3．地基处理技术
3.1换填法
3.1.1换填法特点
换填法处理液化土地基是将分布于浅层的可液化土部分或全部挖除，换填以强度较高的砂砾、碎石、卵石等，并分层夯压实。全部挖除换填法适用于分布于地表且厚度小于3m的可液化土地基处理，从根本上改善了地基，全部消除了液化，为最彻底的措施。
3.1.2换填法应用
石中高速公路南段第1合同段K110＋300～K110＋400段，位于惠农渠南岸桥头，路堤平均高度4.22m，地下水位埋深0.4m，地基土呈二元结构，表层1.8～2.5m为淤泥质粉土、粉细砂，之下为砂砾石，上部淤泥质粉土及粉细砂，标贯击数2～4，液化指数18.6，为严重液化地基，需进行工程处理。液化地基，处治采用挖除换填法，即将表层液化土全部挖除，换填砂砾土，根据土质情况分层夯实，其处理范围为路堤中心至两侧坡脚外排水沟外缘全部。并将挖除的液化土，经处理后用于桥头路堤100m以外路段的路基填料，分层填筑于路堤中部，或用于护坡道及绿化用土。
本段经换填处理后，经进行标贯，动探检测，地基土达到中密～密实，地基承载力达到250kpa以上，比处理前提高了2～3倍以上，极大地改善了地基土抗液化性，全部消除了液化，保证桥头路堤的稳定。
3.2挤密砂桩
3.2.1挤密砂桩的特点
挤密砂桩是利用挤密或振动使地基土密实，并在振动或挤密过程中回填砂料，形成砂桩，与桩间土一起组合复合为地基。其主要目的是提高地基土承载力，减少变形和增强抗液化性。在加固地基抗液化方面的机理主要是，通过在成桩过程中桩管对周围液化土产生横向挤压力，使其周围土层孔隙比减小，密实度增大；通过在桩孔内充填粗砂，在地基中形成渗透性能良好的竖向排水降压通道，有效地消散和防止超孔隙水压力的增高，防止砂土产生液化，加快地基排水固结；通过在成孔成桩时振动锤的强烈振动，使填入料和地基土在挤密的同时获得强烈的预震，增加砂土抗液化能力。
3.2.2挤密砂桩的应用
石中高速公路南段第2合同段大古铁路高架桥两端，路堤高度达8.5～9.4m，地基土上部为饱和低液限粉土，标贯击数2～7，厚度3.0～5.5，其下为砂砾石，地下水位埋深0.6m，经液化判别，上部低液限粉土为可液化土，液化指数16.4，为严重液化，要求全部消除液化，采用挤密砂桩处理液化地基。
（1）设计计算
本项目通过计算，采用挤密砂桩桩径0.4m，桩长穿透上部可液化层至下部砂砾石层，按正方形布置，桩距1.0m，加固范围至路堤坡脚处。设计要求砂桩和桩间土经处理后桩间土地基承载力大于150kpa，标贯击数N>10，全部消除液化，砂料采用中粗混合砂，含泥量不大于5％。
（2）加固效果
全部砂桩施工完毕后，采用标准贯入试验对处理效果进行了检验，并采取原状土样作了室内土工试验。试验结果表明，标贯击数由加固前2～7提高到9～18，被加固软塑状低液限粉土已变成了硬可塑状，地基承载力达到180kpa以上，孔隙比由0.84～0.88减小到0.61～0.72.本场地经挤密砂桩加固后，抗剪强度显著提高，压缩性明显降低，消除了8度地震时产生液化的可能性。
3.3强夯
3.3.1技术特点
强夯法处理地基是1969年由法国Menard技术公司首先创用的。它通过10～40t的重锤和10～40m落距，对地基以冲击和振动，从而提高地基的强度并降低其压缩性。我国于1978年开始在天津新港、河北秦皇岛等地进行了强夯法的试验研究和工程施工，取得了较好的加固效果，接着强夯法迅速在全国各地推广应用。
强夯法适用于处理碎石土、砂土、粉土、粘性土、杂填土和素填土等地基。它不仅能提高地基土的强度，降低其压缩性，同时还能改善其抗振动液化的能力和消除土的湿陷性，所以还常用于处理可液化地基和湿陷性黄土地基等。强夯法处理液化土地基，在江苏省徐连高速公路作为课题进行了试验研究，并在工程中得到成功应用。
3.3.2强夯法设计要点
（1）强夯技术参数的确定。强夯法虽然已在工程中得到广泛的应用，但至今尚无一套非常成熟的设计计算方法，一般应参照国内强夯法加固地基的成功经验，初步确定各类地基的强夯参数，在强夯施工前，选择代表性路段（夯区）进行试夯，以确定合理的强夯参数与施工工艺。强夯法的主要设计参数包括：锤重、落距、垫层材料与厚度，有效加固深度、夯击能、夯击次数、夯击遍数、间隔时间、夯击点布置和处理范围等。
（2）施工质量控制。强夯地基的质量检验，包括施工过程中的质量监测和夯后地基的质量检验，其施工过程检验指标分别为施工控制夯沉量和有效处理深度。强夯施工结束后，间隔2周对地基加固质量进行检验，检验频率为每100m一个断面，每断面检验3点，其中路中一点、左右边坡坡脚各一点，检验方法可选用标准贯入试验、静力触探试验、动力触探试验及现场荷载试验等方法并结合室内土工试验。检测深度不小于设计处理深度。
3.2.3强夯法应用
石中南段第7合同段K132＋500～K134＋200段应用强夯技术处理液化土地基。
（1）场地工程地质条件
该路段为关马湖互通立交区，处于黄河东岸一级阶地，地势平坦，地下水位埋深0.5～1.3m，地震烈度8度。场区由第四系全新统（Q4al）松散冲积物组成，可划分4个工程地质结构层。
第Ⅰ层耕土层：分布于场区地表，灰黄色，稍湿～湿，以粘性土为主，结构松散，厚1.0～1.4m.
