒徑大于0.25mm的顆粒；3.孔隙比較大，一般在1.0左右；4.富含碳酸鈣鹽類；5.垂直節(jié)理發(fā)育；6.一般有肉眼可見的大孔隙。黃土的分類

濕陷性黃土：凡天然黃土在一定壓力作用下，受水浸濕后，土的結(jié)構(gòu)迅速破壞，發(fā)生顯著的濕陷變形，強(qiáng)度也隨之降低的，稱為濕陷性黃土。濕陷性黃土分為自重濕陷性和非自重濕陷性兩種。

自重濕陷性黃土：黃土受水浸濕后，在上覆土層自重應(yīng)力作用下發(fā)生濕陷的稱自重濕陷性黃土；

非自重濕陷性黃土：若在自重應(yīng)力作用下不發(fā)生濕陷，而需在自重和外荷共同作用下才發(fā)生濕陷的稱為非自重濕陷性黃土。黃土的分布

黃土分布很廣，面積達(dá)1300萬(wàn)平方公里，約占陸地總面積的9.3%。世界各大洲黃土覆蓋面積占總面積的比例為：歐洲7%，北美5%，南美10%，亞洲3%，此外，在澳大利亞、北非也有零星分布。我國(guó)黃土分布面積635280平方公里，占世界黃土分布總面積的4.9%左右，主要分布在北緯33~47度，以34~45度之間最為發(fā)育，屬于干旱、半干旱氣候類型。我國(guó)濕陷性黃土分布面積約占我國(guó)黃土分布總面積的60%左右，為27萬(wàn)平方公里，大部分在黃土中游地區(qū)，北起長(zhǎng)城附近，南達(dá)秦嶺，西自烏鞘嶺，東至太行山，即北緯34~41度，東經(jīng)102~114度之間。

二、黃土濕陷發(fā)生的原因和影響因素

黃土濕陷的原因：

由于管道（或水池）漏水、地面積水、生產(chǎn)和生活用水等滲入地下，或由于降水量較大，灌溉渠和水庫(kù)的滲漏或回水使地下水位上升等原因而引起。

受水浸濕只是濕陷發(fā)生所必需的外界條件，而黃土的結(jié)構(gòu)特征及其物質(zhì)成分是產(chǎn)生濕陷性的內(nèi)在原因。

黃土的濕陷性還與孔隙比、含水率以及所受壓力的大小有關(guān)。三、黃土濕陷性的判定和地基的評(píng)價(jià)（一）黃土濕陷性的判定

黃土濕陷性在國(guó)內(nèi)外都采用濕陷系數(shù)s值來(lái)判定，s可通過(guò)室內(nèi)浸水壓縮試驗(yàn)測(cè)定。把保持天然含水量和結(jié)構(gòu)的黃土土樣裝入側(cè)限壓縮儀內(nèi)，逐級(jí)加壓，達(dá)到規(guī)定試驗(yàn)壓力，土樣壓縮穩(wěn)定后，進(jìn)行浸水，使含水量接近飽和，土樣又迅速下沉，再次達(dá)到穩(wěn)定，得到浸水后土樣高度，由下式求得土的濕陷系數(shù)s（7-1）

按照國(guó)內(nèi)各地經(jīng)驗(yàn)采用s=0.015作為濕陷性黃土的界限值，s≥0.015定為濕陷性黃土，否則為非濕陷性黃土。濕陷性土層的厚度也是用此界限值確定的。一般認(rèn)為0.015≤

s≤0.03為弱濕陷性黃土，0.03<s≤0.07為中等濕陷性黃土，s>0.07為強(qiáng)濕陷性黃土。（二）濕陷性黃土地基濕陷類型的劃分

自重濕陷性黃土浸水后，在其上覆土自重壓力作用下，迅速發(fā)生比較強(qiáng)烈的濕陷，要求采取較非自重濕陷性黃土地基更有效的措施，保證橋涵等建筑物的安全和正常使用?！稘裣菪渣S土地區(qū)建筑規(guī)范》用計(jì)算自重濕陷量zs來(lái)劃分這兩種濕陷類型的地基，zs(cm)按下式計(jì)算

