專利名稱：軟土地基排水加固處理方法
技術領域：
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，它利用附加堆載產生沉降，并結合爆炸產生的強擾動對深部軟弱地基進行更有效的加固。
背景技術：
目前用于排水加固軟土地基的方法主要有堆載預壓法或超載預壓法，這些方法通常是先在軟土地基中設置垂直和水平排水通道，然后在需加固的軟土地基上部設置附加堆載，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。為滿足實際工程中對軟基工后沉降的要求，還需根據(jù)該地基今后的使用過程中預計的荷載量，在上述附加堆載基礎上繼續(xù)進行超載預壓，在該超載的壓力作用下，以進一步排出土體中的孔隙水，待軟土層進一步固結后，將超載預壓荷載卸移掉，將來在使用荷載作用下，軟基的強度和工后沉降就可完全滿足設計要求。由于預壓荷載一般采用填筑土石方或采用真空預壓等方法，所需的工期長而且施工成本高。此外，常規(guī)的超載預壓加固軟土地基方法需要大量的土石方，且需多次倒運，在土方稀缺的平原地區(qū)往往受限制。

發(fā)明內容
本發(fā)明的要解決的技術問題是提供一種軟土地基排水加固處理方法，尤其是一種強擾動等效超載軟基排水加固處理方法，采用在軟土地基上設置的附加堆載產生的沉降基本穩(wěn)定之后，再利用在深部埋設的垂直條形炸藥包爆炸產生強擾動，使土強度降低，繼續(xù)產生附加壓縮沉降，同時在軟土中排水系統(tǒng)快速排水，最終達到與公知的超載預壓相同的效果。
為此本發(fā)明提出一種軟土地基加固的方法，首先進行排水固結軟基處理，在軟土地基中設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到穩(wěn)定之后，在軟土層中按一定的間距設置豎向條形炸藥包，根據(jù)土質控制爆炸能量，炸藥包爆炸后在軟土層中產生強擾動，使得土體強度降低而產生附加壓縮沉降，由于軟土中預先設置的排水系統(tǒng)會很快將軟土中的水排出，較短時間內可達到沉降穩(wěn)定。經(jīng)處理后，達到軟土層含水量降低、強度增大、工后沉降減少等類似超載預壓加固的效果。
本發(fā)明的軟土地基排水加固處理方法，簡便易行、工期短、費用低。本發(fā)明首先在需加固的軟土地基上部設置附加堆載，在該附加堆載的作用下，使被加載的軟土地基產生沉降，當沉降趨于平穩(wěn)后，再利用條形炸藥包爆炸產生對軟土地基的強擾動，使深部軟土強度降低，產生進一步的附加壓縮沉降，同時在軟土中發(fā)生快速排水固結，最終達到超載預壓的效果，與公知的通過超載預壓加固軟土地基的方法相比，由于無需大量運輸加載所需的土石方，從而大大降低了施工費用，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。
具體實施例方式
下面結合附圖1對本發(fā)明的軟土地基排水加固處理方法的具體實施例加以詳細說明。
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，盲溝內填設有碎石。在盲溝交叉節(jié)點設一個集水井；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內設置多個垂直的炮孔6，將條形炸藥包5放入該炮孔內；并引爆所述條形炸藥包，利用條形炸藥包爆炸對軟土地基的產生強擾動，使深部軟土強度降低，產生附加壓縮沉降，同時在軟土中發(fā)生快速排水固結，最終達到超載預壓的效果。上述堆載過程和爆破后在集水井8內強制抽水。
上述條形炸藥包5的長度為l＝(0.8～1.0)H，其中，H為軟土層厚度。該條形炸藥包5埋設在軟土地基內，其炮孔堵塞長度7為附加堆載3表面以下3m～8m。
所述炸藥包內填裝的炸藥量計算可根據(jù)要加固的軟土地基性質和軟基厚度，以及爆破對周圍環(huán)境的振動影響而定，必要時核算和檢測爆破震動對周圍環(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，對地基產生的強擾動效果越好，越有利于對軟土地基的加固，但考慮到施工周期和對周圍環(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，以使爆炸對軟土地基內產生的強擾動均勻。各次爆破采用逐孔延時起爆網(wǎng)路，炮孔間引爆時差宜大于0.5秒。當完成一次爆破后，檢測到由于爆破引起的超靜孔隙水壓力已消散達到80％以上時，大約在3～4天后，則進行下一次起爆。
本軟土地基加固處理的深度范圍上限應大于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的高度應不小于1.5m，當然附加堆載高度越高，則對軟土地基施加的載荷也越大，加固效果越好。但在邊界部位，應考慮爆破強擾動后軟土地基4強度降低而產生的穩(wěn)定問題，軟土強度降低后進行圓弧抗滑穩(wěn)定計算的安全系數(shù)應大于1。
