水下沉管隧道以及沉管隧道过渡段软土地基加固方法技术

本发明专利技术公开了一种水下沉管隧道，包括用挤密砂桩加固的水下软土层，和依次铺设在所述水下软土层上的块石垫层和碎石垫层；在碎石垫层上方铺设的沉管隧道，沉管隧道上方以及两侧是回填块石结构；所述沉管隧道的铺设水平高度低于水下软土层的高度；所述的用挤密砂桩加固的水下软土层、块石垫层和碎石垫层的横向宽度大于沉管隧道的横向宽度。本发明专利技术采用挤密砂桩置换、挤密软土，并设置水平块石垫层形成复合地基，可有效提高地基承载力、减小工后残余沉降，达到加固软土地基的目的。该方法具有地基加固效果好、经济环保、处理深度大、施工质量易控制的优点。

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.

【技术实现步骤摘要】
水下沉管隧道以及沉管隧道过渡段软土地基加固方法
本专利技术涉及地基处理技术，尤其涉及一种水下沉管隧道过渡段软土地基及其加固方法，属于桥梁隧道工程建设

技术介绍
近年来，交通基础设施建设发展迅速，一大批跨海大桥和通道开始兴建，越来越多的海中隧道、桥梁、人工岛工程建设在复杂的海洋软土地基上。水下沉管隧道自身荷载较小，主要以抗浮力为主，一般情况下不需要进行地基处理，但在水下沉管隧道过渡段，即水下沉管隧道与人工岛的衔接处，沉管隧道由水上逐渐转入水下，软土地基埋深厚度变化较大、物理力学性质较差，如果不经过地基处理沉管隧道很容易发生较大的差异沉降，地基承载力也很难达到设计要求。沉管隧道软土地基的地基处理方法多采用开挖换填法、普通砂井排水固结法、注浆法、桩基法等。开挖换填法通过挖除、置换基础底面以下的软弱土层，然后以性质较好的材料回填并压实，可形成良好的人工地基。但水下开挖换填不仅工程量大、造价昂贵，而且大量的泥沙泄露将对海洋环境造成巨大的影响。普通砂井排水固结法一般采用堆载预压，结合普通砂井作为竖向排水通道对软土地基进行改良。通过一定时间的预压，软土强度逐渐增长，预压期内可完成大部分沉降，最终卸载后即可达到设计要求。但排水固结法处理时间长、工效低、工后残余沉降较大。注浆法通过注浆管对沉管隧道底部基础进行注浆，形成注浆体，适用于软弱地基，可减小沉降、提高地基承载力，还可防止砂土液化。但注浆技术施工难度较大、周期长，并存在环保、施工检测与质量控制问题。桩基法在西欧国家应用较为普遍，适用于软土地基，但沉管隧道轴线方向基底土软硬不均、桩基为刚性结构，沉管更易发生不均匀沉降的问题。此外，水下桩帽安装施工困难。水下沉管隧道过渡段下部一般存在厚度变化的淤泥或淤泥质土层，加固该层土是地基处理的关键，如何寻求一种既能经济环保同时又能有效加固软土层的方法至关重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中软土地基处理技术所存在的施工难度大、成本高、工期长、环境影响大等问题或不足，提供一种软土地基加固方法。特别是一种适用于水下沉管隧道过渡段软土地基加固方法。该软土地基加固方法明显地减少水下开挖换填量并降低造价，可有效加固不同埋深的软土层，同时避免桩体龄期问题，是一种经济环保的地基处理方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种水下沉管隧道，包括用挤密砂桩加固的水下软土层，和依次铺设在所述水下软土层上的块石垫层和碎石垫层，在碎石垫层上方铺设的沉管隧道，沉管隧道上方以及两侧是回填块石结构。所述沉管隧道的铺设水平高度低于水下软土层的高度，即水下软土层经过开挖处理，使得挤密砂桩加固的水下软土层以及其上的块石垫层、碎石垫层的总水平高度低于周围的水下软土层的水平高度。所述的用挤密砂桩加固的水下软土层、块石垫层和碎石垫层的横向宽度大于沉管隧道的横向宽度，以实现对于沉管隧道较好的支持作用。最好是碎石垫层、块石垫层和挤密砂桩加固的水下软土层的横向宽度依次增大，实现梯形结构的支撑面，支撑结构的可以更加稳定的承受沉管隧道的压力，使得沉管隧道的稳定性更好。其中，所述的水下软土层是本领域的常规称呼，主要是指水下地面结构挖开泥浆层以后的软土结构层。所述的回填块石结构对沉管隧道实现除下表面以外的其他各个面的包围保护，特别是对于水下暗流作用下的水流冲刷作用具有良好的抵挡作用，能够很好的保持沉管隧道的长期稳定性。所述，水下沉管隧道包括沉管隧道及其铺设结构的附属部分，沉管隧道的管体和地基等附属结构构成了稳定的水下隧道。本专利技术所述的水下沉管隧道是构成沉管隧道的整体铺设结构，是水下隧道的整体概念。进一步，所述水下挤密砂桩直径1.2~2.0m。挤密砂桩的布设密度适中，布设挤密砂桩的水下软土层结构稳定性最好，挤密砂桩的施工量也最小。优选的，挤密砂桩的置换率为40%-70%。进一步，所述的块石垫层是由10~100kg的天然石块或人造石块铺设而成的。块石体积和重量均较大，在水下具有良好的稳定性，作用封闭软土地基的石材层。优选的，所述的块石垫层的厚度为1.0~3.0m。本专利技术的另一目的是提供一种上述的水下沉管隧道的软土地基层加固方法，以解决现有的水下沉管隧道的软土地基层的施工规范，以及沉管隧道施工品质的保障。一种水下沉管隧道过渡段软土地基加固方法，包括以下步骤：（1）剥离软土地基（即水下软土层）表面的泥浆层。（2）向水下软土层（即软土地基）布设水下挤密砂桩。（3）对挤密砂桩加固的水下软土层进行精挖处理，然后在其上铺设块石垫层。在块石垫层上铺设碎石垫层。本专利技术的方法加固处理的软土地基，首先剥离除去软土地基表面的泥浆层，使得水下软土层的表面具有初步的强度，不易在施工过程中出现大范围的泥浆干扰，以及适宜的地基强度。然后，利用挤密砂桩将水下软土地基加固，通过高压沉管灌注砂石使得预定深度的软土地基密实化，形成水下沉管隧道挤密砂桩的复合地基，防止水下软土地基的在建设完成后的数十年内发生沉降变异。进一步，基于上述的“软土地基加固方法”衍生的水下沉管隧道铺设工法：在步骤（3）加固完成的软土地基上铺设水下沉管隧道即为水下沉管隧道的施工。相应的在铺设好的沉管隧道的两侧以及顶部铺上回填块石封闭，即可完成水下沉管隧道的铺设工作。本专利技术的软土地基加固方法特别适用于水下沉管隧道过渡段的软土地基加固处理，能够有效的减少水下软土地基加固处理的工作难度，提高加固的效率，并保证加固以后的软土地基能够在承载水下隧道沉管后提供足够的支撑力量，保证隧道的长期稳定可靠性。经过挤密砂桩的处理，水下软土层密度基本成型，此时依然保留水下软土层和砂石桩的易冲击流动性。相应的铺设上块石垫层，块石垫层采用块石进行铺设，块石是10~100kg的天然石块或人造石块，块石体积和重量均较大，在水下具有良好的稳定性，作用封闭软土地基的石材层。然后在块石垫层之上铺设有碎石层，碎石垫层是一些小块的碎石铺成的石层，碎碎石可以填满块石垫层的孔隙，方便其上铺设沉管隧道，固定，以及沉管隧道的位置调整。具体来说本专利技术的水下软土地基加固方法铺设沉管隧道后，隧道在水下的横截面形态示意图应当如图1所示，最下方是挤密砂桩，挤密砂桩之上是水平垫层，水平垫层包括块石垫层3和块石层之上的碎石垫层4。最后沉管隧道5（沉管结构）定位铺设到水平垫层上，调整定位后连接多个沉管隧道段，并在沉管隧道上铺上回填块石6，就完成了水下隧道的铺设工作了。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1.本专利技术提供的一种水下沉管隧道过渡段软土地基加固方法，结构简单，设计合理，便于推广。2.本专利技术的水下软土地基加固方法，通过布设大直径、高置换率的水下挤密砂桩，置换并挤密软土层形成复合地基，使之对上部荷载的地基承载力增加，工后沉降显著减小。3.本专利技术的水下软土地基加固方法，通过设置夯平后的块石垫层，可明显减小桩土荷载分担比，更大程度地发挥了桩与土各自的受力状态。4.本专利技术方法环保经济、施工方便快捷、处理深度大、质量可控、造价较低，具有良好的经济和社会效益。附图说明：图1为本专利技术水下沉管隧道过渡段软土地基加固方法的结构示意图。图中：1-软土层，2-挤密砂桩，3-块石垫层，4-碎石垫层，5-沉管结构，6-锁定及回填块石，A1-粗挖面，A2-精挖面。具体实施方式结合到具体的实施过程中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下沉管隧道，包括用挤密砂桩加固的水下软土层，和依次铺设在所述水下软土层上的块石垫层和碎石垫层；在碎石垫层上方铺设的沉管隧道，沉管隧道上方以及两侧是回填块石结构；所述沉管隧道的铺设水平高度低于水下软土层的高度；所述的用挤密砂桩加固的水下软土层、块石垫层和碎石垫层的横向宽度大于沉管隧道的横向宽度。

