【技术实现步骤摘要】
本申请涉及海底沉管隧道砂土地基抗液化加固工程领域，尤其是涉及一种海底沉管隧道减震排水加固体系及其施工方法。
技术介绍
1、我国位于环太平洋地震带与地中海-喜马拉雅地震带之间，海域地区，特别是邻近板块俯冲带的区域，地质构造活动非常活跃，近海海域地震频繁。
2、由于可液化地基(如松砂土、粉土等)排水性能差，在地震作用下，地基土可能会发生液化，导致抗剪强度和承载能力丧失。海底砂土地基液化是导致海底沉管隧道上浮失稳和震动破坏的主要原因之一。
3、在海底可液化砂土地基上修建海底沉管隧道时，有必要疏通孔隙水的聚集，进行抗浮处理，以提高地震作用下海底砂土的抗液化性能和向上传递地震波的能力，以及减小沉管隧道的上浮和震动加速度，从而减轻或消除地震灾害。碎石桩技术是目前广泛应用的一种地基处理技术，能够有效排水，但是减震并不显著。且目前在海底沉管隧道工程中，缺乏对饱和砂土地基的减震、抗浮和加固协同处理。
技术实现思路
1、为了在海底沉管隧道工程中对饱和砂土地基进行减震、抗浮和加固协同处理，本申请提供一种海底沉管隧道减震排水加固体系及其施工方法。
2、本申请提供的一种海底沉管隧道减震排水加固体系采用如下的技术方案：
3、一种海底沉管隧道减震排水加固体系，包括：
4、多个碎石泡沫桩，呈阵列式埋置于沉管隧道下方的海底砂土地基中；
5、碎石泡沫板，覆盖于基槽底部，且位于沉管隧道与所述碎石泡沫桩之间；
6、两个碎石泡沫墙，竖直埋置
7、拉结件，连接于沉管隧道与同侧的所述碎石泡沫墙之间，用于加固沉管隧道；
8、减震回填层，填充于所述沉管隧道的两侧；
9、块石回填层，填充于所述减震回填层和沉管隧道的上方。
10、进一步地，所述碎石泡沫桩和所述碎石泡沫墙均由多个碎石泡沫袋组成，所述碎石泡沫袋包括土工袋以及混合填充于所述土工袋中的碎石和块状泡沫；所述碎石泡沫板由碎石和块状泡沫混合后经土工布包裹并压实形成。
11、进一步地，所述减震回填层由多个块石泡沫袋组成，所述块石泡沫袋包括土工袋以及混合填充于所述土工袋中的块石和块状泡沫。
12、碎石泡沫桩、碎石泡沫板、碎石泡沫墙和拉结件共同构成了海底沉管隧道减震排水的碎石泡沫桩-墙-板组合体系。其中，碎石泡沫桩和碎石泡沫墙形成竖向排水通道，碎石泡沫板起到横向排水作用，改善了砂土地基的竖向排水不畅通的情况，避免孔隙水累积。
13、碎石泡沫桩、碎石泡沫墙和碎石泡沫板均有对海底砂土的置换作用，能够减少超孔隙水压上升，且与砂土共同承担荷载，协同受力。
14、由于块状泡沫的吸能减震作用，碎石泡沫桩和碎石泡沫墙形成竖向减弱地震波传递的通道，碎石泡沫板也能够减弱地震波向上传递，减震回填层中的块石泡沫袋为减小地震波传递到沉管隧道周围提供了直接的防护，从而减小沉管隧道地震加速度的峰值。
15、拉结件在沉管隧道于碎石泡沫墙之间提供拉结作用，防止沉管隧道在强震作用下因砂土地基孔隙水压上升导致结构上浮，从而提升了整个海底砂土地基的抗液化抗震能力和沉管隧道的减震抗浮能力。
16、进一步地，所述块状泡沫的尺寸不大于5cm，碎石与块状泡沫的尺寸比例为2:1-3:1。
17、进一步地，所述块状泡沫为聚氨酯泡沫。
18、由于块状泡沫在海水作用下容易上浮，在土工袋同时填入碎石和块状泡沫，使碎石泡沫袋下沉保证稳定性；块状泡沫采用合适的尺寸，尺寸过大会阻挡孔隙水的排出，导致排水不畅通，尺寸过小则减震效果不明显；碎石与块状泡沫混合形成良好级配，有利于提高碎石泡沫袋的排水及减震效果。
19、进一步地，所述碎石泡沫墙下端的深度比所述碎石泡沫桩下端的深度深2m-3m，所述碎石泡沫墙上端延伸至所述块石回填层。
20、碎石泡沫墙下端的深度深于碎石泡沫桩，起到加固地基作用，防止砂土侧向变形。碎石泡沫墙上端延伸至块石回填层，从而能够将海底沉管隧道下卧砂土地基中的孔隙水引流到块石回填层，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。
21、进一步地，所述碎石泡沫板的横向宽度为沉管隧道横向宽度的2-3倍，所述碎石泡沫板的厚度为1.5m-2.0m。
22、碎石泡沫板宽度大于沉管隧道断面宽度，使得沉管隧道断面底部两侧排水畅通，避免结构不均匀上浮；合适厚度的碎石泡沫板有利于保证排水减震效果。
23、进一步地，所述碎石泡沫桩的横截面为方形，边长为0.8m-1.0m，桩间距为1.5m-2.0m，桩长为15m-25m。
24、相较于圆形或者其他形状截面，方形截面的碎石泡沫桩排水效果更好；合适的截面尺寸和桩间距维持50％的面积置换率，地基置换程度高，加固排水效果好；桩体长度穿越常规沉管隧道下卧砂土层厚度，保证砂土层的排水效果。
25、进一步地，所述拉结件为固接于沉管隧道与同侧的所述碎石泡沫墙之间的多个呈水平设置的拉结钢筋。
26、拉结钢筋在沉管隧道与碎石泡沫墙之间起到拉结作用，进一步防止沉管隧道在强震作用下因砂土地基孔隙水压上升导致结构上浮。
