4.4 可液化场地

4.4 可液化场地

4.4.1 当抗震设防地震动分档为0.05g时,对标准设防类城市轨道交通结构物可不进行场地地震液化判别和处理;对特殊设防类、重点设防类城市轨道交通结构物可按抗震设防地震动分档为0.10g的要求进行场地地震液化判别和处理。当抗震设防地震动分档为0.10g及以上时,重点设防类、标准设防类城市轨道交通结构物可按本地区的抗震设防地震动分档的要求或采用经主管部门批准的工程场地地震安全性评价的结果进行场地地震液化判别;特殊设防类轨道交通结构物应进行专门的场地液化和处理措施研究。对特殊设防类、重点设防类轨道交通结构物,宜对遭遇E3地震作用时的场地液化效应进行评价。

4.4.2 对砾粒含量较高的饱和砂土、饱和粉土、饱和粉细砂与粉质黏土互层土、饱和混砂土,其液化可能性宜做专门研究。

4.4.3 液化判别宜采用有成熟经验的多种方法,综合判定液化可能性和液化程度。

4.4.4 可液化土(不含黄土)的场地地震液化初步判别应符合下列规定:
    1 当地质年代为第四纪晚更新世(Q3)及其以前,且抗震设防地震动分档为0.10(0.15)g、0.20(0.30)g时,可判别为不液化。
    2 当粒径小于0.005mm的粉土的黏粒含量百分率对应抗震设防地震动分档为0.10(0.15)g、0.20(0.30)g、0.40g分别不小于10、13和16时,可判为不液化土。
    3 对浅埋天然地基的结构物,当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时,可不考虑液化影响:



    式中:du——上覆盖非液化土层厚度(m),计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除;
          db——基础埋置深度(m),不超过2m时应采用2m;
          dw——地下水位深度(m);
          d0——液化土特征深度(m),可按表4.4.4采用。

表4.4.4 液化土特征深度(m)

饱和土类别 0.10(0.15)g 0.20(0.30)g 0.40g
粉土 6 7 8
砂土 7 8 9

    注:表中的0.10(0.15)g等表不抗震设防地震动分档。

4.4.5 场地地震液化的进一步判别可采用标准贯入试验判别法,并应符合下列规定:
    1 液化判别的土层深度应达到地面以下20m。当饱和土标准贯入锤击数(未经杆长修正)小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时,应判为可液化土。
    2 在地面下20m深度范围内,液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算:

    式中:Ncr——判别标准贯入液化锤击数临界值;
          N0——液化判别标准贯入锤击数基准值;
          ds——饱和土标准贯入点深度(m);
          dw——地下水位深度(m);
          ρc——黏粒含量百分率,当小于3或为砂土时,应采用3;
          ηm——与设防地震动加速度反应谱特征周期分区相关的调整系数。
    3 液化判别标准贯入锤击数基准值N0应按表4.4.5-1采用。

表4.4.5-1 液化判别标准贯入锤击数基准值N0

地震动分档(g) 0.10 0.15 0.20 0.30 0.40
液化判别标准贯入锤击数基准值 7 10 12 16 19

    4 与设防地震动加速度反应谱特征周期分区相关的调整系数ηm应按表4.4.5-2选用。

表4.4.5-2 调整系数ηm

反应谱特征周期分区 调整系数ηm
0.35s区 0.80
0.40s区 0.95
0.45s区 1.05

4.4.6 对判定为发生液化的土层,应根据土层的液化程度对地基的变形模量、地基的基床系数、地基承载力和桩周边土的承载力等土层设计参数进行修正。

4.4.7 可液化土层的设计参数宜采用该土层在不发生液化时的土层设计参数乘以该土层的液化影响折减系数ce进行修正。土层液化影响折减系数可按表4.4.7取值。折减系数为0的土层不应计该土层的抗力作用。

表4.4.7 土层液化影响折减系数ce

4.4.8 当采用标准贯入锤击数表征土的液化抗力时,土层的液化抵抗率可按下式计算:

