專利名稱：軟土地基排水加固處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種土木工程地基加固方法，尤其是一種軟土地基排水加固處理方法，它利用附加堆載產(chǎn)生沉降，并結(jié)合爆炸產(chǎn)生的強(qiáng)擾動(dòng)對(duì)深部軟弱地基進(jìn)行更有效的加固。
背景技術(shù)：
目前用于排水加固軟土地基的方法主要有堆載預(yù)壓法或超載預(yù)壓法，這些方法通常是先在軟土地基中設(shè)置垂直和水平排水通道，然后在需加固的軟土地基上部設(shè)置附加堆載，以增加附加壓力的形式，使土體中形成超靜孔隙水壓力，排水通道加快了孔隙水壓力消散，土中自由水由排水通道排出，減少土體的含水量。為滿足實(shí)際工程中對(duì)軟基工后沉降的要求，還需根據(jù)該地基今后的使用過(guò)程中預(yù)計(jì)的荷載量，在上述附加堆載基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行超載預(yù)壓，在該超載的壓力作用下，以進(jìn)一步排出土體中的孔隙水，待軟土層進(jìn)一步固結(jié)后，將超載預(yù)壓荷載卸移掉，將來(lái)在使用荷載作用下，軟基的強(qiáng)度和工后沉降就可完全滿足設(shè)計(jì)要求。由于預(yù)壓荷載一般采用填筑土石方或采用真空預(yù)壓等方法，所需的工期長(zhǎng)而且施工成本高。此外，常規(guī)的超載預(yù)壓加固軟土地基方法需要大量的土石方，且需多次倒運(yùn)，在土方稀缺的平原地區(qū)往往受限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種軟土地基排水加固處理方法，尤其是一種強(qiáng)擾動(dòng)等效超載軟基排水加固處理方法，采用在軟土地基上設(shè)置的附加堆載產(chǎn)生的沉降基本穩(wěn)定之后，再利用在深部埋設(shè)的垂直條形炸藥包爆炸產(chǎn)生強(qiáng)擾動(dòng)，使土強(qiáng)度降低，繼續(xù)產(chǎn)生附加壓縮沉降，同時(shí)在軟土中排水系統(tǒng)快速排水，最終達(dá)到與公知的超載預(yù)壓相同的效果。
為此本發(fā)明提出一種軟土地基加固的方法，首先進(jìn)行排水固結(jié)軟基處理，在軟土地基中設(shè)置砂井或塑料排水板等豎向排水系統(tǒng)，和砂墊層、盲溝、集水井組成的水平排水系統(tǒng)，分層填筑土石方到一定的高度，在填土荷載作用下軟基的沉降基本上達(dá)到穩(wěn)定之后，在軟土層中按一定的間距設(shè)置豎向條形炸藥包，根據(jù)土質(zhì)控制爆炸能量，炸藥包爆炸后在軟土層中產(chǎn)生強(qiáng)擾動(dòng)，使得土體強(qiáng)度降低而產(chǎn)生附加壓縮沉降，由于軟土中預(yù)先設(shè)置的排水系統(tǒng)會(huì)很快將軟土中的水排出，較短時(shí)間內(nèi)可達(dá)到沉降穩(wěn)定。經(jīng)處理后，達(dá)到軟土層含水量降低、強(qiáng)度增大、工后沉降減少等類(lèi)似超載預(yù)壓加固的效果。
本發(fā)明的軟土地基排水加固處理方法，簡(jiǎn)便易行、工期短、費(fèi)用低。本發(fā)明首先在需加固的軟土地基上部設(shè)置附加堆載，在該附加堆載的作用下，使被加載的軟土地基產(chǎn)生沉降，當(dāng)沉降趨于平穩(wěn)后，再利用條形炸藥包爆炸產(chǎn)生對(duì)軟土地基的強(qiáng)擾動(dòng)，使深部軟土強(qiáng)度降低，產(chǎn)生進(jìn)一步的附加壓縮沉降，同時(shí)在軟土中發(fā)生快速排水固結(jié)，最終達(dá)到超載預(yù)壓的效果，與公知的通過(guò)超載預(yù)壓加固軟土地基的方法相比，由于無(wú)需大量運(yùn)輸加載所需的土石方，從而大大降低了施工費(fèi)用，縮短了施工周期，還解決了某些地區(qū)缺少土石方或棄土不便等問(wèn)題。


