一种海底沉管隧道引流抗浮加固系统及其施工方法

本发明涉及加固工程，尤其涉及一种海底沉管隧道引流抗浮加固系统及其施工方法。

背景技术：

1、地震常引发沉管隧道下卧地基液化问题。地震液化引发的破坏主要包括地震液化引发的结构位移和动力响应，以及液化引发的喷水冒砂及不均匀沉降。

2、由于可液化地基(松砂土、粉土等)排水较差，在地震作用下地基土可能会发生液化而丧失抗剪强度和承载能力。地震作用下海底砂土地基液化是造成海底沉管隧道上浮失稳的重要原因之一。

3、在海底可液化砂土地基上修建海底沉管隧道时，有必要对下卧地基进行抗浮处理，提高地震作用下海底砂土的抗液化性能和沉管隧道的稳定性，进而减轻或消除地震灾害。碎石桩技术是近来广泛应用的一项地基处理技术，现有的设计大多将其设置为均匀分布的桩形式，对于竖向位置的排水有研究，但是对于桩间砂土竖向排水和地基的横向排水缺乏考虑，尤其是在海底沉管隧道工程中，缺乏对于饱和砂土地基的针对性抗浮和加固协同处理。

技术实现思路

1、针对上述问题，现提供一种海底沉管隧道引流抗浮加固系统及其施工方法，以提供一种施工简便、工期短、成本低、承载力高以及抗液化能力强的海底沉管隧道引流抗浮加固系统，有效解决现有技术中存在的问题。

2、具体技术方案如下：

3、本发明的第一个方面是提供一种海底沉管隧道引流抗浮加固系统，包括：

4、若干透水层，阵列式的埋设于海底沉管隧道下方的砂土地基中，用于在砂土地基的横向方向上形成排水通道；

5、若干透水柱，分布于上、下相邻的透水层之间，用于在砂土地基的竖向方向上将相邻透水层进行透水导通；以及

6、若干排水桩，沿海底沉管隧道的延伸方向间隔式的分布于海底沉管隧道两侧，用于将透水层与沉管隧道外围的回填层进行透水导通，位于同一竖向面上的若干透水层的两端对应与与左、右相邻的排水桩相连，排水桩的顶部与回填层相连。

7、进一步的，每一排水桩中还包括加强桩，用于稳固排水桩，加强桩的顶部通过拉结结构与沉管隧道拉结相连。

8、进一步的，上、下相邻的透水柱呈左右交错设置。

9、进一步的，上、下间隔的透水柱相互对齐。

10、进一步的，透水层的长度大于沉管隧道的断面长度，上、下相邻透水层的间距不超过5m，透水层厚度为0.6m-0.8m。

11、进一步的，透水层、透水柱、排水桩由碎石填充形成。

12、本发明的第二个方面是提供一种海底沉管隧道引流抗浮加固系统的施工方法，包括：

13、基槽开挖；

14、根据设计图纸在基槽下方的砂土地基中放出所需施工的透水层、透水柱、排水桩位置；

15、按照提前标好的透水层长度在基槽下方的砂土地基中布设底层透水层，再按照提前标好的桩孔位置在底层透水层上的砂土层中布设透水柱，重复向上布设上部透水层及上部透水柱；

16、按照提前标好的排水桩位置，向下在基槽两侧的砂土地基中布设排水桩，将各透水层的端部与排水桩相连进行透水导通；

17、块石强夯、碎石整平，施工沉管隧道；

18、在沉管隧道外围覆盖回填层，将排水桩的顶部与回填层进行透水导通。

19、进一步的，上述施工方法还包括：根据提前标好的排水桩中加强桩位置在排水桩中布设加强桩。

20、上述方案的有益效果是：

21、1)本发明中利用透水层、透水柱和排水桩组成砂土液化地基的排水结构，以改良现有技术中存在的砂土地基的横向排水不畅通，以及竖向排水存在局限性的问题；上述结构中排水桩连接透水层和透水柱形成的横向和竖向排水通道，以将整个海底沉管隧道下卧砂土地基中的孔隙水引流到粗砂回填层中，从而将回填层和砂土层上下紧密结合，形成沉管隧道上覆土和下卧土的孔隙水流通的贯通通道，提升了整个海底砂土地基的抗液化能力；

22、2)本发明中利用布置于地基两侧的加强桩及连接于加强桩上的延长钢筋共同组成防止沉管隧道上浮的结构，以加固整个地基，有效减轻液化引发的地基土侧向和竖向变形，降低沉管隧道的上浮和侧向变形，从而提升了整个海底砂土地基的稳定性。

技术特征：

1.一种海底沉管隧道引流抗浮加固系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的海底沉管隧道引流抗浮加固系统，其特征在于，每一所述排水桩中还包括加强桩，用于稳固所述排水桩，所述加强桩的顶部通过拉结结构与沉管隧道拉结相连。

3.根据权利要求1所述的海底沉管隧道引流抗浮加固系统，其特征在于，上、下相邻的所述透水柱呈左右交错设置。

4.根据权利要求3所述的海底沉管隧道引流抗浮加固系统，其特征在于，上、下间隔的所述透水柱相互对齐。

5.根据权利要求1所述的海底沉管隧道引流抗浮加固系统，其特征在于，所述透水层的长度大于沉管隧道的断面长度，上、下相邻所述透水层的间距不超过5m，所述透水层厚度为0.6m-0.8m。

6.根据权利要求3所述的海底沉管隧道引流抗浮加固系统，其特征在于，所述透水层、所述透水柱、所述排水桩由碎石填充形成。

7.一种海底沉管隧道引流抗浮加固系统施工方法，其特征在于，用于施工获得权利要求1-6任一项所述海底沉管隧道引流抗浮加固系统，包括：

8.根据权利要求7所述的海底沉管隧道引流抗浮加固系统施工方法，其特征在于，所述海底沉管隧道引流抗浮加固系统施工方法还包括：根据提前标好的排水桩中加强桩位置在排水桩中布设加强桩。

技术总结本发明涉及一种海底沉管隧道引流抗浮加固系统及其施工方法，上述加固系统包括若干透水层，阵列式的埋设于海底沉管隧道下方的砂土地基中，用于在横向方向上形成排水通道；若干透水柱，分布于上、下相邻的透水层之间，用于在竖向方向上将相邻透水层进行透水导通；以及若干排水桩，沿海底沉管隧道的延伸方向间隔式的分布于海底沉管隧道两侧，用于将透水层与沉管隧道外围的回填层进行透水导通，位于同一竖向面上的若干透水层的两端对应与与左、右相邻的排水桩相连，排水桩的顶部与回填层相连。本发明中利用透水层、透水柱和排水桩组成砂土液化地基的排水结构，以改良现有技术中存在的砂土地基的横向排水不畅通，以及竖向排水存在局限性的问题。技术研发人员：郑烨炜,周桓竹,刘圣安,纪明昌,郑俊杰受保护的技术使用者：武汉大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5