[发明专利]一种用于爆破排水固结处理软土地基的固化剂及处理方法

权利要求书

1.一种爆破排水固结处理软土地基的处理方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）确定待加固区域的面积，并在待加固区域的软土中设置垂直和水平排水通道，垂直排水通道平面上按网格布置，垂直方向贯穿软土层，地表铺设水平砂垫层盲沟和集水井，水平排水通道与竖向排水通道相连；

（2）利用钻机从深至浅在待加固软土地基内垂直方向和水平方向分别钻设多个爆破孔，所述爆破孔钻设分层进行，同一平面上的爆破孔按梅花形布置，其孔间距为1~8m；每钻设一个爆破孔便在该爆破孔内埋设固化剂和炸药包；所述固化剂是由以下重量百分比的物质：高炉水渣30~40%、钢渣30~40%、粉煤灰20~30%、磷石膏0~10%及电石渣0~10%混合后配制而成粉末状固化剂；每个爆破孔内固化剂的添加量占该爆破孔中炸药包爆炸扩腔区域土体量的4~15%；

（3）每层爆破孔内的固化剂和炸药包埋设好之后，便从其中一侧开始逐个引爆每个爆破孔内的炸药包，炸药的冲击力使得待加固地基内的土体结构重新排列，同时固化剂扩散到土体颗粒中，通过固化剂与软土的反应、相互结合，而达到加固的目的。

2.根据权利要求1所述的一种爆破排水固结处理软土地基的处理方法，其特征在于在步骤（1）埋设排水通道之前需要先对待处理区域进行分区和隔离处理，具体步骤如下：

（1）根据地勘资料，按待加固地基场地软土的厚度划分加固区域，并在待加固地基场地边界以及待加固地基场地不同的分区之间设置隔振装置；所述隔振装置采用地下连续墙、隔振沟、橡胶墙；

（2）根据勘测以及试验得到的土层参数、地质条件、炮孔大小、单个炸药包中的炸药密度、炸药爆速、爆炸产生的冲击波波速来计算出每个爆破孔内炸药包爆炸后对周围土体的损伤区半径，并根据损伤区半径确定竖向排水通道的间距，其竖向排水通道之间的间距大于或等于两倍的损伤区半径；其中损伤区半径是由公式①计算得到：

①

公式①中的各个参数分别表示为：为土体密度，为冲击波波速，为炸药密度，为炸药爆速，为土体摩擦角，为土体粘聚力，为炮孔半径；

（3）根据待加固地基场地分区中软土的厚度准备好竖向排水通道，并确保竖向排水通道的深度能穿透待加固软土地基的深度。

3.根据权利要求1或2所述的一种爆破排水固结处理软土地基的处理方法，其特征在于：所述固化剂中高炉水渣主要化学成分为CaO、SiO₂和Al₂O₃，钢渣的主要化学成分为CaO和SiO₂，粉煤灰主要化学成分为SiO₂和Al₂O₃；所述每种物质的粉末颗粒比表面积分别控制在300～600m²/kg。

4.根据权利要求1或2所述的一种爆破排水固结处理软土地基的处理方法，其特征在于：所述每个爆破孔中炸药包为条形药包，每个炸药包爆炸扩腔区域为圆形区域，其扩腔区域半径r₁按照公式②进行计算：

②

公式②中的各个参数分别表示为：为炮孔孔壁初始应力，为土体密度，为冲击波波速，为每个爆破孔内炸药包在爆炸后对周围土体的损伤区半径。