圖1是本發(fā)明的軟土地基排水加固處理方法中堆載和炸藥包布置剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明的軟土地基排水加固處理方法的具體實(shí)施例加以詳細(xì)說(shuō)明。
圖1為本發(fā)明的軟土地基排水加固處理方法中堆載和炸藥包布置剖面示意圖。本發(fā)明包括首先在軟土地基4中設(shè)置常規(guī)的垂直和水平排水通道1、2，垂直排水通道平面上按網(wǎng)格布置，各垂直排水通道間距尺寸一般在1m～3m，垂直方向貫穿軟土層；在軟土地基4地表鋪設(shè)水平砂墊層、盲溝作為水平排水通道2，上述砂墊層厚度40cm～100cm，盲溝間距30m～50m，盲溝內(nèi)填設(shè)有碎石。在盲溝交叉節(jié)點(diǎn)設(shè)一個(gè)集水井；然后，在軟土地基4上部填筑有附加堆載3，待附加堆載產(chǎn)生的沉降量完成80％以上，即沉降趨于穩(wěn)定后，再在軟土地基4內(nèi)設(shè)置多個(gè)垂直的炮孔6，將條形炸藥包5放入該炮孔內(nèi)；并引爆所述條形炸藥包，利用條形炸藥包爆炸對(duì)軟土地基的產(chǎn)生強(qiáng)擾動(dòng)，使深部軟土強(qiáng)度降低，產(chǎn)生附加壓縮沉降，同時(shí)在軟土中發(fā)生快速排水固結(jié)，最終達(dá)到超載預(yù)壓的效果。上述堆載過(guò)程和爆破后在集水井8內(nèi)強(qiáng)制抽水。
上述條形炸藥包5的長(zhǎng)度為l＝(0.8～1.0)H，其中，H為軟土層厚度。該條形炸藥包5埋設(shè)在軟土地基內(nèi)，其炮孔堵塞長(zhǎng)度7為附加堆載3表面以下3m～8m。
所述炸藥包內(nèi)填裝的炸藥量計(jì)算可根據(jù)要加固的軟土地基性質(zhì)和軟基厚度，以及爆破對(duì)周?chē)h(huán)境的振動(dòng)影響而定，必要時(shí)核算和檢測(cè)爆破震動(dòng)對(duì)周?chē)h(huán)境的影響程度。
所述炮孔6為平面上網(wǎng)格排列，各炮孔間距尺寸a為0.2～0.5倍的軟土層厚度，即a＝(0.2～0.5)H；炮孔線裝藥密度為q＝0.3kg/m～1kg/m；條形炸藥包用導(dǎo)爆索串接引出地表。所述條形炸藥包5的爆破模式為分次起爆，所分次數(shù)越多，對(duì)地基產(chǎn)生的強(qiáng)擾動(dòng)效果越好，越有利于對(duì)軟土地基的加固，但考慮到施工周期和對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，通常采用每次爆破1/2或1/3或1/4的總炮孔數(shù)，但不局限于此，各炮孔為間隔抽取，以使爆炸對(duì)軟土地基內(nèi)產(chǎn)生的強(qiáng)擾動(dòng)均勻。各次爆破采用逐孔延時(shí)起爆網(wǎng)路，炮孔間引爆時(shí)差宜大于0.5秒。當(dāng)完成一次爆破后，檢測(cè)到由于爆破引起的超靜孔隙水壓力已消散達(dá)到80％以上時(shí)，大約在3～4天后，則進(jìn)行下一次起爆。
本軟土地基加固處理的深度范圍上限應(yīng)大于3m，下限不作限制。通常爆炸完成后，排水系統(tǒng)如涌泉出水，沉降顯著。
所述軟土地基上部填筑的附加堆載3的高度應(yīng)不小于1.5m，當(dāng)然附加堆載高度越高，則對(duì)軟土地基施加的載荷也越大，加固效果越好。但在邊界部位，應(yīng)考慮爆破強(qiáng)擾動(dòng)后軟土地基4強(qiáng)度降低而產(chǎn)生的穩(wěn)定問(wèn)題，軟土強(qiáng)度降低后進(jìn)行圓弧抗滑穩(wěn)定計(jì)算的安全系數(shù)應(yīng)大于1。