（7-2）（三）濕陷性黃土地基濕陷等級(jí)的判定

濕陷性黃土地基的濕陷等級(jí)，即地基土受水浸濕，發(fā)生濕陷的程度，可以用地基內(nèi)各土層濕陷下沉穩(wěn)定后所發(fā)生濕陷量的總和（總濕陷量）來(lái)衡量，總濕陷量越大，對(duì)橋涵等建筑物的危害性越大，其設(shè)計(jì)、施工和處理措施要求也應(yīng)越高?！稘裣菪渣S土地區(qū)建筑規(guī)范》對(duì)地基總濕陷量s（cm）用下式計(jì)算：

（7-3）

濕陷性黃土地基的濕陷等級(jí)，可根據(jù)地基總濕陷量s和計(jì)算自重濕陷量zs綜合，按下表判定。

當(dāng)s小于5cm時(shí)，可按非濕陷性黃土地基進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。也可以采用野外浸水荷載試驗(yàn)確定黃土地基的濕陷系數(shù)、濕陷類型和等級(jí)，但工作量較大，較少采用，僅對(duì)自重濕陷性黃土地基的鑒別，有較大參考價(jià)值。四、濕陷性黃土地基的處理

濕陷性黃土地基處理的方法很多，在不同的地區(qū)，根據(jù)不同的地基土質(zhì)和不同的結(jié)構(gòu)物，地基處理應(yīng)選用不同的處理方法。在勘察階段，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)取樣，以試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判定屬于自重濕陷性黃土還是非自重濕陷性黃土，以及濕陷性黃土層的厚度、濕陷等級(jí)、類別后，通過(guò)經(jīng)濟(jì)分析比較，綜合考慮工藝環(huán)境、工期等諸多方面的因素。最后選擇一個(gè)最合適的地基處理方法，經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，確保滿足處理后的地基具有足夠的承載力和變形條件的要求。

重錘表層夯實(shí)和強(qiáng)夯土墊層土擠密樁樁基礎(chǔ)化學(xué)加固法其它加固方法(預(yù)浸水法、熱加固法、水下爆破法、電火花加固法）濕陷性黃土的處理方法：

《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2004）規(guī)定，濕陷性黃土地基承載力特征值，應(yīng)根據(jù)地基載荷試驗(yàn)及當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。五、濕陷性黃土地基的承載力特征值和沉降計(jì)算

當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3m或埋置深度大于1.5m時(shí)，地基承載力特征值應(yīng)按下式修正：

（7-4）

對(duì)進(jìn)行消除全部濕陷性處理的地基，可不再計(jì)算濕陷量（但仍應(yīng)計(jì)算下臥層的壓縮變形）；對(duì)進(jìn)行消除部分濕陷性處理的地基，應(yīng)計(jì)算地基在處理后的剩余濕陷量；對(duì)僅進(jìn)行結(jié)構(gòu)處理或防水處理的濕陷性黃土地基應(yīng)計(jì)算其全部濕陷量。壓縮變形計(jì)算可參照本書第二章內(nèi)容進(jìn)行，濕陷量計(jì)算可參照式（7-3）進(jìn)行。壓縮沉降及濕陷量之和如超過(guò)沉降容許值時(shí)，還必須采取減少沉降量、濕陷量措施。

17.2膨脹土地基

膨脹土是土中粘粒成分主要由親水性礦物組成，同時(shí)具有顯著的吸水膨脹和失水收縮兩種變形特性的黏性土。眾所周知，一般粘性土也都有膨脹、收縮特性，但其量不大，對(duì)工程沒有太大的實(shí)際意義；而膨脹土的膨脹——收縮——再膨脹的周期性變形特性非常顯著，并常給工程帶來(lái)危害，因而工程上將其從一般粘性土中區(qū)別出來(lái)，作為特殊土對(duì)待。

膨脹土在我國(guó)分布范圍很廣，據(jù)現(xiàn)有的資料，廣西、云南、湖北、安徽、四川、河南、山東等20多個(gè)省、自治區(qū)、市均有膨脹土。國(guó)外也一樣，如美國(guó)，50個(gè)州中有膨脹土的占40個(gè)州，此外在印度、澳大利亞、南美洲、非洲和中東廣大地區(qū)，也都有不同程度的分布。目前膨脹土的工程問題，已成為世界性的研究課題。一、膨脹土的判別和膨脹土地基的脹縮等級(jí)（一）影響膨脹土脹縮特性的主要因素

