可液化地基的抗震减灾系统及地基处理方法

摘要

本发明公开了一种可液化地基的抗震减灾系统，其在可液化地基内设置永久性竖向孔压消散排水体及水平孔压消散排水体，竖向孔压消散排水体与水平孔压消散排水体连通并与地表排水系统相接。本方法针对可液化地基，设置永久性的超孔隙水压力消散通道，控制并减低了超静孔隙水压力，从产生液化的源头进行防治，从而提高该地基的抗震液化性能。设置消散通道可以在地基加固前布置，施工期作为地基处理的排水系统，施工期完成后作为永久性超静孔隙水压力消散通道。也可以布置在地基加固后，作为运营期的永久设施。

说明书

技术领域

本发明涉及港口工程、交通工程、建筑工程、公路工程等软土地基处理的 技术领域。

背景技术

随着我国经济的持续快速发展，近年来我国沿海地区的基础建设规模空前， 为了解决港口码头、建筑、公路等工程用地问题，近年来天津、温州、连云港、 厦门、广州南沙以及深圳盐田等地区进行了大量的围海造陆工程。

这些工程大多是在淤积的滩涂上进行水力吹填废弃淤泥、粉细砂、粉土等材 料，继而进行地基加固处理。由于我国围海造陆的工程量达到了空前的规模，造 成了吹填资源的日益短缺，特别是抗震液化较好的中粗砂，在很多地方已经面临 无砂可用的境地，针对这种情况，越来越多的工程采用当地比较丰富的粉砂、细 砂，如天津临港、曹妃甸等。这类吹填材料对工程影响最大的工程特性就是液化 的问题，加之这些沿海地区一般在吹填土以下也广泛分布深厚的淤泥层、砂层、 粉土层、粘土层，这些水力吹填和原有的饱和粉细砂、粉土在地震的作用下的液 化问题是一个世界性的难题，特别是在工程竣工后，上部结构在运营期间。

在地震产生的水平振动作用下，土体间位置将发生调整而趋于密实，土体变 密实势必排除孔隙水。若在急剧的周期性动荷载作用下，如果土体的透水性不良 且排水不畅的话，前一周期的排水还未完成，后一周期又要排水，应排走的水来 不及排出，而水又是不可压缩的，于是就产生了超孔隙水压力，此时砂土的抗剪 强度大为减小。随振动时间延续，超孔隙水压力不断累积叠加而增大，最终使土 体的抗剪强度完全丧失，这种现象称之为液化。

砂土液化现象作为地震灾害的一种主要形式，常常会引起建筑物基础的不均 匀沉降及结构的破坏，如：喷砂流土、岸堤滑塌、地面开裂下沉、建筑物开裂倒 塌、码头破坏等，造成严重灾害和人员伤亡，给人类带来巨大灾难。

超孔隙水压力升高是发生液化的必要条件。降低饱和砂土、粉土在外力特别 是周期力作用下的孔隙水压力是解决液化的一种重要途径。

发明内容

本发明旨在提供一种有效、便捷、节约成本的，应用于可液化地基提高抗 震减灾性能的方法。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术：一种可液化地基的抗震减灾系 统，其特征在于，在可液化地基内设置永久性竖向孔压消散排水体及水平孔压消 散排水体，竖向孔压消散排水体与水平孔压消散排水体连通并与地表排水系统相 接。

所述竖向孔压消散排水体贯穿到达可液化地基的砂土或粉土层。

所述水平孔压消散排水体铺设于地基沉降的稳定层，或是可液化的砂土或粉 土层，以防止地基产生的位移把水平孔压消散排水体破坏。

具体来说，所述竖向孔压消散排水体选自集水井、管井、竖向塑料排水板、 纸板、砂桩、袋装砂井、砂石桩中的一种或一种以上的排水材料。

具体来说，所述水平孔压消散排水体选自砂、碎石或矿渣垫层、塑料排水板、 塑料盲沟、碎石盲沟、砂被、砂袋、水平排水沟、水平排水管等一种或一种以上 排水方式。

进一步地，所述水平孔压消散排水体表面还覆盖有防止外界杂物进入水平孔 压消散通道而产生堵塞的防堵层，所述防堵层选自盖板、包裹土工布或用于过滤 的土工织物等一种或一种以上材料。