【技术特征摘要】
1.一种水下沉管隧道，包括用挤密砂桩加固的水下软土层，和依次铺设在所述水下软土层上的块石垫层和碎石垫层；在碎石垫层上方铺设的沉管隧道，沉管隧道上方以及两侧是回填块石结构；所述沉管隧道的铺设水平高度低于水下软土层的高度；所述的用挤密砂桩加固的水下软土层、块石垫层和碎石垫层的横向宽度大于沉管隧道的横向宽度。2.如权利要求1所述水下沉管隧道，其特征在于，碎石垫层、块石垫层和挤密砂桩加固的水下软土层的横向宽度依次增大。3.如权利要求1所述水下沉管隧道，其特征在于，所述水下挤密砂桩直径1.2~2.0m。4.如权利要求1所述水下沉管隧道，其特征在于，所述的块石垫层是由10~100kg的天然石块或人造石块铺设而成的。5.如权利要求1所述水下沉管隧道，其特征在于，所述的块石垫层的厚度为1.0~3.0m。6.一种水下沉管隧道过渡段软土地基加固方法，包括以下步骤：（1）剥离软土地基表面的泥浆层；（2）向水下软土层布设水下...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢永昌，梁桁，林佑高，李建宇，何洪涛，王征亮，
申请(专利权)人：中交第四航务工程勘察设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44