桩基在液化土层中的抗震验算

1、科建I筑I工l程桩基在液化土层中的抗震验算王晓杰 何志鹏(广州瀚华建筑设计有限公司，广东 广州 510655)摘 要：介绍液化现象及桩基在液化土层中的抗震验算。关键词：液化；桩基础；抗震验算1栩述土的土坡坡度较大时(如土坝等 )，液化时会产生和剪力，其值比桩顶处最大弯距与剪力值相差不桩基础是深基础中最常用的一种基础形式，大规模的滑坡，这种现象叫“流滑”，会给下流带来大，比m法结果大很多，故很不安全。它有承载力大，稳定性好，沉降小等特点，并且能灾难。4液化地基匕的桩基抗震验算较好地适应各种地质条件，因此在受荷较大的高3液化对桩基的危害液化地基上的桩基抗震验算方法一般分为：层建筑、大型厂房、桥梁码

2、头等基础中较为广泛地31有液化无侧扩土的桩基震害桩数多而密；承台旁有非液化土层或无液化土层：应用。311液化震陷。建筑物周围常有喷砂冒水，桩处于液化侧扩区域内，现分述如下：桩基抗震性能般是比较好的，另外桩基抗建筑物本身无水平位移，液化士下沉导致承台与41多桩基础施工后桩间土是否液化的验算震验算研究尚不充分，简单实用的验算方法还不土脱空，若建筑物荷载在平面上分布不均匀，或液方法多见。因此多数抗震设计规范对桩基验算条文较化土层性质或厚度不均匀则震后可能产生相当大打入式的预制桩及其他挤土桩，当平均桩距少，目前抗震设计规范对桩基抗震验算规定是根的不均匀沉降。当荷载分布均匀而液化土层厚度为25 倍桩径且

3、桩数不少于5x5时，可计入打桩据震害经验和研究成果制定的。或性质也比较均匀时则建筑物般不会有大的不对土的加密作用及桩身对液化土变形限制的有利液化士层对桩基的抗震性能影响较大，其中均匀沉降。影响，其理由为：(1)挤土效应在砂土与粉土中非常液化砂土中桩的破坏形式主要有压缩破坏、剪切312桩身在液化层界面附近处产生裂缝。主明显。在硅牧多而密时，往往即使将桩打断也打不破坏、弯曲破坏、纵裂破坏及桩头位移过大等。因要是因为地震时土层的相对剪切位移很大，使桩下去。在打桩的振动作用下。粉土、砂土打桩后地面此这里主要介绍土的液化机理并探讨桩基在液化身在液化层范围内或其界面上下受到过大的剪、甚至比打桩前低数十公分

4、，因而桩间土可因挤土土层中的抗震嚣 算。弯作用所致。(包括振动 )效应而变成非液化土；(2)桩的遮拦效2液化机理与危害313桩基失效。因桩长不足未伸人下卧非液应：因桩的刚度大，数量多，故妨碍地震时液化土的21液化机理化层足够深度或甚至悬在液化层中，桩基因竖向剪切变形(士液化时的剪应变达到 l9 2，而刚性液化是指物体由固体转化成液体的一种现承载力不足而失效，桩基及其以 E建筑产生下沉桩的剪应变只有它的千分之八)。(3)桩传至桩问土象。砂土与粉土在地震作肘下=育变密自9趋势，土如与倾斜。上的附加应力加强了桩问土的抗液f匕官爱力。果是饱和的，则先得排水才能变密，若排水受阻32有液化侧扩土的桩基震害

5、上述(2)、(3)目前只是定性分析，尚无定量的(如土本身渗透性不太好或有外界条件的封闭等)除上述无侧扩时的震害外，还有液化侧向流评估方法。则水排不出去，土中孔隙水压就会匕升。也可以看动时土推力造成的桩基破坏，因而桩的损坏远比多桩基础的验算步骤：成振动下的士粒能量传给了水，使水压匕升。当孔无侧扩时严重。桩及匕部结构震害的主要表现为：根据桩的数量及置换率，按下式估算打桩压匕升到等于土粒间的有效压力时，-I-dt：于没(1)桩身在液化层底和液化层中部剪坏或弯后桩间土的标贯击数，并判断是否满足不液化的有粒问压力传递的失重状态，粒间连系破坏，成为折，因为承受不住流动土体的压力造成的巨大弯要求。可以随水流

