[發明專利]一種地下綜合管廊易液化地基自適應排水減壓系統與方法

有效

• 申請號: 201910996470.0
• 申請日: 2019-10-19
• 公開（公告）號: CN110886306B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 姚愛軍;郭曜禎;田甜;盧健;楊子璇
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E02D19/10
• 分類號: E02D19/10;E02D31/10;E02D3/10
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種地下綜合管廊易液化地基自適應排水減壓系統與方法，本發明的系統結構構建了由穿越液化地層的碎石樁、導水碎石盲溝、減壓管井組成的互連互通的疏水通道，可將孔隙水及時排出。與現有技術相比較，本發明有地震荷載存在時，易液化地層中孔隙水壓力不斷增大，碎石樁網在地基中形成滲透性良好的排水通道，將孔隙水及時排出，孔隙水壓力逐漸降低，土顆粒間恢復有效應力，可有效避免了土體液化。通過實施自適應排水減壓措施，可在易液化地層內部形成互連互通的疏水通道，能夠迅速降低由地震引起的超孔隙水壓力，有效避免飽水易液化地基土產生液化的可能性，為穿過易液化地區的綜合管廊提供安全保障。

技術領域

本發明屬于土木工程技術領域，具體涉及一種地下綜合管廊在飽水易液化地基排水減壓的方法，是保障地下綜合管廊運營安全的抗震減災措施。

背景技術

綜合管廊大多位于城市道路的下方，內部容納通信，高壓電，低壓電，給排水，燃氣管線等各類市政管線。其規模大、距離長，無法避免會穿越一些易液化地層。地震發生時，易液化區大面積的土壤液化流動，地下管廊管線隨著液化土的上浮沉降而運動，綜合管廊主體結構發生變形、傾斜、沉降、差異沉降、彎曲等，造成其內各類市政管線的嚴重破壞，對城市的正常運轉和居民的生活帶來巨大影響。因此，當綜合管廊穿越易液化地層時，應對地基進行抗液化措施設計，以保證綜合管廊本體和管線的安全。

目前，國內外對于液化地基，通常采用適當的措施消除地基的液化沉陷，主要包括：

(1)采用樁基礎，將樁端伸入液化深度以下的穩定土層中。或采用深基礎，將基礎底面埋入液化深度以下的地層中。通過深基礎將荷載傳遞到穩定地層中，消除地基液化沉陷。

(2)用非液化土替換全部液化土層或增加上覆非液化土層厚度。該方法可全部消除地基液化沉陷，但如果易液化地層范圍較大，則需要置換以及回填的土方量很大，工程施工以及土方運輸困難，且工程費用較高。該方法在液化地層深度較淺且范圍較小時可采用。

(3)采用加密法(如振沖、振動加密、強夯、擠密碎石樁)對易液化地基進行加固處理。通過振動、強夯或打樁使樁位砂土擠入樁間使易液化地層加密，使土體孔隙比減小，體積収縮，密實度提高，物理力學性能得到改善，大幅度提高地基承載力，從而改善土體的液化性。

地基土液化的產生必須滿足三個條件：土性條件，動荷條件以及排水不及時。在地震荷載作用下，孔隙中的水不能及時排出導致孔隙水壓力不斷增大，土顆粒之間的有效應力不斷減小，最終為零，土體骨架喪失了抗剪強度和承載力，發生液化。因此，如果能將孔隙水及時排出，避免產生超靜孔隙水壓力，可以有效的改善地基土的液化性。對于地下綜合管廊這種特殊的地下結構，相關抗液化對策研究還不多見，因此，可根據其結構特點，采用自適應排水減壓的措施，消除在飽水易液化地基中液化的可能性。

發明內容

本發明提供了一種飽水易液化地基自適應排水減壓措施，主要由碎石樁、導水碎石盲溝和減壓管井系統組成。在地震荷載作用下，易液化地層產生超孔隙水壓力，孔隙水通過碎石樁向上排出，橫向導水碎石盲溝和縱向導水碎石盲溝連通各碎石樁，將孔隙水導入減壓管井系統，通過減壓管井系統在地面綠化帶排出或者導入綜合管廊內部雨水或污水管道。以達到降低地基中孔隙水壓力的目的，避免液化產生。主要解決了以下技術問題：

(1)構建了由穿越液化地層的碎石樁、導水碎石盲溝、減壓管井組成的互連互通的疏水通道，可將孔隙水及時排出。有地震荷載存在時，在易液化地層中，孔隙水阻礙土顆粒的運動導致孔隙水壓力上升，土顆粒的能量逐漸傳遞給孔隙水，孔隙水壓力不斷增大。碎石樁網在地基中形成滲透性良好的排水通道，將孔隙水及時排出，孔隙水壓力逐漸降低，土顆粒間恢復有效應力，從而有效避免了土體液化。

(2)研發了Ⅰ型和Ⅱ型兩種自適應減壓管井系統，在地震發生時，飽水液化地基通過該系統迅速排水減壓，實現了自適應排水減壓的功能。