水下沉管隧道以及沉管隧道過渡段軟土地基加固方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種水下沉管隧道，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；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)挾取１景l(fā)明專利技術(shù)采用擠密砂樁置換、擠密軟土，并設(shè)置水平塊石墊層形成復合地基，可有效提高地基承載力、減小工后殘余沉降，達到加固軟土地基的目的。該方法具有地基加固效果好、經(jīng)濟環(huán)保、處理深度大、施工質(zhì)量易控制的優(yōu)點。

Method for strengthening soft soil foundation in transition section of submerged immersed tunnel and immersed tube tunnel

The invention discloses an underwater tunnel, including the use of squeezed dense sand pile reinforcement of soft soil under water, and are laid in the soft soil to the water under the stone layer and gravel cushion; tunnel laying on the gravel cushion above the tunnel above and on both sides of the backfilling rock structure; the immersed tunnel laying level below the altitude of soft soil under water; the transverse width with the transverse width of compacted sand pile in the reinforcement of soft soil under water, stone cushion and gravel cushion is greater than that of the immersed tunnel. The invention adopts the sand compaction pile replacement and compaction of soft soil, and the level of stone layer arranged to form a composite foundation, can effectively improve the residual settlement of foundation bearing capacity, reduce the post, to achieve the purpose of reinforcing soft soil foundation. The method has the advantages of good foundation reinforcement, economic and environmental protection, large treatment depth and easy control of construction quality.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
水下沉管隧道以及沉管隧道過渡段軟土地基加固方法
本專利技術(shù)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)介紹
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到設(shè)計要求。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，可形成良好的人工地基。但水下開挖換填不僅工程量大、造價昂貴，而且大量的泥沙泄露將對海洋環(huán)境造成巨大的影響。普通砂井排水固結(jié)法一般采用堆載預壓，結(jié)合普通砂井作為豎向排水通道對軟土地基進行改良。通過一定時間的預壓，軟土強度逐漸增長，預壓期內(nèi)可完成大部分沉降，最終卸載后即可達到設(shè)計要求。但排水固結(jié)法處理時間長、工效低、工后殘余沉降較大。注漿法通過注漿管對沉管隧道底部基礎(chǔ)進行注漿，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，并存在環(huán)保、施工檢測與質(zhì)量控制問題。樁基法在西歐國家應用較為普遍，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)濟環(huán)保同時又能有效加固軟土層的方法至關(guān)重要。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)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、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，可有效加固不同埋深的軟土層，同時避免樁體齡期問題，是一種經(jīng)濟環(huán)保的地基處理方法。為了實現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)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詫崿F(xiàn)對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)挾纫来卧龃螅瑢崿F(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)對沉管隧道實現(xiàn)除下表面以外的其他各個面的包圍保護，特別是對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。本專利技術(shù)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。本專利技術(shù)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。（2）向水下軟土層（即軟土地基）布設(shè)水下擠密砂樁。（3）對擠密砂樁加固的水下軟土層進行精挖處理，然后在其上鋪設(shè)塊石墊層。在塊石墊層上鋪設(shè)碎石墊層。本專利技術(shù)的方法加固處理的軟土地基，首先剝離除去軟土地基表面的泥漿層，使得水下軟土層的表面具有初步的強度，不易在施工過程中出現(xiàn)大范圍的泥漿干擾，以及適宜的地基強度。然后，利用擠密砂樁將水下軟土地基加固，通過高壓沉管灌注砂石使得預定深度的軟土地基密實化，形成水下沉管隧道擠密砂樁的復合地基，防止水下軟土地基的在建設(shè)完成后的數(shù)十年內(nèi)發(fā)生沉降變異。進一步，基于上述的“軟土地基加固方法”衍生的水下沉管隧道鋪設(shè)工法：在步驟（3）加固完成的軟土地基上鋪設(shè)水下沉管隧道即為水下沉管隧道的施工。相應的在鋪設(shè)好的沉管隧道的兩側(cè)以及頂部鋪上回填塊石封閉，即可完成水下沉管隧道的鋪設(shè)工作。本專利技術(shù)的軟土地基加固方法特別適用于水下沉管隧道過渡段的軟土地基加固處理，能夠有效的減少水下軟土地基加固處理的工作難度，提高加固的效率，并保證加固以后的軟土地基能夠在承載水下隧道沉管后提供足夠的支撐力量，保證隧道的長期穩(wěn)定可靠性。經(jīng)過擠密砂樁的處理，水下軟土層密度基本成型，此時依然保留水下軟土層和砂石樁的易沖擊流動性。相應的鋪設(shè)上塊石墊層，塊石墊層采用塊石進行鋪設(shè)，塊石是10~100kg的天然石塊或人造石塊，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。然后在塊石墊層之上鋪設(shè)有碎石層，碎石墊層是一些小塊的碎石鋪成的石層，碎碎石可以填滿塊石墊層的孔隙，方便其上鋪設(shè)沉管隧道，固定，以及沉管隧道的位置調(diào)整。具體來說本專利技術(shù)的水下軟土地基加固方法鋪設(shè)沉管隧道后，隧道在水下的橫截面形態(tài)示意圖應當如圖1所示，最下方是擠密砂樁，擠密砂樁之上是水平墊層，水平墊層包括塊石墊層3和塊石層之上的碎石墊層4。最后沉管隧道5（沉管結(jié)構(gòu)）定位鋪設(shè)到水平墊層上，調(diào)整定位后連接多個沉管隧道段，并在沉管隧道上鋪上回填塊石6，就完成了水下隧道的鋪設(shè)工作了。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果：1.本專利技術(shù)提供的一種水下沉管隧道過渡段軟土地基加固方法，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，便于推廣。2.本專利技術(shù)的水下軟土地基加固方法，通過布設(shè)大直徑、高置換率的水下擠密砂樁，置換并擠密軟土層形成復合地基，使之對上部荷載的地基承載力增加，工后沉降顯著減小。3.本專利技術(shù)的水下軟土地基加固方法，通過設(shè)置夯平后的塊石墊層，可明顯減小樁土荷載分擔比，更大程度地發(fā)揮了樁與土各自的受力狀態(tài)。4.本專利技術(shù)方法環(huán)保經(jīng)濟、施工方便快捷、處理深度大、質(zhì)量可控、造價較低，具有良好的經(jīng)濟和社會效益。附圖說明：圖1為本專利技術(shù)水下沉管隧道過渡段軟土地基加固方法的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：1-軟土層，2-擠密砂樁，3-塊石墊層，4-碎石墊層，5-沉管結(jié)構(gòu)，6-鎖定及回填塊石，A1-粗挖面，A2-精挖面。具體實施方式結(jié)合到具體的實施過程中，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
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；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)挾取?

【技術(shù)特征摘要】
1.一種水下沉管隧道，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；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)挾取?.如權(quán)利要求1所述水下沉管隧道，其特征在于，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)挾纫来卧龃蟆?.如權(quán)利要求1所述水下沉管隧道，其特征在于，所述水下擠密砂樁直徑1.2~2.0m。4.如權(quán)利要求1所述水下沉管隧道，其特征在于，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。5.如權(quán)利要求1所述水下沉管隧道，其特征在于，所述的塊石墊層的厚度為1.0~3.0m。6.一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）剝離軟土地基表面的泥漿層；（2）向水下軟土層布設(shè)水下...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：盧永昌，梁桁，林佑高，李建宇，何洪濤，王征亮，
申請(專利權(quán))人：中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44