6、动的悬浊液，这就是液化在物理方面距与剪力；N 1oop(1 )的表现。(2)桩头部分连结破坏或形成铰；式中N广打桩后的标贯击数；p打人式预22液化的危害(3)上部结构因桩身折断而产生不均匀沉降；制桩的面积置换率；N厂寸】桩前的 g 。221喷水冒砂：液化后孔隙水压的提高相当(4)对高层建筑因重心移位而产生较大的附当N N口(抗液化临界标贯)时，则满足不液于水头增高了许多，当水头高出地面时就会喷涌加偏心弯距，使内陆侧的桩产生拉力，从而只出化的要求。而出，先水后砂或水砣涌出，形如喷泉。喷水现个塑性铰：受公式验算不通过，但数值相差不大，则冒砂使农田淤砂，或阻塞水井、水渠，但对建筑工(5)建筑物般都有

7、平面上的移位。设计可要求打桩完毕后作桩间土的密度测定，以程的危害不如其他液化形式大。33从桩基震害经验所得到的认识准确判断土的标贯击数是否已达到不液化的要222上浮：液化后的土象液体一样，处于土331建筑桩基震害事实上是较多的。只不过求。中的轻的物体会上浮，并造成底板、地板上鼓、裂过去了解得少。诺 标贯实测值也不能通过，则可通过加桩缝，井壁、地下室外墙开裂、破坏。332桩本身的损伤、折断或剪错位造成的后(仅在液化深度范围内)或以碎石桩等方法加密桩223下沉与地基失效：液化时孔隙水压上果多半是建筑物沉降、开裂、倾斜、水平位移等，但间土至满足要求，或对桩基进行液化土中的抗震升，土中的有效应力减少，

8、使土的抗剪强度降低很造成倒塌的情况极少。可知桩基破坏的后果不及验算。多，地基承载力下降，基础外侧首先液化，基础直上部结构的柱折、墙倒、屋塌、人员伤亡那样严重。在此强调说明，在液化土中打桩前或打桩下方的土失去侧向支承，从而使液化前土能支承333尽管目前习惯用的桩顶承台连接方后，加密桩间土以消除液化及提高桩周摩阻力现的基础现在却不能有足够的支承，产生很大的下式不能视作完全固接，但桩顶弯距仍然很大，因此已受到越来越多的重视，常常为经济上合算、技术沉与地基失稳，下沉值通常达数十公分，甚至 2抗震计算中桩顶的抗拉、弯、剪能力应受到保证。上合理的办法，不论在平时或在地震时都可从这米。即使地基未完全液化，也

9、会因孔压 E升而使抗334由于桩顶受力大，为使承台旁填土也能种对地基的双重处理中得到好处。剪能力下降，5l而基础的沉降与不均匀沉降。液化分担部分水平力与限制基础的转动，承台旁回填42液化士中桩基的验算与孔压上升引起的沉降、不均匀沉降和地基失效土的密实度应保证达到干重度为 16kNm3以上的当桩施工后地基土不能满足消除液化的要是建筑物最常遇到的液化震害形式，基础外侧的要求，必要时应以级配砂石或灰土代替不合格的求，则需进行桩基在液化土中的抗震验算。喷水冒砂造成的水土流失，往往更使这种震害很过湿粘性土回填。421当承台周围无可液化土层 ( 筑抗震难收拾，震后难于修复。333常用的水平荷载下桩身内力分

10、析的m设计规范(GB 50011-2001)为承台底面上、下分224侧向扩展与流滑：当液化土层存在倾斜法用于求算均质土中或刚度相差不大的多层土中别有厚度不小于 15m、10m的非液化土层或非软坡度时，若倾斜度小于5咐 ，其连同上覆的非液化的桩误差不大，为多数国家规范所采用。这种方法弱土层)时，可按省标建筑地基基础设计规范土层的一起滑动的现象，称为”液化侧向扩展 ”，据需将多层土的侧向刚度折算成平均冈帔，抹煞了(DBJ1孓3l_2oo3)的方法进行验算：统计，液化侧扩的发生范围多在距河边 100-200多层土的特点，因而在用于相邻土层刚度相差很当桩承台(或地下室)周围无可液化土层且米问，对河岸建

