[發(fā)明專利]水下沉管隧道以及沉管隧道過渡段軟土地基加固方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710200234.4
• 申請(qǐng)日: 2017-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN106884427A
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧永昌;梁桁;林佑高;李建宇;何洪濤;王征亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司
• 主分類號(hào): E02D3/08
• 分類號(hào): E02D3/08;E02D29/063
• 代理公司: 四川力久律師事務(wù)所51221
• 代理人: 王蕓,劉童笛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地基處理技術(shù)，尤其涉及一種水下沉管隧道過渡段軟土地基及其加固方法，屬于橋梁隧道工程建設(shè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展迅速，一大批跨海大橋和通道開始興建，越來越多的海中隧道、橋梁、人工島工程建設(shè)在復(fù)雜的海洋軟土地基上。水下沉管隧道自身荷載較小，主要以抗浮力為主，一般情況下不需要進(jìn)行地基處理，但在水下沉管隧道過渡段，即水下沉管隧道與人工島的銜接處，沉管隧道由水上逐漸轉(zhuǎn)入水下，軟土地基埋深厚度變化較大、物理力學(xué)性質(zhì)較差，如果不經(jīng)過地基處理沉管隧道很容易發(fā)生較大的差異沉降，地基承載力也很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求。沉管隧道軟土地基的地基處理方法多采用開挖換填法、普通砂井排水固結(jié)法、注漿法、樁基法等。

開挖換填法通過挖除、置換基礎(chǔ)底面以下的軟弱土層，然后以性質(zhì)較好的材料回填并壓實(shí)，可形成良好的人工地基。但水下開挖換填不僅工程量大、造價(jià)昂貴，而且大量的泥沙泄露將對(duì)海洋環(huán)境造成巨大的影響。

普通砂井排水固結(jié)法一般采用堆載預(yù)壓，結(jié)合普通砂井作為豎向排水通道對(duì)軟土地基進(jìn)行改良。通過一定時(shí)間的預(yù)壓，軟土強(qiáng)度逐漸增長(zhǎng)，預(yù)壓期內(nèi)可完成大部分沉降，最終卸載后即可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。但排水固結(jié)法處理時(shí)間長(zhǎng)、工效低、工后殘余沉降較大。

注漿法通過注漿管對(duì)沉管隧道底部基礎(chǔ)進(jìn)行注漿，形成注漿體，適用于軟弱地基，可減小沉降、提高地基承載力，還可防止砂土液化。但注漿技術(shù)施工難度較大、周期長(zhǎng)，并存在環(huán)保、施工檢測(cè)與質(zhì)量控制問題。

樁基法在西歐國(guó)家應(yīng)用較為普遍，適用于軟土地基，但沉管隧道軸線方向基底土軟硬不均、樁基為剛性結(jié)構(gòu)，沉管更易發(fā)生不均勻沉降的問題。此外，水下樁帽安裝施工困難。

水下沉管隧道過渡段下部一般存在厚度變化的淤泥或淤泥質(zhì)土層，加固該層土是地基處理的關(guān)鍵，如何尋求一種既能經(jīng)濟(jì)環(huán)保同時(shí)又能有效加固軟土層的方法至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中軟土地基處理技術(shù)所存在的施工難度大、成本高、工期長(zhǎng)、環(huán)境影響大等問題或不足，提供一種軟土地基加固方法。特別是一種適用于水下沉管隧道過渡段軟土地基加固方法。該軟土地基加固方法明顯地減少水下開挖換填量并降低造價(jià)，可有效加固不同埋深的軟土層，同時(shí)避免樁體齡期問題，是一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保的地基處理方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種水下沉管隧道，包括用擠密砂樁加固的水下軟土層，和依次鋪設(shè)在所述水下軟土層上的塊石墊層和碎石墊層，在碎石墊層上方鋪設(shè)的沉管隧道，沉管隧道上方以及兩側(cè)是回填塊石結(jié)構(gòu)。所述沉管隧道的鋪設(shè)水平高度低于水下軟土層的高度，即水下軟土層經(jīng)過開挖處理，使得擠密砂樁加固的水下軟土層以及其上的塊石墊層、碎石墊層的總水平高度低于周圍的水下軟土層的水平高度。所述的用擠密砂樁加固的水下軟土層、塊石墊層和碎石墊層的橫向?qū)挾却笥诔凉芩淼赖臋M向?qū)挾龋詫?shí)現(xiàn)對(duì)于沉管隧道較好的支持作用。最好是碎石墊層、塊石墊層和擠密砂樁加固的水下軟土層的橫向?qū)挾纫来卧龃螅瑢?shí)現(xiàn)梯形結(jié)構(gòu)的支撐面，支撐結(jié)構(gòu)的可以更加穩(wěn)定的承受沉管隧道的壓力，使得沉管隧道的穩(wěn)定性更好。

其中，所述的水下軟土層是本領(lǐng)域的常規(guī)稱呼，主要是指水下地面結(jié)構(gòu)挖開泥漿層以后的軟土結(jié)構(gòu)層。所述的回填塊石結(jié)構(gòu)對(duì)沉管隧道實(shí)現(xiàn)除下表面以外的其他各個(gè)面的包圍保護(hù)，特別是對(duì)于水下暗流作用下的水流沖刷作用具有良好的抵擋作用，能夠很好的保持沉管隧道的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

所述，水下沉管隧道包括沉管隧道及其鋪設(shè)結(jié)構(gòu)的附屬部分，沉管隧道的管體和地基等附屬結(jié)構(gòu)構(gòu)成了穩(wěn)定的水下隧道。本發(fā)明所述的水下沉管隧道是構(gòu)成沉管隧道的整體鋪設(shè)結(jié)構(gòu)，是水下隧道的整體概念。

進(jìn)一步，所述水下擠密砂樁直徑1.2~2.0m。擠密砂樁的布設(shè)密度適中，布設(shè)擠密砂樁的水下軟土層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性最好，擠密砂樁的施工量也最小。優(yōu)選的，擠密砂樁的置換率為40%-70%。

進(jìn)一步，所述的塊石墊層是由10~100kg的天然石塊或人造石塊鋪設(shè)而成的。塊石體積和重量均較大，在水下具有良好的穩(wěn)定性，作用封閉軟土地基的石材層。優(yōu)選的，所述的塊石墊層的厚度為1.0~3.0m。

本發(fā)明的另一目的是提供一種上述的水下沉管隧道的軟土地基層加固方法，以解決現(xiàn)有的水下沉管隧道的軟土地基層的施工規(guī)范，以及沉管隧道施工品質(zhì)的保障。

一種水下沉管隧道過渡段軟土地基加固方法，包括以下步驟：

（1）剝離軟土地基（即水下軟土層）表面的泥漿層。