    式中:FL——土层的液化抵抗率;
          N1——场地土标准贯入锤击数实测值;
          Ncr——液化判别标准贯入锤击数临界值。

4.4.9 地基液化等级应按下列方法判别:
    1 对存在可液化土层的地基,应探明各可液化土层的深度和厚度,按下式计算每个钻孔的液化指数,且应按表4.4.9-1综合划分:

    式中:IIE——液化指数;
          n——在判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数;
          Ni——i点标准贯入锤击数实测值;
          Ncri——i点液化判别标准贯入锤击数临界值,当实测值大于临界值时应取临界值的数值;
          di——i点所代表的土层厚度(m),可采用与该标准贯入试验点相邻的上、下两标准贯入试验点深度差的一半,但上界不高于地下水位深度,下界不深于液化深度;
          Wi——i土层单位土层厚度的层位影响权函数值(m-1)。

表4.4.9-1 地基液化等级与液化指数的对应关系

地基液化等级 轻微 中等 严重
液化指数IIE 0<IIE≤6 6<IIE≤18 IIE>18

    2 Wi应按表4.4.9-2取值,但当只需考虑深度在15m以内的液化时,15m(不包括15m)以下的Wi值可视为零。

表4.4.9-2 液化判别的单位土层厚度的层位影响权函数值Wi(1/m)

di ≤5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Wi 10.00 9.33 8.66 8.00 7.33 6.66 6.00 5.33 4.66 4.00 3.33 2.66 2.00 1.33 0.66 0

4.4.10 当可液化土层比较平坦且均匀时,宜按表4.4.10的要求选用地基抗液化措施;尚可计入上部结构重力荷载对液化危害的影响,根据液化震陷量的估计适当调整抗液化措施。不宜将未经处理的可液化土层作为天然地基持力层。

表4.4.10 抗液化措施

4.4.11 全部消除地基液化沉陷的措施应符合下列规定:
    1 采用桩基时,桩端伸入液化深度以下稳定土层中的长度(不包括桩尖部分),应按计算确定,且对碎石土,砾、粗、中砂,坚硬黏性土和密实粉土尚不应小于0.5m,对其他非岩石土尚不宜小于1.5m。
    2 区间隧道、地下车站结构以及特殊设防类、重点设防类的其他结构物的深基础,其底面应埋入液化深度以下的稳定土层中,其深度不应小于0.5m。
    3 当采用振冲、振动加密、挤密碎石桩或强夯等加密法加固时,应处理至液化深度下界;振冲或挤密碎石桩加固后,桩间土的标准贯入锤击数不宜小于本规范第4.4.5条规定的液化判别标准贯入锤击数临界值。
    4 采用非液化土替换液化土层。
    5 当采用加密法或换土法处理时,在基础边缘以外的处理宽度,应超过基础底面下处理深度的1/2且不应小于基础宽度的1/5。当区间隧道、地下车站结构处于液化土层中并采用加密法或换土法处理时,其处理宽度不宜小于液化土层厚度。
    6 当采用注浆、旋喷或深层搅拌等方法进行基底土加固时,处理深度应达到可液化土层的下界。当区间隧道、地下车站结构处于液化土层中并采用注浆方法加固时,注浆厚度不宜小于液化土层厚度。
    7 将永久性围护结构嵌入非液化土层。

4.4.12 部分消除地基液化沉陷的措施,应符合下列规定:
    1 处理深度应使处理后的地基液化指数减小,当液化判别深度为15m时,其值不宜大于4;当液化判别深度为20m时,其值不宜大于5。对独立基础和条形基础,尚不应小于基础底面下液化土特征深度和基础宽度的最大值。
    2 采用振冲或挤密碎石桩加固后,桩间土的标准贯入锤击数不宜小于本规范第4.4.5条规定的液化判别标准贯入锤击数临界值。
    3 基础边缘以外的处理宽度,应符合本规范第4.4.11条第5款的规定。

4.4.13 减轻液化影响的基础和上部结构处理,可综合采用下列各项措施:
    1 选择合适的基础埋置深度;
    2 调整基础底面积,减少基础偏心;
    3 加强基础的整体性和刚度;
    4 减轻荷载,增强上部结构的整体刚度和均匀对称性,避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等;
    5 在管道穿过结构物处预留足够尺寸或采用柔性接头等。