CN1277995C - 软土地基排水加固处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种软土地基加固的方法，首先进行排水固结软基处理，在软土地基中设置砂井或塑料排水板等竖向排水系统，和砂垫层、盲沟、集水井组成的水平排水系统，分层填筑土石方到一定的高度，在填土荷载作用下软基的沉降基本上达到稳定之后，在软土层中按一定的间距设置竖向条形炸药包，根据土质控制爆炸能量，炸药包爆炸后在软土层中产生强扰动，使得土体强度降低而产生附加压缩沉降，由于软土中预先设置的排水系统会很快将软土中的水排出，短时间内可达到沉降稳定。经处理后，达到软土层含水量降低、强度增大、土质沉降减少等类似超载预压加固的效果。本发明的方法克服了公知技术存在的缺陷，是一种快速、简便且经济的软基动、静力结合加固方法。
Description
技术领域
本发明涉及到一种土木工程地基加固方法，尤其是一种软土地基排水加固处理方法，它利用附加堆载产生沉降，并结合爆炸产生的强扰动对深部软弱地基进行更有效的加固。
背景技术
目前用于排水加固软土地基的方法主要有堆载预压法或超载预压法，这些方法通常是：先在软土地基中设置垂直和水平排水通道，然后在需加固的软土地基上部设置附加堆载，以增加附加压力的形式，使土体中形成超静孔隙水压力，排水通道加快了孔隙水压力消散，土中自由水由排水通道排出，减少土体的含水量。为满足实际工程中对软基工后沉降的要求，还需根据该地基今后的使用过程中预计的荷载量，在上述附加堆载基础上继续进行超载预压，在该超载的压力作用下，以进一步排出土体中的孔隙水，待软土层进一步固结后，将超载预压荷载卸移掉，将来在使用荷载作用下，软基的强度和工后沉降就可完全满足设计要求。由于预压荷载一般采用填筑土石方或采用真空预压等方法，所需的工期长而且施工成本高。此外，常规的超载预压加固软土地基方法需要大量的土石方，且需多次倒运，在土方稀缺的平原地区往往受限制。
发明内容
本发明的要解决的技术问题是：提供一种软土地基排水加固处理方法，尤其是一种强扰动等效超载软基排水加固处理方法，采用在软土地基上设置的附加堆载产生的沉降基本稳定之后，再利用在深部埋设的垂直条形炸药包爆炸产生强扰动，使土强度降低，继续产生附加压缩沉降，同时在软土中排水系统快速排水，最终达到与公知的超载预压相同的效果。
为此本发明提出一种软土地基加固的方法，首先进行排水固结软基处理，在软土地基中设置砂井或塑料排水板等竖向排水系统，和砂垫层、盲沟、集水井组成的水平排水系统，分层填筑土石方到一定的高度，在填土荷载作用下软基的沉降基本上达到稳定之后，在软土层中按一定的间距设置竖向条形炸药包，根据土质控制爆炸能量，炸药包爆炸后在软土层中产生强扰动，使得土体强度降低而产生附加压缩沉降，由于软土中预先设置的排水系统会很快将软土中的水排出，较短时间内可达到沉降稳定。经处理后，达到软土层含水量降低、强度增大、工后沉降减少等类似超载预压加固的效果。
本发明的软土地基排水加固处理方法，简便易行、工期短、费用低。本发明首先在需加固的软土地基上部设置附加堆载，在该附加堆载的作用下，使被加载的软土地基产生沉降，当沉降趋于平稳后，再利用条形炸药包爆炸产生对软土地基的强扰动，使深部软土强度降低，产生进一步的附加压缩沉降，同时在软土中发生快速排水固结，最终达到超载预压的效果，与公知的通过超载预压加固软土地基的方法相比，由于无需大量运输加载所需的土石方，从而大大降低了施工费用，缩短了施工周期，还解决了某些地区缺少土石方或弃土不便等问题。