影響膨脹土脹縮性質(zhì)的內(nèi)在機(jī)制：

主要是指礦物成分及微觀結(jié)構(gòu)兩方面。

礦物成分：膨脹土含大量的活性粘土礦物，如蒙脫石和伊利石，尤其是蒙脫石，比表面積大，在低含水量時(shí)對(duì)水有巨大的吸力，土中蒙脫石含量的多寡直接決定著土的脹縮性質(zhì)的大小。

微觀結(jié)構(gòu)：這些礦物成分在空間上的聯(lián)結(jié)狀態(tài)也影響其脹縮性質(zhì)。經(jīng)對(duì)大量不同地點(diǎn)的膨脹土掃描電鏡分析得知，面——面連接的疊聚體是膨脹土的一種普遍的結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)比團(tuán)粒結(jié)構(gòu)具有更大的吸水膨脹和失水吸縮的能力。

影響膨脹土脹、縮性質(zhì)的最大外界因素是水對(duì)膨脹土的作用，或者更確切地說(shuō)，水分的遷移是控制土脹、縮特性的關(guān)鍵外在因素。因?yàn)橹挥型林写嬖谥赡墚a(chǎn)生水分遷移的梯度和進(jìn)行水分遷移的途徑，才有可能引起土的膨脹或收縮。盡管某一種粘土具有潛在的較高的膨脹勢(shì)，但如果它的含水量保持不變，則不會(huì)有體積變化發(fā)生；相反，含水量的輕微變化，哪怕只是1%~2%的量值，實(shí)踐證明就足以引起有害的膨脹。因此，判斷膨脹土的脹縮性指標(biāo)都是反映含水量變化時(shí)膨脹土的脹縮量及膨脹力大小的。（二）膨脹土的脹縮性指標(biāo)1．自由膨脹率ef

將人工制備的磨細(xì)烘干土樣，經(jīng)無(wú)頸漏斗注入量杯，量其體積，然后倒入盛水的量筒中，經(jīng)充分吸水膨脹穩(wěn)定后，再測(cè)其體積。增加的體積與原體積的比值ef稱為自由膨脹率。2．膨脹率ep與膨脹力Pe

膨脹率表示原狀土在側(cè)限壓縮儀中，在一定壓力下，浸水膨脹穩(wěn)定后，土樣增加的高度與原高度之比。

以各級(jí)壓力下的膨脹率ep為縱坐標(biāo)，壓力p為橫坐標(biāo)，將試驗(yàn)結(jié)果繪制成p-ep關(guān)系曲線，該曲線與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)Pe稱為試樣的膨脹力，膨脹力表示原狀土樣，在體積不變時(shí)，由于浸水膨脹產(chǎn)生的最大內(nèi)應(yīng)力。膨脹力在選擇基礎(chǔ)型式及基底壓力時(shí)，是個(gè)很有用的指標(biāo)。在設(shè)計(jì)上如果希望減少膨脹變形，應(yīng)使基底壓力接近于膨脹力。3．線縮率sr與收縮系數(shù)s

膨脹土失水收縮，其收縮性可用線縮率與收縮系數(shù)表示。線縮率sr是指土的豎向收縮變形與原狀土樣高度之比。表示為：

（7-7）

根據(jù)不同時(shí)刻的線縮率及相應(yīng)含水量，可繪成收縮曲線，利用直線收縮段可求得收縮系數(shù)s，其定義為：原狀土樣在直線收縮階段內(nèi)，含水量每減少1%時(shí)所對(duì)應(yīng)的線縮率的改變值，即：（7-8）（三）膨脹土的判別