11、筑与设施带来很大危害：当含液化多的场合，在两者的界面处会出现相当大的弯距有刚性地坪时，可按下列方法验算 (下转 317页)3l6_-建 筑 l工 I程科浅谈对后浇带的施工孙洪磊 孙作芹(黑龙江中关建筑设计研究院，黑龙江 哈尔滨 150000)摘 要：通过设置后浇带来解决设计中考虑沉降差异或钢筋混凝土的收缩变形以及混凝土的温度应力等问题，现已广泛应用。关键词：后浇带：施工对高层主楼与低层裙房连接的基础梁、上部 1500mm)与其它模板进行连接的施工方法，因模结构的梁和板，要预留出施工后浇带，待主楼与裙 板缝为通长直缝，在模板板缝匕采用粘贴一道纸房主体完工后 (有条件时再推迟一些时间)，再用 面不

12、小于胶带的办法进行施工。微膨胀混凝土将它浇筑起来，使两侧地梁、上部梁 板带的两侧垂直缝的砼临时阻段，我们采用和板连接成个整体。这样做的目的是为了把高 设置一道 5ram孔的钢丝网片进行，网片的宽度与层与低层的差异沉降放过一部分。板厚相同，网片用铁线与上下层钢筋网片固定。施工后浇带的位置宜选在结构受力较小的 在后浇带的施工中，要注意在留设的板带上部位，一般在梁、板的变形缝反弯点附近，此位置 要设置附加钢筋网，附加钢筋的配置数量可按板弯矩不大，剪力也不大；也可选在梁、板的中部，弯 底配筋相同，附加钢筋网中的主筋(垂直与板缝的矩虽大，但剪力很小。在施工后浇带处，混凝土虽 钢筋)长度为缝宽加两端锚固长

13、度，并做成1-I型为后浇，但钢筋不能断。如果梁、板跨度不大，可一 状 。次配足钢筋；如果跨度较大，可按规定断开，在补 加强带或后浇带的砼均采用与结构砼提高齐混凝土前焊接好。后浇带的配筋，应能承担由浇 级强度的补偿收缩砼。筑混凝土成为一整体后的差异沉降而产生的内 加强带的砼一般需在结构砼浇筑成型后一力，一般可按差异沉降变形反算为内力，而在配筋 周后进行浇筑加强带的砼中的一般采用掺砼中水上予以加强。后浇带的宽度应考虑便于施工操作， 泥重量 10-12UEA进行施工。浆后，方可进行加强带或后浇带的浇筑。因后浇带的收缩补偿，砼的浇筑时间与结构砼浇筑时间的间隔均较长，一般的也在 2-3个月以上，个别的需

14、 6个月或更长时间，为了防止后浇带内的钢筋锈蚀，我们采用了在结构层砼浇筑完成后，及时清理模板内的浮浆、杂物的同时，我们用掺 5107胶(水泥重)的 l：1水泥砂浆拌成的稀浆用刷子在裸露的钢筋表面上满涂一道以防止在这段时间钢筋的锈蚀。采用钢丝网模板封堵竖缝，在混凝土浇筑过程中，允许有少量水泥浆外漏。混凝土初凝后，终凝前用压力水冲洗施工缝表面，清除浮浆、碎片，露出石子，同时也将钢丝网片冲洗干净，混凝土终凝后再将钢丝网片拆除。经处理的垂直施工缝，表面粗糙干净，凹凸不平，新旧混凝土粘结力很强，有效地保证了混凝并按结构构造要求而定，一般宽度以 7001000ram为宜。施工时要注意在模板施工中，要把设置