第Ⅱ层低液限粉土：黄褐色～灰褐色，软塑～流塑，饱和，厚1.5～2.9m，标贯击数3～7.
第Ⅲ层细砂：黄褐色～灰褐色，饱和，厚1.6～7.0m，标贯击数深度7m以上2～11，7m以下13～22.
第Ⅳ层圆砾：杂色，磨圆度较好，分选性差，中粗砂充填，中密～密实，厚度大于20m，层位稳定，地基强度高。
按《公路工程抗震设计规范》（JTJ004－89）第2.2.3条公式进行液化判定，场区第Ⅱ层低液限粉土与第Ⅲ层上部埋深7m以上的细砂为可液化土，液化指数6.8～18.3，液化等级为中等～严重，第Ⅲ层埋深7m以下及第Ⅳ层为非液化土。设计要求全部消除液化。
（2）强夯设计参数
根据国内外类似工程经验，结合本项目构筑物的要求与场地工程地质条件，经综合分析，采用锤重18t、锤底面积5m2的夯锤实施强夯，夯点按正方形布置，点间距5m，夯击三遍，即主夯、副夯与满夯，主、副夯单击夯能2000KN·m，按规定间距夯击，夯击数4击，满夯单击夯能850KN·m，采用夯锤印彼此搭接四分之一连续夯击，夯击数按最后一击夯沉量不大于3cm控制，三遍夯击间歇时间均为72小时，砂砾垫层厚70cm.
根据初定的强夯参数，选择K133＋450～K133＋500段进行强夯试验，通过测试，与夯前测试数据进行对比，检验强夯效果，以确定本工程采用的各种强夯参数。
（3）强夯试验评价
在试验段强夯7天后，进行了标贯及土工试验，试验结果表明，土层标贯击数比夯前明显增大，夯前第Ⅱ层粉土标贯击数3～7，夯后提高到11～19，第Ⅲ层7m以上细砂夯前标贯击数2～11，夯后提高到12～22，且全部消除了液化，同时地基土物理力学性能得到了比较大的改善，含水量降低，天然容重增大，孔隙比减小，密实度提高，地基土抗剪强度得以明显改善。
通过强夯试验，单击能量采用2000KN·m时，有效加固深度7.0m，由于本工程可液化土主要分布于7m以上，因此采用单击能量2000KN·m可以达到处理深度要求，最佳夯击次数为4击。
（4）强夯施工效果
从试夯区试验结果表明，试夯区的加固效果十分显著，可以满足工程设计要求，其强夯参数可以直接用于施工，本项目采用强夯法处理液化土地基，施工历时3个月，通过标贯、动力触探及室内土工试验检验，其加固效果达到预期目的，全部消除了液化。
4．结语
银川平原液化土分布广泛，液化土是高等级公路建设中的主要工程地质问题之一。石中高速公路南段针对不同的工程地质条件，不同的公路构造部位，采取了相应的处理原则和设计方案，经工程实践证明，换填法可彻底改善地基土的特性，彻底消除液化，适用于分布于地表厚度小于3m且规模较小的可液化土地基处治；挤密砂桩对深层地基加固及固结排水良好，既提高了地基强度，消除不均匀沉降，又彻底消除液化，适用于桥头高路堤液化土地基处治；强夯对面积较大浅层液化地基加固效果明显。由于其不同的处治方案其加固效果与投资差异较大，因此对液化土地基处治应根据场地工程地质条件结合公路工程特点，制定合理的处治原则，选择合理有效的处治措施。
参考文献：
[1]宁夏建筑工程研究所.宁夏地基土特性及技术对策研究.1993.
[2]叶书麟.地基处理工程实例应用手册.1998.
[3] 中国公路工程咨询监理总公司.姚伏至叶盛高速公路工程地质勘察报告.1996.
[4]中国公路工程咨询监理总公司.叶盛至中宁高速公路工程地质勘察报告.1999
[5]宁夏公路勘测设计院.麻黄沟至姚伏高速公路工程地质勘察报告.1999.