《膨脹土規(guī)范》中規(guī)定，凡具有下列工程地質(zhì)特征的場(chǎng)地，且自由膨脹率ef≥40%的土應(yīng)判定為膨脹土。1．裂隙發(fā)育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填著灰白、灰綠色粘土。在自然條件下呈堅(jiān)硬或硬塑狀態(tài)；2．多出露于二級(jí)或二級(jí)以上階地、山前和盆地邊緣丘陵地帶，地形平緩，無(wú)明顯自然陡坎；3．常見淺層塑性滑坡、地裂，新開挖坑（槽）壁易發(fā)生坍塌等；4．建筑物裂縫隨氣候變化而張開和閉合。（四）膨脹土地基評(píng)價(jià)

我國(guó)《膨脹土規(guī)范》規(guī)定以50kPa壓力下測(cè)定的土的膨脹率，計(jì)算地基分級(jí)變形量，作為劃分脹縮等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，表7-3給出了膨脹土地基的脹縮等級(jí)。

膨脹土地基的脹縮等級(jí)表7-3地基分級(jí)變形量se（mm）級(jí)別破壞程度15≤se＜35Ⅰ輕微35≤se＜70Ⅱ中等se≥70Ⅲ嚴(yán)重(五）膨脹土地基變形量計(jì)算

可按下列3種情況分別計(jì)算：①當(dāng)離地表1m處地基土的天然含水率等于或接近最小值時(shí)，或地面有覆蓋且無(wú)蒸發(fā)可能時(shí)，以及建筑物在使用期間經(jīng)常受水浸濕的地基，可按膨脹變形量計(jì)算；②當(dāng)離地表1m處地基土的天然含水率大于1.2倍塑限含水率時(shí)，或直接受高溫作用的地基，可按收縮變形量計(jì)算；③其它情況下可按脹縮變形量計(jì)算。1．地基土的膨脹變形量se

（7-9）2．地基土的收縮變形量ss

（7-10）3．地基土的脹縮變形量s（7-13）

（7-13）二、膨脹土地基承載力

在確定膨脹土地基承載力時(shí)，應(yīng)綜合考慮以上諸多規(guī)律及其影響因素，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)膨脹土的原位測(cè)試資料，結(jié)合橋涵地基的工作環(huán)境綜合確定，在一般條件不具備的情況下，也可參考現(xiàn)有研究成果，初步選擇合適的承載力基本容許值，再進(jìn)行必要的修正。三、膨脹土地區(qū)橋涵基礎(chǔ)工程問題及設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)（一）膨脹土地基上的橋涵工程問題

在膨脹土地基上的橋梁附屬工程，如橋臺(tái)、護(hù)坡、橋的兩端與填土路堤之間的結(jié)合部位等，各種工程問題存在比較普遍，變形病害也較嚴(yán)重。

涵洞因基礎(chǔ)埋置深度較淺，自重荷載又較小，一方面直接受地基土脹縮變形影響，另一方面還受洞頂回填膨脹土不均勻沉降與膨脹壓力的影響，故變形破壞比較普遍。無(wú)論橋基或涵基，在施工開挖基坑中由于膨脹土產(chǎn)生的施工效應(yīng)，也常造成基坑開裂、坍塌，或受水浸濕軟化等。（二）膨脹土地基上橋涵基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)與施工應(yīng)采取的措施1．換土墊層2．合理選擇基礎(chǔ)埋置深度3．石灰灌漿加固4．合理選用基礎(chǔ)類型5．合理選擇施工方法17.3凍土地區(qū)基礎(chǔ)工程凍土的定義

凍土是一種溫度低于零攝氏度且含有冰的巖土。凍土是一種對(duì)溫度十分敏感且性質(zhì)不穩(wěn)定的土體。凍土中的冰可以冰晶或冰層的形式存在，冰晶可以小到微米甚至納米級(jí)，冰層可厚到米或百米級(jí)，從而構(gòu)成凍土中五花八門、千姿百態(tài)的冷生構(gòu)造。根據(jù)凍土凍結(jié)延續(xù)時(shí)間可分為季節(jié)性凍土和多年凍土兩大類。

凍土的分布

季節(jié)性凍土在我國(guó)分布很廣，東北、華北、西北是季節(jié)性凍結(jié)層厚0.5m以上的主要分布地區(qū)；多年凍土主要分布在黑龍江的大小興安嶺一帶，內(nèi)蒙古緯度較大地區(qū)，青藏高原部分地區(qū)與甘肅、新疆的高山區(qū)，其厚度從不足一米到幾十米。一、季節(jié)性凍土基礎(chǔ)工程（一）季節(jié)性凍土按凍脹性的分類