本發(fā)明的工作原理是根據(jù)軟土地基層的深度，首先在地基中設置垂直及水平排水通道1、2和集水井8。考慮到在后續(xù)爆破產生強擾動降低軟土地基4強度而影響其邊界部位的穩(wěn)定性，按安全系數(shù)大于1進行強度降低后的圓弧抗滑穩(wěn)定計算，設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生沉降，但該沉降并非全部完成，而是根據(jù)沉降檢測結果，當沉降趨于平穩(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設多個垂直方向的炮孔，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，用導爆索串接引出地表，根據(jù)周圍環(huán)境因素設定每次爆破的炮孔數(shù)量，采用逐孔延時起爆網(wǎng)路進行控制，通過所述條形炸藥包爆炸產生的強擾動，使軟土地基4的強度降低，繼續(xù)產生附加壓縮沉降，同時加快軟土地基的排水速度，達到類似超載預壓的效果，即所要求的地基強度。
本發(fā)明的軟土地基排水加固處理方法一個施工例為某公路170m軟土路基加固工程，軟土深度達14m，表層3m為硬殼。先在軟土地基中設置排水通道，垂直排水為袋裝砂井，袋裝砂井長度14m，網(wǎng)格間距為1.2×1.2(m2)正方形布置，地表面上設置碎石盲溝和50cm厚的砂墊層，側邊設集水井。上部預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)設計路基高度和公知的圓弧抗滑穩(wěn)定安全計算所確定。30天后進行爆破，炮孔直接用袋裝砂井機下插而成，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，裝藥長度10m，單個藥包裝藥量4kg～6kg，用導爆索串接乳化炸藥卷沉入孔底，導爆索引出地表，再在孔外采用非電接力逐孔起爆網(wǎng)路引爆，共進行了2次爆炸，2次爆炸的間隔時間為4天。第一次爆炸3天內沉降了15cm，第二次爆炸3天內沉降了10cm，土體物理力學指標均可有較大改善。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施例，當不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即大凡依本發(fā)明申請專利范圍及說明書內容所作的等同變化與修飾，皆應仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內。
權利要求
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，待附加堆載產生的沉降趨于穩(wěn)定后，再在軟土地基內設置多個垂直的炮孔；將條形炸藥包設置在該炮孔內，并引爆所述條形炸藥包；條形炸藥包爆炸在軟土中形成強擾動，使軟土強度降低，產生附加壓縮沉降，同時在軟土中發(fā)生快速排水固結，最終達到超載預壓的加固效果。
2.如權利要求1所述的軟土地基排水加固處理方法，其中，所述條形炸藥包長度l為0.8～1倍的軟土層厚度。
3.如權利要求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在軟土地基內，其炮孔堵塞長度為附加堆載頂面以下3m～8m。
4.如權利要求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.如權利要求1～4任一項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，當完成一次爆破引起的超靜孔隙水壓力消散達到80％以上時，才進行下一次起爆，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起爆網(wǎng)路，炮孔間引爆時差大于0.5秒。
7.如權利要求1～4任一項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爆索串接引出地表。
8.如權利要求1～4任一項所述的軟土地基排水加固處理方法，其中，在爆破強擾動前，地基上部填筑層的附加堆載高度應盡可能等于或接近靜載預壓的高度，一般不小于1.5m。
9.如權利要求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滿足在堆載邊界部位，考慮爆破強擾動后軟土層強度有所降低，須根據(jù)降低后的強度進行圓弧抗滑穩(wěn)定計算，計算的安全系數(shù)大于1。
10.如權利要求1～4任一項所述的軟土地基排水加固處理方法，其中，軟土地基的深度應大于3m。
全文摘要
一種軟土地基加固的方法，首先進行排水固結軟基處理，在軟土地基中設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到穩(wěn)定之后，在軟土層中按一定的間距設置豎向條形炸藥包，根據(jù)土質控制爆炸能量，炸藥包爆炸后在軟土層中產生強擾動，使得土體強度降低而產生附加壓縮沉降，由于軟土中預先設置的排水系統(tǒng)會很快將軟土中的水排出，短時間內可達到沉降穩(wěn)定。經(jīng)處理后，達到軟土層含水量降低、強度增大、土質沉降減少等類似超載預壓加固的效果。本發(fā)明的方法克服了公知技術存在的缺陷，是一種快速、簡便且經(jīng)濟的軟基動、靜力結合加固方法。
文檔編號E02D3/00GK1683718SQ20041007050
公開日2005年10月19日 申請日期2004年8月5日 優(yōu)先權日2004年8月5日
發(fā)明者張志毅, 劉國楠, 楊年華, 鄧志勇, 張翠兵, 劉慧 , 戈鶴川 申請人:鐵道科學研究院, 深圳市和利爆破技術工程有限公司