所述竖向孔压消散排水体和水平孔压消散排水体的连接方式选自搭接、捆 绑、捆扎中的一种或几种方式的混合使用。

一种可液化地基的抗震减灾地基处理方法，其特征在于包括以下步骤：

在地基加固前，设置如上任一所述的系统，作为施工中地基加固措施的组成 部分；

进行地基加固处理；

在地基加固完成后，保留该系统作为地基消散地震产生的超孔隙水压力的永 久性通道。

一种可液化地基的抗震减灾地基处理方法，其特征在于：对已完成加固处理 的地基设置如上任一所述的系统作为运营期地震发生时超孔隙水压力的消散通 道。

本方法针对可液化地基，设置永久性的超孔隙水压力消散通道，控制并减低 了超静孔隙水压力，从产生液化的源头进行防治，从而提高该地基的抗震液化性 能。设置消散通道可以在地基加固前布置，施工期作为地基处理的排水系统，施 工期完成后作为永久性超静孔隙水压力消散通道。也可以布置在地基加固后，作 为运营期的永久设施。

附图说明

图1为可液化地基的抗震减灾系统的示意图。

其中，可液化地基1  竖向孔压消散排水体2  水平孔压消散排水体3  地 表排水系统4

具体实施方法

实施例1

本例为在已完成加固处理的可液化地基内设置抗震减灾系统的实施例。

1、如图1所示，为已完成加固处理的可液化地基1。在该地基内插设竖向孔压 消散排水体2。所述竖向孔压消散排水体选自集水井、管井、竖向塑料排水板、 纸板、砂桩、袋装砂井、砂石桩中的一种或一种以上的排水材料。所述竖向孔压 消散排水体2须贯穿表面可能存在的淤泥、淤泥质土或粘土层，到达可液化地基 中的砂土或粉土层。

竖向孔压消散排水体2的插设间距和深度根据地质条件、抗震等级或建筑物 的结构特性来计算。

2、在可液化地基1的表面铺设水平孔压消散排水体3，覆盖盖板、外包土工布 或过滤层，防止其他杂物进入通道，保持其排水的通畅性。其中，所述水平孔压 消散排水体选自砂、碎石或矿渣垫层、塑料排水板、塑料盲沟、碎石盲沟、砂被、 砂袋、水平排水沟、水平排水管等一种或一种以上排水方式。

所述水平孔压消散排水体铺设于地基沉降的稳定层，或是可液化地基1中的 砂土或粉土层，要求埋入砂土或粉土层的深度至少为50cm以上，防止地基产生 的位移把水平孔压消散排水体破坏。根据竖向孔压消散排水体2的通水量和排水 特性，计算水平孔压消散排水体的间距、排水参数等。

3、将竖向孔压消散排水体2与水平孔压消散排水体3连接，连接的方式可采用 搭接、捆绑、捆扎等一种或几种方式的混合使用。

4、地表排水系统4为市政道路统一设计。将水平孔压消散排水体3与地表排水 系统4连接，形成立体空间的孔压消散通道。连接的方式可采用绑接、预留管搭 接、连通管等一种或几种方式的混合使用，从而使得地震产生的超孔隙水压力能 够畅通、迅速的排出。

实施例2

本例为在地基加固处理前的可液化地基内设置抗震减灾系统的实施例。

在地基加固前，设置本发明的可液化地基的抗震减灾系统，设置步骤如实施 例各步所述，在此不再赘述。设置好的抗震减灾系统，作为施工中地基加固措施 的组成部分，属于永久性结构。

根据实际情况进行地基加固处理。

在地基加固完成后，保留该抗震减灾系统作为地基消散地震产生的超孔隙水 压力的永久性通道。