15、的加强带或后浇带位置处的模板设成独立的模板系统，即结构砼成型，砼强度达到拆模强度后即可进行模板拆除，但必须保证在模板拆除时不会影响到加强带或后浇带的模板稳定，我们的做法是把加强带或后浇带位置 E设置道宽 1500ram的独立模板系统 (即缝宽+每边 350mm-80(O350x2=后浇带的砼，必需在主体结构封闭后方可进行浇筑。因加强带设置施工仅考虑防止因温度产生的结构收缩裂缝而设置的。加强带或后浇带在浇筑前要先对模板系统进行全面检查，并进行加固处理，确认无误后，要清理模板内的杂物，铲除砼表面的浮浆，用高压水冲洗干净，并整理模内的钢筋位置，全部确认合格后在板带或粱的两侧舡 缝的砼搓匕满涂一道 2

16、 3mm厚的掺 5107胶 (水泥重量 )的 l：1水泥稀土的整体性。后浇带的施工缝处理后应采取临时保护措施，对于大体积、大面积的混凝土表面可涂刷缓凝剂，以延缓混凝土表面凝结，保证冲毛效果。参考文献【1】GB50010-2002，混凝 土结构设计规范罔北京：中国建筑工业出版社。2002责任编辑：周宝军(上接316页)桩基的抗震承载力：倍；I为桩截面惯性距，偏于安全地，不可虑钢筋的同步。地震作用过程(1)地震作用持续过程中，液化士的水平抗力贡献，对圆形桩I=普，对管桩I=基土尚未液化，只是侧向刚度下降；可液化土液可折减半 (采用m法计算时m值乘以的折；化、冒水喷砂现象往往在震后一段时间才发生，滞

17、减系数 )，按式 (1022-3)、式 (1022-4)和式按桩顶铰接查表 10223求得 ； 为桩顶容许水平后于强震。(10216-2)验算桩的承载力。位移，当以位移控制时，可取 x 】0mm。422当承台(或地下室)周围为可液化土层其中式(1022-3)、式 (10224)-为桩的竖向当为多桩台时，Rhq-(飙 不能满足承台底面上、下分别有厚度不小承载力验算：考虑地震作用且 Sad6时：群桩效应综合于 15m、1Ore的非液化土层或非软弱土层)时，我与地震作用效应组合标准值：系数11 1门 11，顶约束效应系数Tk按建筑桩基们理解，在地震作用持续过程中只要不考虑承台轴心竖向力 Qk作用下技

18、术规范(JGJ94_20o8)表 5-731查得 ，桩的相互(或地下室 )周围的土对抵抗水平地震作用的贡Qk_125R(1022-3)影响效应系数 q，及承台侧向土水平抗力效应 系献，仍可按上述 1)进行验算；地震作用停止并液化偏心竖向力 一作用下，除满足(1o22_3)数 Th分别按桩基规范5-73_3、573_4公式计算。土层发生液化时，仍可按上述 2)进行验算；但当强外，尚应满足其他情况：群桩效应综合系数 。，=T1川。+震后液化土层发生液化的同时又遭遇余震的袭Q 15R lO224)-11，承台底摩阻相应系数 按桩基规范5 3-7、击，则这时的桩基础可能因为成为忽略液化土层式(1026

19、-2)为桩水平承载力验算：573-4公式计算。存在的高桩承台，导致水平承裁力过低而发生破当验算与地震作用效应组合的桩基水平承按式 (1022-3)、式(10224)-验算桩的抗震坏。故对承台(或地下室)周围为可液化土层的情载力时，应满足下列要求竖向承载力时，规范并未提出液化土层桩周摩阻况，应考虑采取以下相应措施：H 125R 10216_2)力的折减计算，建议可按国标抗规表 443取用(1)除丁类建筑外，7度区宜进行浅层地基的为作用于桩顶的水平力标准值，R 为桩折减系数。抗液化处理，处理深度不宜浅于承台下 2m，处理的水平承载力特征值，单桩时按下式计算：(2)地震作用停止时 。考虑可液化土层液