對(duì)季節(jié)性凍土按凍脹變形量大小結(jié)合對(duì)建筑物的危害程度分為五類，以野外凍脹觀測(cè)得出的凍脹系數(shù)Kd為分類標(biāo)準(zhǔn)。

Ⅰ類不凍脹土：Kd＜1%，凍結(jié)時(shí)基本無(wú)水分遷移，凍脹變形很小，對(duì)各種淺埋基礎(chǔ)無(wú)任何危害。

Ⅱ類弱凍脹土：1%＜Kd≤3.5%，凍結(jié)時(shí)水分遷移很少，地表無(wú)明顯凍脹隆起，對(duì)一般淺埋基礎(chǔ)也無(wú)危害。

（7-14）

Ⅲ類凍脹土：3.5%＜Kd≤6%，凍結(jié)時(shí)水分有較多遷移，形成冰夾層，如建筑物自重輕、基礎(chǔ)埋置過(guò)淺，會(huì)產(chǎn)生較大的凍脹變形，凍深大時(shí)會(huì)由于切向凍脹力而使基礎(chǔ)上拔。

Ⅳ類強(qiáng)凍脹土：6%＜Kd≤13％，凍結(jié)時(shí)水分大量遷移，形成較厚冰夾層，凍脹嚴(yán)重，即使基礎(chǔ)埋深超過(guò)凍結(jié)線，也可能由于切向凍脹力而上拔。

Ⅴ類特強(qiáng)凍脹土：Kd＞13％，凍脹量很大，是使橋梁基礎(chǔ)凍脹上拔破壞的主要原因（二）考慮地基土凍脹影響橋涵基礎(chǔ)最小理置深度的確定

對(duì)有些凍脹土可將建筑物的基礎(chǔ)底面埋在凍結(jié)線以上某一深度，使基底下保留的季節(jié)性凍土層產(chǎn)生的凍脹量小于建筑物的容許變形值?；鬃钚÷裰蒙疃瓤捎孟率奖磉_(dá)：

（7-15）（7-16）（三）剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)抗凍拔穩(wěn)定性的驗(yàn)算

1．剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)抗凍拔穩(wěn)定性驗(yàn)算

按上述原則確定基礎(chǔ)埋置深度后，基底法向凍脹力由于允許凍脹變形而基本消失?？紤]基礎(chǔ)側(cè)面切向（垂直與凍結(jié)鋒面且平行于基礎(chǔ)側(cè)面）凍脹力的抗凍拔穩(wěn)定性按下式計(jì)算（圖7-7）。

圖7-7考慮基礎(chǔ)側(cè)面切向凍脹力的抗凍拔驗(yàn)算2．樁（柱）基礎(chǔ)抗凍拔穩(wěn)定性驗(yàn)算：

（四）基礎(chǔ)薄弱截面的強(qiáng)度驗(yàn)算

當(dāng)切向凍脹力較大時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算基樁在未（少）配筋處抗拉斷的能力。（五）防凍脹措施

目前多從減少凍脹力和改善周圍凍土的凍脹性來(lái)防治凍脹。

1．基礎(chǔ)四側(cè)換土，采用較純凈的砂、砂礫石等粗顆粒土換填基礎(chǔ)四周凍土，填土夯實(shí)；

2．改善基礎(chǔ)側(cè)表面平滑度，基礎(chǔ)必須澆筑密實(shí)，具有平滑表面?；A(chǔ)側(cè)面在凍土范圍內(nèi)還可用工業(yè)凡士林、渣油等涂刷以減少切向凍脹力。對(duì)樁基礎(chǔ)也可用混凝土套管來(lái)減除切向凍脹力（圖7-8）。圖7-8采用混凝土套管的樁3．選用抗凍脹性基礎(chǔ)改變基礎(chǔ)斷面形狀，利用凍脹反力的自錨作用增加基礎(chǔ)抗凍拔的能力（圖7-9）。圖7-9a）混凝土墩式基礎(chǔ)b）錨固擴(kuò)大基礎(chǔ)c）錨固爆擴(kuò)樁二、多年凍土地區(qū)基礎(chǔ)工程（一）多年凍土按其融沉性的等級(jí)劃分

