CN104912054A - 一种用于处理液化地基的爆破排水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于处理液化地基的爆破排水系统，所述液化地基中具有易液化土层，其特征在于所述爆破排水系统包括间隔分布的若干竖向排水板、间隔分布的若干爆破孔以及自下而上填充于各所述爆破孔中的炸药和混凝土，所述排水板贯穿所述易液化土层，所述炸药的埋设深度位于所述易液化土层中。本发明的优点是，1）本系统提供了竖向的排水通道，爆炸产生的瞬间冲击力可以加快孔隙水压的消散，排出地基的水分，达到迅速沉降密实、消除液化的目的；2）大大提高施工速度，缩短施工周期，相对于桩基础处理液化地基而言，成本低廉，操作简单，抗液化效果好；3）适用范围广，对于一般的液化地基均适用。

Description

一种用于处理液化地基的爆破排水系统

技术领域

本发明属于地基处理技术领域，具体涉及一种用于处理液化地基的爆破排水系统。

背景技术

地震是人类面临的一大威胁之一，不仅会造成巨大的人员伤亡，还会导致大量的建筑物、道路桥隧、地下管线的变形破坏，究其原因，液化是不可忽视的原因之一。随着近年来地震灾害的频繁，土体液化问题日益得到重视和研究。

抗液化的措施主要有：（1）改善砂土的颗粒结构，提高土体的密实度和颗粒骨架的稳定性；（2）改善砂土的组构，常用的传统处理方法是砂土改良、化学注浆、桩基处理等。

目前用于处理液化地基的方法大致有强夯法、碎石桩法、土层置换法等。

强夯法是通过增加砂土的相当对密实度，降低其液化的可能性，该方法施工简便，成本低廉，但存在如下的缺点：

（1）对土壤的挤密作用及邻近建筑物有一定的影响，施工时噪音大，震动大。

（2）对以细颗粒为主的土层不十分有效，因为细颗粒土渗透系数较小、排水通道不畅导致空隙难以压缩。

（3）影响深度有限，只能达到10米左右。

碎石桩法则是利用预沉管成孔，然后填以中粗砂，使之挤密可液化砂土，提高地基承载力，改善振动液化条件。该方法使用灵活、机具简单、经济、地形起伏适应性强，但是在挤土成桩的过程中容易产生超净孔隙水压力，特别是在可液化砂土和软土共生的地层进行作业时，其产生超孔隙水孔压的现象相当明显，当挤土成桩过程中所产生的超净孔隙水压力超过饱和土体承受能力时，土体将产生扰动、隆起、侧移等一系列问题，从而造成侧向抗剪强度减小，传统的混凝土桩在施工中一般存在桩身断裂、缩颈、夹泥、抽空、吊脚等质量缺陷，以至于很难保障竖向排水通道的连续性和完整性，这将严重影响土层的固结效果，造成抗震能力低下。

土层置换法也是一种抗液化处理的常规方法，它是将基础底面下一定范围内的液化土层挖去，换填其他无侵蚀性的低压缩性的非液化散体材料，分层夯实，作为地基持力层。该方法施工简单，但存在如下缺点：

（1）易液化层埋深较深或厚度较大时，该法就失去使用的意义了；

（2）深基础开挖需要解决许多技术难题，提高造价。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于处理液化地基的爆破排水系统，该爆破排水系统通过在待处理液化地基内设置排水板以及具有炸药的爆破孔，利用炸药爆炸产生的冲击力，将土体结构重新排列，挤出水分并由排水板排出，土体在自重作用下固结，以消除地基液化。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种用于处理液化地基的爆破排水系统，所述液化地基中具有易液化土层，其特征在于所述爆破排水系统包括间隔分布的若干竖向排水板、间隔分布的若干爆破孔以及自下而上填充于各所述爆破孔中的炸药和混凝土，所述排水板贯穿所述易液化土层，所述炸药的埋设深度位于所述易液化土层中。

若干所述排水板呈矩形均匀间隔布置，相邻所述排水板之间的间距为1～2m。

所述排水板的埋入深度位于所述易液化土层下方1～2m。

若干所述爆破孔呈梅花形布置，相邻所述爆破孔之间的间距为15～20m。

本发明的优点是，1）本系统提供了竖向的排水通道，爆炸产生的瞬间冲击力可以加快孔隙水压的消散，排出地基的水分，达到迅速沉降密实、消除液化的目的；2）大大提高施工速度，缩短施工周期，相对于桩基础处理液化地基而言，成本低廉，操作简单，抗液化效果好；3）适用范围广，对于一般的液化地基均适用。

附图说明

图1为本发明中爆破排水系统结构示意图；

图2为本发明中排水板平面布置示意图；

图3为本发明中炸药平面布置示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-3，图中标记1-6分别为：液化地基1、排水板2、炸药3、易液化土层4、导火线5、爆破孔6。

实施例：如图1所示，本实施例具体涉及一种用于处理液化地基的爆破排水系统，该爆破排水系统设置于液化地基1中，主要由若干间隔设置的排水板2以及若干间隔设置的装填有炸药3的爆破孔6组成。

如图1、2所示，排水板2的设置区域根据液化地基1的区域大小而定，在本实施例中，若干排水板2呈如图2所示的矩形状均匀间隔布置，为达到理想的液化处理效果，将地基内的水排出场地外，相邻排水板2之间的间距为1～2m，间距的具体数值应参照施工场地的地勘报告，含水量较大的地基，应适度缩小间距；各竖向设置的排水板2贯穿易液化土层4并向下延伸，排水板2的具体长度根据易液化土层4的深度而定，通常其布设深度位于易液化土层4下方1～2m处的位置，确保整个排水板2贯穿整个易液化土层4，有利于加固液化地基处理的效果，若达不到液化层的层度，没有排水板布置的深度处，则不能够得到处理；其中，排水板2即为塑料排水带，渗水性能好，能够为待处理的液化地基1提供良好的竖向排水通道，加快孔隙水压的消散，维持有效应力，显著降低液化的可能性；

