技术领域
[0001] 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。
相关背景技术
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
具体实施方式
[0046] 以下结合附图1‑2对本申请作进一步详细说明。
[0047] 实施例1
[0048] 本申请实施例公开一种海底沉管隧道减震排水加固体系。参照图1，海底沉管隧道减震排水加固体系包括呈阵列式埋置于沉管隧道6下方海底砂土地基11中的多个碎石泡沫桩8；基槽底部覆盖有碎石泡沫板7，碎石泡沫板7位于沉管隧道6与碎石泡沫桩8之间；海底砂土地基11中于碎石泡沫桩8阵列的两侧分别竖直埋置有碎石泡沫墙10。
[0049] 碎石泡沫桩8和碎石泡沫墙10均由多个碎石泡沫袋9组成。参照图2，碎石泡沫袋9包括土工袋13以及混合填充于土工袋13中的碎石14和块状泡沫15，块状泡沫15可以采用聚氨酯泡沫。块状泡沫15的尺寸不大于5cm，碎石14与块状泡沫15的尺寸比例为2:1‑3:1，碎石14与块状泡沫15用量(体积)比例为2:1。
[0050] 碎石泡沫板7是将碎石14和块状泡沫15混合后由土工布包裹并压实形成的板条形结构，碎石泡沫板7的横向宽度为沉管隧道6横向宽度的2‑3倍，碎石泡沫板7的厚度为1.5m‑2.0m。碎石泡沫桩8和碎石泡沫墙10是在海底砂土地基11中压入多个碎石泡沫袋9形成，碎石泡沫袋9挤压过程中对周围砂土有振密作用，减小了海底砂土地基11的孔隙水累积。碎石泡沫桩8的横截面为正方形，横截面边长为0.8m‑1.0m，桩间距为1.5m‑2.0m，桩长为15m‑
25m。碎石泡沫墙10下端的深度比碎石泡沫桩8下端的深度深2m‑3m。
[0051] 参照图1，沉管隧道6与同侧的碎石泡沫墙10之间连接有用于加固沉管隧道6的拉结件，拉结件是呈水平设置的拉结钢筋5。具体的，碎石泡沫墙10的顶部固定有钢筒12，钢筒12和沉管隧道6外侧一一对应地焊接有多个钢筋套筒4；拉结钢筋5采用螺纹钢筋，固定于钢筒12外的钢筋套筒4以及沉管隧道6外的钢筋套筒4之间。拉结钢筋5沿竖直方向等间距布置
3‑4根，相邻的拉结钢筋5间隔为1.0m‑2.0m。
[0052] 参照图1，沉管隧道6的两侧填充有减震回填层3，减震回填层3由多个块石泡沫袋组成，块石泡沫袋包括土工袋13以及混合填充于土工袋13中的块石和块状泡沫15。减震回填层3和沉管隧道6的上方填充有块石回填层2；碎石泡沫墙10的上端延伸至块石回填层2，从而将海底沉管隧道6下卧砂土地基中的孔隙水引流到块石回填层2。
[0053] 碎石泡沫桩8、碎石泡沫板7、碎石泡沫墙10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8和碎石泡沫墙10形成竖向排水通道，碎石泡沫板7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。
[0054] 碎石泡沫桩8、碎石泡沫墙10和碎石泡沫板7均有对海底砂土的置换作用，可以减少超孔隙水压上升，且与砂土共同承担荷载，协同受力。
[0055] 由于块状泡沫15的吸能减震作用，碎石泡沫桩8和碎石泡沫墙10能够减弱竖向的地震波传递，碎石泡沫板7也能够减弱地震波向上传递，减震回填层3中的块石泡沫袋为减小地震波传递到沉管隧道6周围提供了直接的防护，从而减小沉管隧道6地震加速度的峰值。
[0056] 拉结钢筋5在沉管隧道6于碎石泡沫墙10之间提供拉结作用，防止沉管隧道6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11的抗液化抗震能力和沉管隧道6的减震抗浮能力。
[0057] 实施例2
[0058] 本申请实施例公开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：
[0059] 步骤1、基槽开挖：粗挖至底标，基槽宽略大于沉管隧道6宽度，基槽两侧按一定坡度开挖至海床面；
[0060] 步骤2、根据设计图纸在基槽下方的海底砂土地基11上标出碎石泡沫板7、碎石泡沫桩8、碎石泡沫墙10和沉管隧道6的位置；
[0061] 步骤3、将块状泡沫15和碎石14混合装填至土工袋13中制备碎石泡沫袋9，向海底砂土地基11标好的桩孔位置压入多个碎石泡沫袋9，完成碎石泡沫桩8施工；
[0062] 步骤4、向砂土地基标好的碎石泡沫墙位置压入多个碎石泡沫袋9，完成碎石泡沫墙10施工，在碎石泡沫墙10顶部固定钢筒12并焊接钢筋套筒4；
[0063] 步骤5、将块状泡沫15和碎石14混合后用土工布包裹压实成板条形碎石泡沫板7并放置于碎石泡沫桩8的上方，并挤密整平；
[0064] 步骤6、吊入沉管隧道6并放置于碎石泡沫板7上，通过拉结钢筋5连接沉管隧道6外的钢筋套筒4和碎石泡沫墙10顶部的钢筋套筒4；
[0065] 步骤7、在沉管隧道6两侧回填块石泡沫袋，形成减震回填层3；
[0066] 步骤8、在减震回填层3和沉管隧道6的上方回填块石。
[0067] 以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