本發(fā)明的工作原理是根據(jù)軟土地基層的深度，首先在地基中設(shè)置垂直及水平排水通道1、2和集水井8?？紤]到在后續(xù)爆破產(chǎn)生強(qiáng)擾動(dòng)降低軟土地基4強(qiáng)度而影響其邊界部位的穩(wěn)定性，按安全系數(shù)大于1進(jìn)行強(qiáng)度降低后的圓弧抗滑穩(wěn)定計(jì)算，設(shè)置在該軟土地基上部附加堆載3的高度，在該附加堆載3的作用下，被加載的軟土地基產(chǎn)生沉降，但該沉降并非全部完成，而是根據(jù)沉降檢測(cè)結(jié)果，當(dāng)沉降趨于平穩(wěn)后，約完成總沉降量的80％以上，自附加堆載頂部向所述軟土地基中開(kāi)設(shè)多個(gè)垂直方向的炮孔，且各炮孔平面上呈網(wǎng)格分布，間距尺寸為a＝(0.2～0.5)H，并將條形炸藥包放置于各炮孔內(nèi)，用導(dǎo)爆索串接引出地表，根據(jù)周?chē)h(huán)境因素設(shè)定每次爆破的炮孔數(shù)量，采用逐孔延時(shí)起爆網(wǎng)路進(jìn)行控制，通過(guò)所述條形炸藥包爆炸產(chǎn)生的強(qiáng)擾動(dòng)，使軟土地基4的強(qiáng)度降低，繼續(xù)產(chǎn)生附加壓縮沉降，同時(shí)加快軟土地基的排水速度，達(dá)到類(lèi)似超載預(yù)壓的效果，即所要求的地基強(qiáng)度。
本發(fā)明的軟土地基排水加固處理方法一個(gè)施工例為某公路170m軟土路基加固工程，軟土深度達(dá)14m，表層3m為硬殼。先在軟土地基中設(shè)置排水通道，垂直排水為袋裝砂井，袋裝砂井長(zhǎng)度14m，網(wǎng)格間距為1.2×1.2(m2)正方形布置，地表面上設(shè)置碎石盲溝和50cm厚的砂墊層，側(cè)邊設(shè)集水井。上部預(yù)填作為附加堆載的碾壓土2.5m厚，碾壓土的厚度可以根據(jù)設(shè)計(jì)路基高度和公知的圓弧抗滑穩(wěn)定安全計(jì)算所確定。30天后進(jìn)行爆破，炮孔直接用袋裝砂井機(jī)下插而成，藥包布置采用圖1所示的條形炸藥包，炮孔間距3×3(m2)，炮孔深度16.5m，裝藥長(zhǎng)度10m，單個(gè)藥包裝藥量4kg～6kg，用導(dǎo)爆索串接乳化炸藥卷沉入孔底，導(dǎo)爆索引出地表，再在孔外采用非電接力逐孔起爆網(wǎng)路引爆，共進(jìn)行了2次爆炸，2次爆炸的間隔時(shí)間為4天。第一次爆炸3天內(nèi)沉降了15cm，第二次爆炸3天內(nèi)沉降了10cm，土體物理力學(xué)指標(biāo)均可有較大改善。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即大凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍及說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的等同變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種軟土地基排水加固處理方法，包括先在軟土中設(shè)置垂直和水平排水通道，垂直排水通道平面上按網(wǎng)格布置，垂直方向貫穿軟土層，地表鋪設(shè)水平砂墊層、盲溝和集水井；在軟土地基上部填筑有附加堆載，待附加堆載產(chǎn)生的沉降趨于穩(wěn)定后，再在軟土地基內(nèi)設(shè)置多個(gè)垂直的炮孔；將條形炸藥包設(shè)置在該炮孔內(nèi)，并引爆所述條形炸藥包；條形炸藥包爆炸在軟土中形成強(qiáng)擾動(dòng)，使軟土強(qiáng)度降低，產(chǎn)生附加壓縮沉降，同時(shí)在軟土中發(fā)生快速排水固結(jié)，最終達(dá)到超載預(yù)壓的加固效果。
2.如權(quán)利要求1所述的軟土地基排水加固處理方法，其中，所述條形炸藥包長(zhǎng)度l為0.8～1倍的軟土層厚度。
