CN100374655C - 高速公路液化土地基同步爆扩处理法 - Google Patents

Abstract

本发明高速公路液化土地基同步爆扩处理法，在分段施工的液化土地基上间隔设置纵横排列的爆扩孔，爆扩孔沿道路中线向道路边线布置，沿道路边线设置排水沟；爆扩孔内放置装填有炸药、起爆药和封口的炸药装填管，每个爆扩孔顶部开挖有圆台型碎石充填坑，其堆积碎石的体积大于等于爆扩腔体积，爆扩分两批次延时进行。爆扩在形成爆扩腔的同时完成爆扩腔碎石的充填，爆扩排水沉降效果好和爆扩腔间土体被有效加固，不仅高速公路液化土地基加固处理效果好，而且最大限度地减少了爆扩振动对周围环境的不利影响。其施工工艺简便实用、费用低、高效、快速、可靠、经济，适用于厚度较大、液化等级较高的土体加固处理，具有广泛的实用性。

Description

高速公路液化土地基同步爆扩处理法

一、技术领域

本发明涉及高速公路液化土地基同步爆扩处理法，尤其适用于厚度较大、液化等级较高的土体加固处理。

二、背景技术

我国境内固黄河冲积地区广泛分布液化土地基，近几年我国高速公路建设的规模越来越大，一些高速公路不得不建在液化土地基上，但由于液化土地基承载能力低，地震和动载荷作用时会发生液化，因此必须进行加固处理，提高其承载的能力，消除液化土地基地震液化对高速公路的危害。我国传统加固处理液化土地基主要采用强夯法、干振挤密碎石桩法和排水固结法等方法。强夯法是将重达100～400kN的夯锤，从6～40m高度自由落下，给地基土以冲击力和振动，在地基土中形成冲击波和动应力，使地基土压密和振密，以达到提高地基土的强度，降低其压缩性，改善砂土的抗液化条件。强夯法90年代开始用于高速公路液化土地基加固处理，主要用在非桥头和非构造物路段的可液化土地基处理，它具有工艺简便，处理费用较低的特点，但会对场地表面产生严重的破坏；干振挤密碎石桩是采用振动成桩法先用桩管振动成孔，然后填入足够数量的碎石，振动密实形成桩体。通过振动挤密的成桩过程，将原地基土挤密，产生置换、排水和固结作用，使桩体和桩间土形成复合地基，达到消除液化土的液化，增强地基土的强度、加速固结沉降、提高地基整体稳定性，高速公路的桥头和构造物处的可液化土地基常采用干振挤密碎石桩进行处理，处理效果好，但处理费用很高；排水固结法通过排除液化土地基内的孔隙水，使土体产生固结沉降，达到消除液化土的液化，增强其强度，但为了提高排水速度，需要构筑垂直排水通道和堆载预压，排水固结法处理费用虽然较低，但处理工期较长，适用于埋藏浅的高速公路液化土地基处理。综上所述，开辟高速公路液化土地基加固处理新途径，实现高速公路液化土地基快速高效加固处理，确保高速公路安全，具有重要意义。

三、发明内容

鉴于已有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种提高承载能力，消除液化、高效、快速、可靠、经济的高速公路液化土地基同步爆扩处理法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在分段施工的液化土地基上间隔设置纵横排列的第一批爆扩孔和第二批爆扩孔，第一批爆扩孔和第二批爆扩孔间插排列呈梅花形，爆扩孔沿道路中线向道路边线布置，沿道路边线设置排水沟；爆扩孔内安放炸药装填管，在每个爆扩孔顶部开挖圆台型碎石充填坑后，然后堆积碎石，堆积碎石的体积大于等于爆扩腔体积，在每个炸药装填管内装填炸药和起爆药，用封口堵住炸药装填管孔口，爆扩分两批次顺序延时进行，爆扩施工完成后，进行场地平整和碾压。爆扩孔深度大于可液化土深度，大于等于7m；呈梅花形布置的爆扩孔间隔距离随装药直径增大而增大；爆扩孔采用钻孔成孔或振动冲击成孔；炸药选用抗水炸药，并采用连续正向装药结构，填塞长度控制在1.3米～1.5米；碎石充填坑的深度大于等于1米；分两批次起爆的爆扩孔，先进行第一批爆扩孔A的爆扩，然后进行第二批爆扩孔B的爆扩，两批次间隔时间为2～3天；第一批爆扩孔和第二批爆扩孔顺序延时起爆方式由道路中线向道路边线方向顺序进行爆扩，延时起爆间隔满足： $t\≥\sqrt{\frac{2H}{g}},$ t-爆扩起爆间隔，s；H-爆扩孔深度，m；g-重力加速度，m/s²。

本发明的有益效果是：1)采用的爆扩孔布置方式确保爆扩排水效果和爆扩腔间土体被有效加固；2)采用爆扩孔成孔工艺和爆扩孔装填方式进行爆扩孔成孔和炸药装填，确保爆扩形成爆扩腔，同步完成爆扩腔碎石充填，爆扩效果好；3)采用顺序延时爆扩，既确保充分利用爆扩能量进行爆扩成孔、爆扩排水，取得好的高速公路液化土地基加固处理效果，又能最大限度地减少爆扩振动对周围环境的不利影响；4)爆扩环境安全可控。该处理法的施工工艺简便实用，费用低，地基处理效果好，处理后的地基土体密度提高、含水量降低、孔隙比减小，地基压缩模量和承载能力提高，液化消失；具有高效、快速、可靠、经济等特点，适用于厚度较大、液化等级较高的土体加固处理，并具有广泛的实用性。