27、本申请还提供的一种海底沉管隧道减震排水加固体系的施工方法，包括以下步骤：
28、基槽开挖；
29、在基槽下方的砂土地基上标出碎石泡沫板、碎石泡沫桩、碎石泡沫墙和沉管隧道的位置；
30、向砂土地基压入碎石泡沫袋，依次完成碎石泡沫桩和碎石泡沫墙施工，在碎石泡沫墙顶部固定钢筋套筒；
31、将碎石泡沫板放置于碎石泡沫桩的上方，并挤密整平；
32、吊入沉管隧道并放置于碎石泡沫板上，通过拉结钢筋连接沉管隧道外的钢筋套筒和碎石泡沫墙顶部的钢筋套筒；
33、在沉管隧道两侧回填碎石泡沫袋，形成减震回填层；
34、在减震回填层和沉管隧道的上方回填块石。
35、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
36、1.碎石泡沫桩、碎石泡沫墙和碎石泡沫板共同组成减震排水体系中的砂土液化地基的排水结构，改善了砂土地基的竖向排水不畅通的情况，避免孔隙水累积；布置于桩体两侧的碎石泡沫墙可以将整个海底沉管隧道下卧砂土地基中的孔隙水引流到块石回填层，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和抗液化能力；
37、2.由于块状泡沫的吸能减震作用，碎石泡沫桩和碎石泡沫墙形成竖向减弱地震波传递的通道，碎石泡沫板也能够减弱地震波向上传递，减震回填层中的块石泡沫袋为减小地震波传递到沉管隧道周围提供了直接的防护；
38、3.拉结钢筋为防止沉管隧道在强震作用下因砂土地基孔隙水压上升导致结构上浮提供了二次保障。
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1.一种海底沉管隧道减震排水加固体系，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种海底沉管隧道减震排水加固体系，其特征在于：所述碎石泡沫桩和所述碎石泡沫墙均由多个碎石泡沫袋组成，所述碎石泡沫袋包括土工袋以及混合填充于所述土工袋中的碎石和块状泡沫；所述碎石泡沫板由碎石和块状泡沫混合后经土工布包裹并压实形成。
3.根据权利要求2所述的一种海底沉管隧道减震排水加固体系，其特征在于：所述减震回填层由多个块石泡沫袋组成，所述块石泡沫袋包括土工袋以及混合填充于所述土工袋中的块石和块状泡沫。
4.根据权利要求3所述的一种海底沉管隧道减震排水加固体系，其特征在于：所述块状泡沫的尺寸不大于5cm，碎石与块状泡沫的尺寸比例为2:1-3:1。
5.根据权利要求4所述的一种海底沉管隧道减震排水加固体系，其特征在于：所述块状泡沫为聚氨酯泡沫。
6.根据权利要求1所述的一种海底沉管隧道减震排水加固体系，其特征在于：所述碎石泡沫墙下端的深度比所述碎石泡沫桩下端的深度深2m-3m，所述碎石泡沫墙上端延伸至所述块石回填层。
7.根据权利要
8.根据权利要求1所述的一种海底沉管隧道减震排水加固体系，其特征在于：所述碎石泡沫桩的横截面为方形，边长为0.8m-1.0m，桩间距为1.5m-2.0m，桩长为15m-25m。
9.根据权利要求1所述的一种海底沉管隧道减震排水加固体系，其特征在于：所述拉结件为固接于沉管隧道与同侧的所述碎石泡沫墙之间的多个呈水平设置的拉结钢筋。
10.一种权利要求1-9任一项所述海底沉管隧道减震排水加固体系的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种海底沉管隧道减震排水加固体系，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种海底沉管隧道减震排水加固体系，其特征在于：所述碎石泡沫桩和所述碎石泡沫墙均由多个碎石泡沫袋组成，所述碎石泡沫袋包括土工袋以及混合填充于所述土工袋中的碎石和块状泡沫；所述碎石泡沫板由碎石和块状泡沫混合后经土工布包裹并压实形成。
3.根据权利要求2所述的一种海底沉管隧道减震排水加固体系，其特征在于：所述减震回填层由多个块石泡沫袋组成，所述块石泡沫袋包括土工袋以及混合填充于所述土工袋中的块石和块状泡沫。
4.根据权利要求3所述的一种海底沉管隧道减震排水加固体系，其特征在于：所述块状泡沫的尺寸不大于5cm，碎石与块状泡沫的尺寸比例为2:1-3:1。
5.根据权利要求4所述的一种海底沉管隧道减震排水加固体系，其特征在于：所述块状泡沫为聚氨酯泡沫。
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑烨炜，周桓竹，刘圣安，郑俊杰，纪明昌，陈炜昀，苏雷，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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