3.如權(quán)利要求1所述的軟土地基排水加固處理方法，其中，所述條形炸藥包埋設(shè)在軟土地基內(nèi)，其炮孔堵塞長(zhǎng)度為附加堆載頂面以下3m～8m。
4.如權(quán)利要求1所述的軟土地基排水加固處理方法，其中，所述炮孔為平面上網(wǎng)格分布，各炮孔間距尺寸a為0.2～0.5倍的軟土層厚度。
5.如權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的軟土地基排水加固處理方法，其中，所述條形炸藥包的爆破模式為分次起爆，當(dāng)完成一次爆破引起的超靜孔隙水壓力消散達(dá)到80％以上時(shí)，才進(jìn)行下一次起爆，每次爆破1/2或1/3或1/4的總炮孔數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的軟土地基排水加固處理方法，其中，每次爆破采用逐孔延時(shí)起爆網(wǎng)路，炮孔間引爆時(shí)差大于0.5秒。
7.如權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的軟土地基排水加固處理方法，其中，炮孔線裝藥密度為0.3kg/m～1.0kg/m，其中的條形炸藥包用導(dǎo)爆索串接引出地表。
8.如權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的軟土地基排水加固處理方法，其中，在爆破強(qiáng)擾動(dòng)前，地基上部填筑層的附加堆載高度應(yīng)盡可能等于或接近靜載預(yù)壓的高度，一般不小于1.5m。
9.如權(quán)利要求8所述的軟土地基排水加固處理方法，其中，所述附加堆載的高度應(yīng)滿足在堆載邊界部位，考慮爆破強(qiáng)擾動(dòng)后軟土層強(qiáng)度有所降低，須根據(jù)降低后的強(qiáng)度進(jìn)行圓弧抗滑穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算的安全系數(shù)大于1。
10.如權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的軟土地基排水加固處理方法，其中，軟土地基的深度應(yīng)大于3m。
全文摘要
一種軟土地基加固的方法，首先進(jìn)行排水固結(jié)軟基處理，在軟土地基中設(shè)置砂井或塑料排水板等豎向排水系統(tǒng)，和砂墊層、盲溝、集水井組成的水平排水系統(tǒng)，分層填筑土石方到一定的高度，在填土荷載作用下軟基的沉降基本上達(dá)到穩(wěn)定之后，在軟土層中按一定的間距設(shè)置豎向條形炸藥包，根據(jù)土質(zhì)控制爆炸能量，炸藥包爆炸后在軟土層中產(chǎn)生強(qiáng)擾動(dòng)，使得土體強(qiáng)度降低而產(chǎn)生附加壓縮沉降，由于軟土中預(yù)先設(shè)置的排水系統(tǒng)會(huì)很快將軟土中的水排出，短時(shí)間內(nèi)可達(dá)到沉降穩(wěn)定。經(jīng)處理后，達(dá)到軟土層含水量降低、強(qiáng)度增大、土質(zhì)沉降減少等類(lèi)似超載預(yù)壓加固的效果。本發(fā)明的方法克服了公知技術(shù)存在的缺陷，是一種快速、簡(jiǎn)便且經(jīng)濟(jì)的軟基動(dòng)、靜力結(jié)合加固方法。
文檔編號(hào)E02D3/00GK1683718SQ20041007050
公開(kāi)日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2004年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月5日
發(fā)明者張志毅, 劉國(guó)楠, 楊年華, 鄧志勇, 張翠兵, 劉慧 , 戈鶴川 申請(qǐng)人:鐵道科學(xué)研究院, 深圳市和利爆破技術(shù)工程有限公司