多年凍土的融沉性是評(píng)價(jià)其工程性質(zhì)的重要指標(biāo)，可用融化下沉系數(shù)A作為分級(jí)的直接控制指標(biāo)。

Ⅰ級(jí)（不融沉）：A≤1%，是僅次于巖石的地基土，在其上修筑建筑物時(shí)可不考慮凍融問題。

Ⅱ級(jí)（弱融沉）：1%＜A≤3%，是多年凍土中較好的地基土，可直接作為建筑物的地基，當(dāng)控制基底最大融化深度在3m以內(nèi)時(shí)，建筑物不會(huì)遭受明顯融沉破壞。

Ⅲ級(jí)（融沉）：3%＜A≤10%，具有較大的融化下沉量而且冬季回凍時(shí)有較大凍脹量。作為地基的一般基底融深不得大于1m，并采取專門措施，如深基、保溫防止基底融化等。

Ⅳ級(jí)（強(qiáng)融沉）：10%＜A≤25%，融化下沉量很大，因此施工、運(yùn)營(yíng)時(shí)內(nèi)不允許地基發(fā)生融化，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保持凍土不融或采用樁基礎(chǔ)。

Ⅴ級(jí)（融陷）：A＞25%，為含土冰層，融化后呈流動(dòng)、飽和狀態(tài)，不能直接作地基，應(yīng)進(jìn)行專門處理。

（二）多年凍土地基設(shè)計(jì)原則1．保持凍結(jié)原則2．容許融化原則

（三）多年凍土地基承載力容許值的確定制作完成的散熱器公路兩旁的散熱器（四）多年凍土融沉計(jì)算

凍土地基總?cè)诔亮坑蓛刹糠纸M成：

一是凍土解凍后冰融化體積縮小和部分水在融化過(guò)程中被擠出，土粒重新排列所產(chǎn)生的下沉量；二是融化完成后，在土自重和恒載作用下產(chǎn)生的壓縮下沉。最終沉降量s(m)計(jì)算如下：（五）多年凍土地基基樁承載力的確定

采取保持凍結(jié)原則時(shí)，多年凍土地基基樁軸向承載力容許值由季節(jié)融土層的摩阻力F1（冬季則變成切向凍脹力）、多年凍土層內(nèi)樁側(cè)凍結(jié)力F2和樁尖反力R三部分組成如圖7-10所示。其中樁與樁側(cè)土的凍結(jié)力是承載力的主要部分。多年凍土地基基樁的承載力主要通過(guò)試樁的靜載試驗(yàn)來(lái)確定。圖7-10樁軸向承載力示意（六）多年凍土地區(qū)基礎(chǔ)抗拔驗(yàn)算

多年凍土地基墩、臺(tái)和基礎(chǔ)（含條形基礎(chǔ)）抗凍拔穩(wěn)定性按下列公式驗(yàn)算：（七）防融沉措施1．換填基底土

2．選擇好施工季節(jié)3．選擇好基礎(chǔ)形式4．注意隔熱措施17.4地震區(qū)的基礎(chǔ)工程

我國(guó)地處環(huán)太平洋地震帶和地中海南亞地震帶之間，是個(gè)地震頻發(fā)的國(guó)家，從歷史看，全國(guó)曾有1600個(gè)縣（市）先后發(fā)生過(guò)地震。這些地震對(duì)我國(guó)人民的生命財(cái)產(chǎn)和社會(huì)主義建設(shè)造成巨大的損失。橋梁、道路建筑物遭到地震破壞的相當(dāng)多，由此還造成交通中斷，對(duì)災(zāi)區(qū)的救援工作發(fā)生困難。綜合分析已發(fā)生的地震對(duì)橋梁、道路建筑物發(fā)生的危害，其中很多是由于其地基與基礎(chǔ)遭到震壞而使整個(gè)建筑物嚴(yán)重?fù)p壞的。一、地基與基礎(chǔ)的震害（一）地基土的液化