20、化，宽度宜延伸至建筑物承台以外不小于 6m。因需处R取此部分及以上土层摩阻力为零，并应按下式验理的深度约只为 3m左右，建议可采用上述的振夯算桩的竖向承载力，必要时验算其附加沉降。法或换士法进行处理。当存在地下室时，可将地下其中桩水平变形系数“=、or吾D0一。m按2(d+R-13Q室基坑开挖范围外扩 6m，用振夯法或换土法处理式中Ru一扣除液化土及其以上部分土层摩基坑底以下 1m的土层 ，并在地下室施工完成后采Y L J1)米范围内的地基土类别查表 10219_2求得，当阻力的桩极限承载力，可取相应的单桩承载力特用非液化土夯实回填地下室外围的土。为液化土层时乘o5的折减系数b。当为直径lm征

21、值的2倍；Q物竖向荷载引起的作用于桩(2)当不能进行地基处理时，则应按高桩承台圆桩时为 09(d+1)，当直径 1m圆桩时为 o9顶的竖向力标准值。验算桩的水平承载力及桩身强度能否满足抵抗强(15d+o5)；E为桩身材料的弹性模量，预应力管桩按以上二阶段验算桩基抗震承载力的依据震后遭受余震的受力要求。直接取混凝土弹性模量，非预应力管桩取其 085是：地面加速度达到最大时与地基土发生液化不(3)至少在处于液化士中的桩 (下转 318页)317科建 筑l工I程病房内两种通风方式的比较卢 秋高 杨赵 宇(1、哈尔滨工业大学建筑设计研究院，黑龙江 哈尔滨 150090 2、哈尔滨方舟建筑设计事务所，黑

22、龙江 哈尔滨 150050)摘 要：目前我国医院病房的通 系 主要采用混合通 方式，但是 种通 方式存在很多弊端。新 与室内的 空气混合， 染物充斥整个房 ， 然 度得到稀 ，但是容易造成交叉感染。“置 通 ”作 一种新的通 方式，非常适合在空气 、密 缺氧的 境中 用，它能提供更好的空气品质。关 ：温度 ；速度 ；二氧化碳 度1置 通 原理将 理好的空气以低速从房 下部送入，气流受 后以 似 流的活塞流状 慢向上移 ，达到一定高度受 棚的影响，气流受阻而 生同流，形成混合区。因此， 种通 方式会 生 力分 象，出 两个不同的区域。在 两个区域里 ，室内空气的温度 和 度 有非常明 的不同特性

23、，下部 向流 区存在明 的垂直温度梯度和 度梯度，而上部混合区温度 和 度 比 均匀，接近排 的温度和 度。因此 ，从理 上来 只要保 分 高度在工作区以上的基 上， 先，由于送 速度低即可保 在工作区大部份区域 速低于 O20ms，不 生 吹 感；其次，新 清 空气直接送入工作区，先 人体， 保 人体 于一个相 清 的空气 境巾，从而有效地提高了工作区的空气 量。2置 通 与普通混合通 的比 分析下面是两种通 方式下温度场 、速度 及二氧化碳 度的分布：C2l一2靴一2Z洲一吐一22叫一一22一一2惦一 帅 叫仲 区，气流分布不 定造成的。院内通 又是以控制 染物 度和交叉感染 主要考 的因

24、素，因此，病房内采用置 通 l tl蝌曼系 是非常合适的。、 1_ 蓄一j ff 0 口 l； z 2 5j5蒿度)(a)O9m 高平面上置换通风系统速度分布图图 3垂直方向上二氧化碳 度分布 图因此，从以上各个方面来 ，置 通风系 都 于混合通 系 ，适合病房采用。参考文献 震置 空 室内空气品 的数 模 研OO究 【D】西安：西安交通大学 士 文，2002一一一 。2Xiaoxiong Yuan，Qingyan Chen，Leon RG1icksmanA Critical Review of DisplacementVentilation【J1 ASHRAE Trans， 1998， 104(1)：7890(b)09m 高平面上混合通 系 速度分布 图 2两种通 方式在 l_im高平面上速度分布 图(a)置换通风系统温度分布图从图 3可 以看出，在采用置 通 系 的房 内二氧化碳 度分布更好些，也可以说，从控制 染