浅谈缅甸达贡山某冶炼厂区地基砂土液化评价与抗液化措施

　　1前言

 

　　缅甸达贡山某镍矿项目是中缅政府间合作的第一个大型矿山开发项目，工程总投资5.97亿美元，生产规模为年产8.5万吨镍铁，采用原料为红土型镍矿，建设工期2.5年。根据冶炼区规划设计总平面图，冶炼区占地总面积约990亩，规划拟建的建（构）筑物较多，其中高度超过20m的建（构）筑有：矿石堆场及转运站（高29m）、干矿储存（高31m，拟采用弧型网架）、熔炼主厂房（高50m，拟采用钢框架排）、配料及烟尘制粒厂房（高30m，拟采用钢框结构）、干燥主厂房（高27m，拟采用钢框架）、煤粉制备车间（高23m，拟采用钢框架）、焙烧还原厂房（高30m，拟采用钢结构）及烟囱（高120m及80m各一座）。该工程规模较大，施工质量要求高。结合缅甸当地实际情况，因地制宜地选择技术可靠、施工速度快、造价低的地基处理及基础方案，对于加快建设进度和降低工程造价有着重要意义。

 

　　2地质概况

 

　　本工程场地位于坡麓山前平原与伊洛瓦底江河谷冲积平原边缘过渡地带，属于伊洛瓦底江中游冲积平原地貌。场地总体地势为东、南面高，西、北面低。在拟建场地施工667孔，揭露深度20.1-80.6m。场地在勘探深度范围内均为第四系堆积层，揭露土层以第四系冲洪积成因的粘土、粉砂及第四系残坡积成因的粘土为主，少部分卵石、圆砾、含粘性土砾砂及含粘性土卵石层，地表层为耕植土层。且大部分地段分布有厚1.0-11.7m的粉砂。土层自上而下为耕植土、粘土、含粘性土砾砂、粉砂、卵石、粘土于含粘性土卵石交互沉积层。勘察钻探施工期间，正值旱季。场地地下水水位埋深0.00～7.80m。土层结构较复杂。为判别场地类别，在本工程场区地质钻探孔内布设了8个深度达20m剪切波速测试孔。钻孔波速测量获得的各土层剪切波速为226-239m/s，平均等效剪切波速232.1m/s，按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）。本场地类别属于中软场地土，场地第四系覆盖层厚度>50m，拟建场地类别为Ⅲ类。根据云南省地震局完成的《缅甸达贡山某冶炼厂区工程场地地震安全性评价报告》，该拟建场地地震基本烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.3，设计地震分组为第一组，特征周期为0.50。

 

　　3砂土液化的判别与评

 

　　砂土液化是指饱水的疏松粉、细砂土在振动作用下突然破坏而呈现液态的现象，由于孔隙水压力上升，有效应力减小所导致的砂土从固态到液态的变化现象。砂土液化大多发生于近地表的饱和松散粉细砂层中。该项目建设、设计、施工、监理单位均为中国国内单位，因此该项目采用中国国标为依据。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011一2010），砂土液化判断为20m深度范围内的饱和砂土。笔者根据《建筑抗震设计规范》（GB50011一2010）及《岩土工程勘察规范》（GB50021一2001，2009年版），对本工程采用标准贯入试法对砂土液化趋势进行判别。

 

　　3.1砂土液化初判

 

　　本工程仅确定冲积层为第四纪沉积物，未进一步确定其地质年代，粉土粘粒含量百分比仅有部分钻孔进行颗粒分析，因此无法采用这两个条件进行液化初判，本工程采用第3个初判条件，即天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度不符合下列条件之一时，则需考虑液化的影响：

 

　　du>d0+db-2

 

　　dw>d0+db-3

 

　　du+dw>1.5d0+2db-4.5

 

　　式中：dw为地下水位深度（m），本场区为0.0一7.8m；du为上覆非液化土层厚度（m），本场区取0.4一6.5m；db为基础埋深，本场区取2m；d0为液化土特征深度，本场区取8m。经初步判别，本场区饱和砂土层可能产生液化，需进一步进行液化判别。

 

　　3.2砂土液化复判与评价

 

　　砂土液化复判方法很多，根据本工程的实际情况及现场进行的原位测试情况。参照《建筑抗震设计规范》（GB50011一2010）规范，本项目采用标准贯入试验法进行砂土液化判别。

 

　　根据该冶炼厂区钻孔内现场标准贯入试验。对整个场地进行标贯液化判别钻孔138个，液化指数IlE=0.19～11.93，综合液化等级自轻微～中等均有分布。

 

　　4土层抗液化措施

 

　　由液化指数确定地基液化等级后，应结合不同建筑类别和液化等级选用适宜的抗液化措施。本工程拟建建筑物抗震设防为甲类，地基液化等级自轻微～中等均有分布，因此应针对具体情况采取不同措施，完全或部分消除液化沉陷，并对基础和上部结构进行处理。为避免地震引起砂土液化对建筑物造成破坏，可采用桩基础、深基础、深层处理至液化深度下界或挖除全部可液化土层等方法，并考虑以下消除液化沉陷方法：（1）控制砂土中的水分和渗透性，目的是降低和控制超静孔隙水压力的升高，对液化源头和溢出部位同时治理，但本工程场地大且工期短，故不宜采用。（2）改善砂土的颗粒结构，提高土体密实度和颗粒骨架的稳定性，防止发生流滑破坏现象，如可采用振动加密、振冲加密、挤密砂桩及碎石桩、强夯、振动压实等方法。结合场地情况、施工期及现场的施工作业机械，该场地建议采用预应力混凝土管桩或振动碎石桩。

 

　　4.1预应力混凝土管桩

 

　　根据场地地层情况，粉砂下部的粘土及含卵石粘土呈硬塑状态，均可作为其持力层，管桩承载力高，上部结构荷载主要通过桩底端传到持力层上，刚度大，抗弯、抗剪能力强，质量易保证。但是该项目由于在缅甸，距离市区较远，预应力混凝土管桩制作技术在当地不成熟且运输不方便，造价高，因此不宜采用。

 

　　4.2振动碎石桩

 

　　振动碎石桩在国内处理饱和砂土较成熟，振动碎石桩与大面积换填或混凝土桩相比，可加快施工进度和节约投资，施工时虽需要大量的砾石、碎石类填料。但该项目距离伊洛瓦底江较近（约2公路）。

 

　　该场地采用振动碎石桩处理粉砂层液化后，对原液化场地采用标准贯入试验对液化砂土进行检测，根据液化试验检测结果，该场地液化土层已全部消除粉砂液化现象，厂区2009年建成后，现状稳定，表明该方案对该厂区粉砂液化处理取得了很好的效果。

 

　　5结论

 

（1）采用振动碎石桩处理粉砂液化现象是可行的。