地震時(shí)地基土的液化是指地面以下，一定深度范圍內(nèi)（一般指20m）的飽和粉細(xì)砂土、亞砂土層，在地震過(guò)程中出現(xiàn)軟化、稀釋、失去承載力而形成類似液體性狀的現(xiàn)象。它使地面下沉，土坡滑坍，地基失效、失穩(wěn)，天然地基和摩擦樁上的建筑物大量下沉、傾斜、水平位移等損害。1．砂土液化機(jī)理及影響因素

容易產(chǎn)生液化的土類：地震時(shí)土層液化較多發(fā)生在飽和松散的粉、細(xì)砂和亞砂土（塑性指數(shù)小于7，黏土顆粒含量小于10%）。相對(duì)密度小于0.65的松散砂土，7度烈度的地震即會(huì)液化；相對(duì)密度大于0.75的砂土，即使8度地震也不液化。

影響砂土振動(dòng)液化的主要因素為：地震烈度，震動(dòng)持續(xù)時(shí)間，土層的埋深，土的粒度成分、密實(shí)度、飽和度及黏土顆粒含量等。2．砂土液化可能性的判別

我國(guó)《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/TB02-01—2008）（以下簡(jiǎn)稱《公橋抗震細(xì)則》）根據(jù)國(guó)內(nèi)調(diào)查資料和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)資料，對(duì)地基土液化可能性先按現(xiàn)場(chǎng)條件，運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)對(duì)比方法初步判定，再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)進(jìn)一步判定，3．砂土液化的危害

砂土液化使地基失效、失穩(wěn)，喪失強(qiáng)度和承載能力，發(fā)生大的沉降和不均勻沉降，使基礎(chǔ)連同整個(gè)建筑物沉陷、傾斜、開裂，甚至倒塌。在我國(guó)沿海及平原地區(qū)，地基的震害主要是由于地基土液化造成的。此外，砂土液化常隨伴岸坡、邊坡的滑塌，地基的噴砂冒水，使道路、橋梁墩臺(tái)、道路擋土建筑物等遭到損壞。（二）地基與基礎(chǔ)的震沉，邊坡的滑坍以及地裂

軟弱黏性土和松散砂土地基，在地震作用下，結(jié)構(gòu)被擾動(dòng)，強(qiáng)度降低，產(chǎn)生附加的沉陷（土層的液化也會(huì)引起地基的沉陷），且往往是不均勻的沉陷，使建筑物遭到破壞。我國(guó)沿海地區(qū)及較大河流下游的軟土地區(qū)，震沉往往也是主要的地基震害陡峻山區(qū)土坡，層理傾斜或有軟弱夾層等不穩(wěn)定的邊坡、岸坡等，在地震時(shí)由于附加水平力的作用或土層強(qiáng)度的降低而發(fā)生滑動(dòng)（有時(shí)規(guī)模較大），會(huì)導(dǎo)致修筑在其上或鄰近的建筑物遭到損壞。（三）基礎(chǔ)的其他震害

除了因地基失效、失穩(wěn)、沉陷、滑動(dòng)、開裂而使基礎(chǔ)遭受損壞外，在較大的地震作用下，基礎(chǔ)也常因其本身強(qiáng)度、穩(wěn)定性不足抗衡附加的地震作用力而發(fā)生斷裂、折損、傾斜等損壞。剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)如埋置深度較淺時(shí)，會(huì)在地震水平力作用下發(fā)生移動(dòng)或傾覆。二、基礎(chǔ)工程抗震設(shè)計(jì)（一）基礎(chǔ)工程抗震設(shè)計(jì)的基本要求

《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ004—89）根據(jù)建筑物所屬公路等級(jí)和所處地質(zhì)條件，要求發(fā)生相當(dāng)基本裂度地震時(shí)，建筑物位于一般地段的高速公路和一級(jí)公路，經(jīng)一般整修即可正常使用；位于一般地段的二級(jí)公路及位于軟弱黏性土層或液化土層上的高速公路和一級(jí)公路建筑物經(jīng)短期搶修即可恢復(fù)使用；三、四級(jí)公路工程和位于抗震危險(xiǎn)地段的軟弱黏性土層或液化土層上的二級(jí)公路以及位于抗震危險(xiǎn)地段的高速公路和