附图说明
图1是本发明的软土地基排水加固处理方法中堆载和炸药包布置剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明的软土地基排水加固处理方法的具体实施例加以详细说明。
图1为本发明的软土地基排水加固处理方法中堆载和炸药包布置剖面示意图。本发明包括：首先在软土地基4中设置常规的垂直和水平排水通道1、2，垂直排水通道平面上按网格布置，各垂直排水通道间距尺寸一般在1m～3m，垂直方向贯穿软土层；在软土地基4地表铺设水平砂垫层、盲沟作为水平排水通道2，上述砂垫层厚度40cm～100cm，盲沟间距30m～50m，盲沟内填设有碎石。在盲沟交叉节点设一个集水井；然后，在软土地基4上部填筑有附加堆载3，待附加堆载产生的沉降量完成80％以上，即沉降趋于稳定后，再在软土地基4内设置多个垂直的炮孔6，将条形炸药包5放入该炮孔内；并引爆所述条形炸药包，利用条形炸药包爆炸对软土地基的产生强扰动，使深部软土强度降低，产生附加压缩沉降，同时在软土中发生快速排水固结，最终达到超载预压的效果。上述堆载过程和爆破后在集水并8内强制抽水。
上述条形炸药包5的长度为l＝(0.8～1.0)H，其中，H为软土层厚度。该条形炸药包5埋设在软土地基内，其炮孔堵塞长度7为附加堆载3表面以下3m～8m。
所述炸药包内填装的炸药量计算可根据要加固的软土地基性质和软基厚度，以及爆破对周围环境的振动影响而定，必要时核算和检测爆破震动对周围环境的影响程度。
所述炮孔6为平面上网格排列，各炮孔间距尺寸a为0.2～0.5倍的软土层厚度，即：a＝(0.2～0.5)H；炮孔线装药密度为q＝0.3kg/m～1kg/m；条形炸药包用导爆索串接引出地表。所述条形炸药包5的爆破模式为分次起爆，所分次数越多，对地基产生的强扰动效果越好，越有利于对软土地基的加固，但考虑到施工周期和对周围环境的影响，通常采用每次爆破1/2或1/3或1/4的总炮孔数，但不局限于此，各炮孔为间隔抽取，以使爆炸对软土地基内产生的强扰动均匀。各次爆破采用逐孔延时起爆网路，炮孔间引爆时差宜大于0.5秒。当完成一次爆破后，检测到由于爆破引起的超静孔隙水压力已消散达到80％以上时，大约在3～4天后，则进行下一次起爆。
本软土地基加固处理的深度范围上限应大于3m，下限不作限制。通常爆炸完成后，排水系统如涌泉出水，沉降显著。
所述软土地基上部填筑的附加堆载3的高度应不小于1.5m，当然附加堆载高度越高，则对软土地基施加的载荷也越大，加固效果越好。但在边界部位，应考虑爆破强扰动后软土地基4强度降低而产生的稳定问题，软土强度降低后进行圆弧抗滑稳定计算的安全系数应大于1。
本发明的工作原理是：根据软土地基层的深度，首先在地基中设置垂直及水平排水通道1、2和集水井8。考虑到在后续爆破产生强扰动降低软土地基4强度而影响其边界部位的稳定性，按安全系数大于1进行强度降低后的圆弧抗滑稳定计算，设置在该软土地基上部附加堆载3的高度，在该附加堆载3的作用下，被加载的软土地基产生沉降，但该沉降并非全部完成，而是根据沉降检测结果，当沉降趋于平稳后，约完成总沉降量的80％以上，自附加堆载顶部向所述软土地基中开设多个垂直方向的炮孔，且各炮孔平面上呈网格分布，间距尺寸为a＝(0.2～0.5)H，并将条形炸药包放置于各炮孔内，用导爆索串接引出地表，根据周围环境因素设定每次爆破的炮孔数量，采用逐孔延时起爆网路进行控制，通过所述条形炸药包爆炸产生的强扰动，使软土地基4的强度降低，继续产生附加压缩沉降，同时加快软土地基的排水速度，达到类似超载预压的效果，即所要求的地基强度。