如图1、3所示，在液化地基1中间隔竖向钻设有若干爆破孔6，各爆破孔6内自下而上依次装填有炸药3和混凝土，炸药3的设置深度位于易液化土层4的中间位置，即爆破孔6的底部位于易液化土层4中间位置；需要说明的是，各爆破孔6（相当于炸药3）呈如图3所示的梅花形间隔布置，相邻爆破孔6之间的间距取15～20m（就一般性砂土地基而言），防止爆破冲破地基土层。

需要说明的是：1）当易液化土层4的深度＜5m时，且施工现场比较狭窄的情况下，宜选用浅孔爆破，爆破孔6直径为60～75mm，这种情况下，要严格控制炸药3的用量，防止爆破冲击力过大从而冲破土层，针对这种情况，可以在待处理的地基在布置好炸药3和排水板2后进行堆载处理，再引爆炸药3，堆载的作用有两点，一为加速孔隙水的排出，二为当在爆破后，可加速土体的重新固结密实；2）而当易液化土层深度≥5m时，地基处理面积较大的情况时，可采用深孔爆破，爆破孔直径75～130mm。

利用上述爆破排水系统对液化地基进行爆破抗液化的原理在于：（1）爆炸产生的瞬间冲击力可有效地挤出砂土中的水分，通过密集布置在场地内的竖向排水板迅速将孔隙水排出地基，降低超静孔隙水压力，控制超静孔隙水压力的升高；（2）爆震作用引起孔压的消散可使得土性得到新的增强而变得较为稳固；（3）爆炸产生的冲击力，将土体结构重新排列，土体在自重作用下固结，迅速沉降密实。

如图1、2、3所示，本实施例中利用爆破排水系统处理液化地基的方法具体包括如下步骤：

（1）勘察场地，确定土层分布以及易液化土层4的深度，通过土工试验确定土层参数、地质条件；根据土层参数和地质条件确定布置排水板2的间距，并根据易液化土层4的深度预先准备好排水板2，确保排水板2的长度足以穿透易液化土层4的深度；根据土层参数、地质条件、易液化土层4的深度确定炸药3的用量；炸药3的用量通过下式计算控制：

     其中，Q为单个爆破孔内放置的炸药装填量，单位为Kg；

     R为观测点到炸源的距离，单位为m；

     K为与爆破点至地形的计算、地质条件有关的系数；

α为与爆破点至地形的计算、地质条件有关的衰减系数；

（2）整理场地，在待处理的液化地基1区域内均匀间隔布设若干贯穿易液化土层4的竖向排水板2，各排水板2呈如图2所示矩形布置，相邻排水板2之间的间距为1～2m，排水板2的布设深度位于易液化土层4下方1～2m处的位置；

（3）在场地上布置几道排水沟并与各排水板2相连，以将排水板2排出的水汇集后排出场地外，排水沟的道数根据待处理液化地基1的区域大小决定；

（4）通过钻机在待处理的液化地基1区域内进行竖向钻孔施工直至易液化土层4的中间位置形成爆破孔6，各爆破孔6呈如图3所示的梅花形布置，相邻爆破孔6之间的间距取15～20m（就一般性砂土地基而言）；在将炸药3分别放入各爆破孔6的孔底后，将炸药3的导火线5经塑料软管导出至地面，之后在各爆破孔6中灌注砂浆进行密封，防止爆炸的爆破力集中在钻孔处，从而降低处理液化的效果；

（5）为减少对地面的影响采用毫秒微差爆破方式，炸药3的引爆顺序为：先引爆待处理液化地基1区域外围各爆破孔6中的炸药3，之后再引爆中间爆破孔6中的炸药3；

（6）由炸药3爆炸所产生的冲击力，将土体结构重新排列，土体在自重作用下固结，迅速沉降密实；此外爆炸所产生的瞬间冲击力有效地挤出砂土中的水分，通过密集布置在场地内的排水板2迅速将孔隙水排出地基，降低超静孔隙水压力，由爆震作用所引起的孔压消散使得土性得到新的增强而变得较为稳固。

本实施例的有益效果在于，（1）爆破排水系统结构简单，便于操作，成本较低，可有效缩短施工工期且抗液化效果更好，适用范围大；（2）通过设置竖向的排水板，可以加快孔隙水压的消散，排出地基内的水分，达到迅速沉降密实，消除液化的目的。

Claims (4)

1.一种用于处理液化地基的爆破排水系统，所述液化地基中具有易液化土层，其特征在于所述爆破排水系统包括间隔分布的若干竖向排水板、间隔分布的若干爆破孔以及自下而上填充于各所述爆破孔中的炸药和混凝土，所述排水板贯穿所述易液化土层，所述炸药的埋设深度位于所述易液化土层中。

2.根据权利要求1所述的一种用于处理液化地基的爆破排水系统，其特征在于若干所述排水板呈矩形均匀间隔布置，相邻所述排水板之间的间距为1～2m。

3.根据权利要求1所述的一种用于处理液化地基的爆破排水系统，其特征在于所述排水板的埋入深度位于所述易液化土层下方1～2m。

4.根据权利要求1所述的一种用于处理液化地基的爆破排水系统，其特征在于若干所述爆破孔呈梅花形布置，相邻所述爆破孔之间的间距为15～20m。