四、附图说明

图1是本发明爆扩孔平面布置图。

图2是本发明爆扩孔的装填结构示意图。

图中：A-爆扩孔、B-爆扩孔、1-道路中线、2-道路边线、3-排水沟、4-碎石、5-封口、6-起爆药、7-炸药、8-炸药装填管。

五、具体实施方式

下面将结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

本发明高速公路液化土地基同步爆扩处理法，首先纵横排列布置第一批次爆扩孔A，在液化土地基上采用钻孔或振动冲击成孔，成孔孔径为Φ100mm左右，成孔深度为液化土加固处理深度大于或等于7m，在钻孔内安放炸药装填管8，炸药装填管8和钻孔间隙采用砂石充填固定，爆扩孔与爆扩孔的间距为4～5M；爆扩孔沿道路中线1向道路边线2布置，沿道路边线2布置有排水沟3；在每个爆扩孔顶部开挖圆台型碎石充填坑，堆积碎石，堆积碎石体积大于等于爆扩腔体积；在爆扩孔A的炸药装填管8内装填炸药7和起爆药6，用封口5堵住炸药装填管8的孔口，进行爆扩孔安全防护覆盖；将各起爆点串连起来，进行第一批次顺序延时爆扩，顺序起爆的安全间距为40M～50M，爆扩地面振动为低频大振幅振动，炸药爆扩后自动形成充满碎石的爆扩腔，同时在土体内形成压缩裂隙区和扰动区，在扰动区产生超孔隙水压力，利用充满碎石的爆扩腔作为垂直排水通道，利用介于爆扩腔和扰动区之间的压缩裂隙区的裂隙作为水平导水通道，爆扩压力在扰动区产生的超孔隙水压力进行排水固结沉降，消除液化，充满碎石的各爆扩腔之间加固土体共同组成复合地基，实现液化土地基的加固处理。土体爆扩应力产生的超孔隙水压力是土体发生排水和固结沉降的动力，在爆扩后20MIN～40MIN超孔隙水压力达到最大，随爆扩腔排水，超孔隙压力降低，地面产生沉降，排水沉降过程持续1～3天，

第一批次爆扩施工后2～3天，进行第二批次爆扩孔B施工，其实施步骤与第一批次相同。两批次爆扩排水后，地面发生最大沉降量达40CM，平均沉降30CM左右。爆扩施工完成后，进行场地平整和碾压。

Claims (8)

1.高速公路液化土地基同步爆扩处理法，其特征在于：在分段施工的液化土地基上间隔设置纵横排列的第一批爆扩孔(A)和第二批爆扩孔(B)，第一批爆扩孔(A)和第二批爆扩孔(B)间插排列呈梅花形，爆扩孔沿道路中线(1)向道路边线(2)布置，沿道路边线(2)设置排水沟(3)；爆扩孔内安放炸药装填管(8)，在每个爆扩孔顶部开挖圆台型碎石充填坑后，然后堆积碎石，堆积碎石的体积大于等于爆扩腔体积，在每个炸药装填管(8)内装填炸药(7)和起爆药(6)，用封口(5)堵住炸药装填管孔口，爆扩分两批次顺序延时进行，爆扩施工完成后，进行场地平整和碾压。

2.根据权利要求1所述的高速公路液化土地基同步爆扩处理法，其特征在于：爆扩孔深度大于可液化土深度，大于等于7m。

3.根据权利要求1或2所述的高速公路液化土地基同步爆扩处理法，其特征在于：呈梅花形布置的爆扩孔间隔距离随装药直径增大而增大。

4.根据权利要求1或2所述的高速公路液化土地基同步爆扩处理法，其特征在于：爆扩孔采用钻孔成孔或振动冲击成孔。

5.根据权利要求1所述的高速公路液化土地基同步爆扩处理法，其特征在于：炸药(7)选用抗水炸药，并采用连续正向装药结构。

6.根据权利要求1所述的高速公路液化土地基同步爆扩方法，其特征在于：碎石充填坑的深度大于等于1米。

7.根据权利要求1所述的高速公路液化土地基同步爆扩处理法，其特征在于：分两批次起爆的爆扩孔，先进行第一批爆扩孔(A)的爆扩，然后进行第二批爆扩孔(B)的爆扩，两批次间隔时间为2～3天。

8.根据权利要求1或7所述的高速公路液化土地基同步爆扩处理法，其特征在于：第一批爆扩孔(A)和第二批爆扩孔(B)顺序延时起爆方式由道路中线向道路边线方向顺序进行爆扩，延时起爆间隔满足： $t\≥\sqrt{\frac{2H}{g}},$ t-爆扩起爆间隔，s；H-爆扩孔深度，m；g-重力加速度，m/s²。

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