本发明的软土地基排水加固处理方法一个施工例为：某公路170m软土路基加固工程，软土深度达14m，表层3m为硬壳。先在软土地基中设置排水通道，垂直排水为袋装砂井，袋装砂井长度14m，网格间距为1.2×1.2(m2)正方形布置，地表面上设置碎石盲沟和50cm厚的砂垫层，侧边设集水井。上部预填作为附加堆载的碾压土2.5m厚，碾压土的厚度可以根据设计路基高度和公知的圆弧抗滑稳定安全计算所确定。30天后进行爆破，炮孔直接用袋装砂井机下插而成，药包布置采用图1所示的条形炸药包，炮孔间距3×3(m2)，炮孔深度16.5m，装药长度10m，单个药包装药量4kg～6kg，用导爆索串接乳化炸药卷沉入孔底，导爆索引出地表，再在孔外采用非电接力逐孔起爆网路引爆，共进行了2次爆炸，2次爆炸的间隔时间为4天。第一次爆炸3天内沉降了15cm，第二次爆炸3天内沉降了10cm，土体物理力学指标均可有较大改善。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等同变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (11)
1、一种软土地基排水加固处理方法，包括：先在软土中设置垂直和水平排水通道，垂直排水通道平面上按网格布置，垂直方向贯穿软土层，地表铺设水平砂垫层、盲沟和集水井；在软土地基上部填筑有附加堆载，待附加堆载产生的沉降趋于稳定后，再在软土地基内设置多个垂直的炮孔；将条形炸药包设置在该炮孔内，并引爆所述条形炸药包；条形炸药包爆炸在软土中形成强扰动，使软土强度降低，产生附加压缩沉降，同时在软土中发生快速排水固结，最终达到超载预压的加固效果。
2、如权利要求1所述的软土地基排水加固处理方法，其中，所述条形炸药包长度l为0.8～1倍的软土层厚度。
3、如权利要求1所述的软土地基排水加固处理方法，其中，所述条形炸药包埋设在软土地基内，其炮孔堵塞长度为附加堆载顶面以下3m～8m。
4、如权利要求1所述的软土地基排水加固处理方法，其中，所述炮孔为平面上网格分布，各炮孔间距尺寸a为0.2～0.5倍的软土层厚度。
5、如权利要求1～4任一项所述的软土地基排水加固处理方法，其中，所述条形炸药包的爆破模式为分次起爆，当完成一次爆破引起的超静孔隙水压力消散达到80％以上时，才进行下一次起爆，每次爆破1/2或1/3或1/4的总炮孔数。
6、如权利要求5所述的软土地基排水加固处理方法，其中，每次爆破采用逐孔延时起爆网路，炮孔间引爆时差大于0.5秒。
7、如权利要求1～4任一项所述的软土地基排水加固处理方法，其中，炮孔线装药密度为0.3kg/m～1.0kg/m，其中的条形炸药包用导爆索串接引出地表。
8、如权利要求1～4任一项所述的软土地基排水加固处理方法，其中，在爆破强扰动前，地基上部填筑层的附加堆载高度应尽可能等于或接近静载预压的高度。
9、如权利要求8所述的软土地基排水加固处理方法，其中，所述附加堆载高度大于等于1.5m。
10、如权利要求8所述的软土地基排水加固处理方法，其中，所述附加堆载的高度应满足：在堆载边界部位，考虑爆破强扰动后软土层强度有所降低，须根据降低后的强度进行圆弧抗滑稳定计算，计算的安全系数大于1。
11、如权利要求1～4任一项所述的软土地基排水加固处理方法，其中，软土地基的深度应大于3m。
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