[发明专利]一种适用于地铁车站砂土地基的抗液化方法

说明书

技术领域

本发明属于地下工程抗震领域，具体涉及地铁车站砂土地基液化的一种处理方法。

背景技术

1964年日本新潟地震中，液化引起了大量的包括砂沸、地基承载力丧失、不均匀沉陷、边坡流滑等灾难性的破坏。据估计，在该次地震中仅由液化引起的损失就超过了10亿美元。

随着中国城市化进程的加速发展，地下空间的开发和利用越来越多，地铁地下结构有时不可避免地穿越可液化地层，例如我国南京、深圳等城市的地铁以及中国台北捷运系统中某些盾构隧道均遇到了可液化地层。

因此对于液化砂土采用切实有效的防治措施有着深远的意义。目前，工程施工过程处理液化砂土地基的方法可归纳为：换填、强夯、盖重、围封、排水和桩基础。这些方法虽能在一定程度上抑制砂土液化，但在实际工程仍存在一定问题。

换填法就是将基础底面的软弱土层挖去，然后分层填入强度较大的砂，碎石，素土，灰土及其他性能稳定和无侵蚀性的材料，并夯实至要求的密实度。该方法仅适于浅层地基处理，液化土层较深时，简单的换填并不能起到很好的抗液化作用。

强夯法就是以一定的冲击能量作用在地基上，克服土颗粒间的各种阻力，使地基密实。所需能量很大，施工时产生巨大的振动及噪音，对于城市地铁建设有很大的限制。

碎石桩处理砂土液化中取得了广泛的应用，能提高砂层的密实度，减小砂层振密性；加速超孔隙水压力的消散，限制超孔隙水压力的增长；减小桩间土所受到的剪应力。但是地震时砂基不仅向碎石桩排水(即径向排水)，而且也有竖向排水，在有些情况下竖向排水起着很大的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种结合换填、盖重、围封、排水等功能，适用于砂土地基的抗液化措施。

本发明是采取在结构周围铺设反滤层的措施，对液化土体起到一种滤土排水的作用。同时设置排水措施将水排到地表或地下的一种抗液化方法。

本发明采用的技术方案为：一种适用于地铁车站砂土地基的抗液化方法，其特征在于：

在易于发生砂土液化的地铁车站开挖完成后在基坑底部设置1-3层级配均匀，耐风化的碎石或砾砂形成反滤层，每层粒径随水流方向增大。反滤层能在土层中形成良好的排水减压通道，加速超孔隙水压力的消散，使得在地震力作用下，难以聚集形成使土体液化的超孔隙水压力，从而可以防止砂土液化。

进一步，1-3层反滤层根据太沙基原理计算每层反滤料的粒径。

进一步，填筑时应逐层铺设，并保证层次清楚，互补混杂，不能从高处顺坡倾倒，以免发生填筑分离，对反滤层必须进行压实，防止土料混杂、污水侵入等。

在实际施工中还可以在反滤层下部纵向设置排水管或排水地沟。

上述反滤层的设置可参照《碾压式土石坝设计规范》中关于反滤层的设计。

根据基坑底部所在位置的砂土粒径确定第一层反滤料的粒径，确定方法为：被保护土体的不均匀系数C_u≤5～8时，其第一层反滤层的级配按式1和式2确定：

D₁₅/d₈₅≤4～5   式1

D₁₅/d₁₅≥4～5   式2

其中D、d分别代表反滤料、被保护土的粒径，下标数表示比该粒径小的土料占全部土料的重量百分数。

对于不均匀系数C_u＞8的被保护土，宜取C_u≤5～8的细粒部分的d₈₅、d₁₅作为计算粒径。

根据求出的第一层反滤层，用式1和式2验算与基坑底部砂土的关系，如满足上述两式要求，可不设第二层反滤层，如不满足可设第二层反滤层。同理，可计算是否需要设第三层反滤层。选择第二层反滤料时第一层反滤料为被保护土，选择第三层反滤料时第二层反滤料为被保护土。

每层水平反滤层的设置厚度最小为30cm，碾压密实后应用同样的方法施工第二层和第三层的反滤料。对于车站侧墙位置有液化土层的情况可在结构与周围土体之间设置垂直反滤层，设置原理同结构底部相同，反滤层厚度要加厚到50cm以上。

反滤层能起到滤土排水的作用，其渗透系数极大，在振动过程中反滤层体内的超孔隙水压力为零，水进入管道随即排走。在实际施工中可以在反滤层下部纵向设置排水管或排水地沟。

本发明具有以下有益效果及优点：

第一、材料易于取得，施工简单易行；

第二、不仅能起到碎石桩径向排水的作用，也有竖向排水的作用。

附图说明