一種步履移動式插設機及大面積超軟弱地基快速加固法的製作方法

2023-04-26 22:44:46

專利名稱：一種步履移動式插設機及大面積超軟弱地基快速加固法的製作方法
技術領域：
本發明涉及建築工程、港口工程、公路和橋梁工程等技術領域，具體涉及應用於大面積超軟弱地基的插設機及大面積超軟弱地基的快速加固方法。
背景技術：
隨著國民經濟的發展和城市化的迅速擴張，各個沿海城市都在大力發展沿海經濟帶和臨海工業區，在近海灘涂上圍海造地的工程越來越多。圍海造地吹填砂較理想，加固技術簡易而且加固成本較低，但由於砂源緊缺，難以滿足圍海造陸工程所需大量吹填砂的要求，而且砂土價格昂貴。近年來，圍海造地通常結合航道清淤、疏浚工程，採用疏浚土作為圍海造陸的填土，解決了清淤工程拋填場地問題，又解決了圍海造陸工程的吹填材料來源困難問題。疏浚土主要材料是淤泥，通絞吸船等機械吹填至施工場地後，往往在表面形成超軟弱土，含水量極高，通常達100% 300%，處於流動狀態；而且吹填土以下也廣泛分布著深厚的軟粘土土層，該土層具有含水量高、壓縮性大、強度及承載力低等特點，道路、貨櫃堆場以及各種設施的建設都將在這些軟土地基上進行，因此在進行正式使用施工之前必須對地基進行加固處理，才能把圍海造陸所得的土地作為建設用地。由於吹填淤泥土區域表層為超軟弱土，處於流動狀態，強度及承載力極低，各種施工設備都將陷入超軟弱土之中，無法進行排水砂墊層、塑料排水板或袋裝砂井等常規加固工藝的施工。針對上述難題，近來年出現了淺表層處理，常見的淺表層處理方法主要有(1) 自然晾曬處理，缺點是施工效率低，施工工期長；( 在超軟弱土(浮泥 淤泥)上鋪設編織布、荊芭和數層土工格柵等施工危險性高，而且形成不均勻地基，工後差異沉降大；(3) 淺表層真空預壓快速加固法等，加固效果良好，但成本高。在經淺表層快速加固處理後，仍要進行二次處理方法。

發明內容
本發明的目的在於彌補現有技術的不足，實現超軟弱土地基快速、低價、高效處理的難題，提供一種可應用於大面積超軟弱地基的步履移動式插設機。本發明的另一目的在於提供一種應用上述步履移動式插設機的大面積超軟弱地基快速加固法。為了達到上述發明目的，本發明採用了以下技術方案一種步履移動式插設機，包括縱向浮臺，浮臺表面設置有縱嚮導軌，及橫向輔助浮臺，及浮臺移動支撐梁，所述浮臺移動支撐梁兩端設有底輪，可滑行於所述縱嚮導軌，浮臺移動支撐梁還設有沿梁方向的橫嚮導軌，所述縱向浮臺通過連接機構連接於所述浮臺移動支撐梁且可相對於所述橫向輔助浮臺作豎向升降運動，所述橫向輔助平臺通過連接機構懸掛於所述浮臺移動支撐梁下方且可相對於所述浮臺移動支撐梁作豎向升降運動，並可沿所述橫嚮導軌作水平橫向移動；及插設系統移動支撐梁，所述插設系統移動支撐梁兩端設有底輪，可滑行於所述縱嚮導軌，所述插設系統移動支撐梁表面設置有沿梁方向的橫向移動導軌；及安設於所述插設系統移動支撐梁上並可滑行於所述橫向移動導軌的插設系統；及液壓系統，所述液壓系統含有液壓迴路，所述液壓迴路包括用於驅動所述浮臺作縱向及豎向升降運動的、及用於驅動所述輔助浮臺作水平橫向移動或豎向升降運動的液壓
直ο作為一種實施方式，所述浮臺或輔助浮臺是由型鋼焊接圍合成組合框架式箱體單元，並由若干個所述箱體單元續接構成。具體地，所述插設系統包括滑行於所述橫向移動導軌的插設車及安置於插設車上的插設裝置。進一步地，所述插設系統還包括用於穩定插設裝置的立架。可選地，所述插設裝置採用液壓式或振動式或靜壓-變速式插設機械。一種大面積超軟弱土地基快速排水固結法，包括以下操作步驟(1)採用如權利要求1 5所述的步履移動式插設機在超軟弱土地基上行走並插設豎向排水系統，所述豎向排水系統為排水板、濾管、盲溝、軟式透水管、袋裝砂井、砂袋等；(2)在泥面上鋪設水平向排水系統，水平排水系統由水平排水管路和抽真空系統組成；(3)將豎向排水系統端頭與水平排水管路連接，將上述水平豎向連接系統埋入泥面0. 5 Im地表下；(4)對抽真空系統進行抽真空，待超軟弱土地基表層形成硬殼層後，在泥面鋪設 1 3層密封膜，並在加固區邊界將密封膜埋入泥面以下不小於0. Sm。(5)繼續對抽真空系統進行抽真空至滿足沉降和固結度要求，或進行真空聯合堆載預壓地基處理、真空卸載後強夯處理。其中，所述水平排水管路可以選用濾管、盲溝、軟式透水管等的一種或若干種，管外包一層無紡布。其中，所述抽真空系統可選用真空射流泵或潛水泵。本發明的步履移動式插設機，可以直接在超軟弱土地基上縱橫向行走施工作業， 並能一次插設深度穿透吹填土層和下臥軟土層，滿足地基處理深度要求，，並且能夠自行進行縱橫向快速移動，有效克服了常規插設施工時承載力不足問題，從而解決以往必須進行淺表層處理的缺點，得以順利地實施排水固結法處理大面積超軟弱土地基。與以往的軟基加固法相比，本發明的大面積超軟弱土地基加固法無需淺表層預處理，深層地基處理也無需鋪設排水砂墊層，可以對超軟弱土一次處理到位，可以使施工期縮短，成本降低。特別是無需鋪設砂墊層，不受砂源條件限制，對降低成本、保護環境均有著重要的意義。本發明具有以下一些優點(1)在超軟弱土地基上，無需進行淺表層預處理或鋪設土工墊層，無需吃水深度，可以直接在超軟弱土地基上縱橫向行走施工作業。靈活性好，浮力大，穩定性好，具有足夠的抗風能力。(2) 一次插設深度可穿透吹填土層和下臥軟土層，滿足地基處理深度要求，插設裝置定位準確，插設的間距和傾角能控制在允許誤差範圍內。(3)應用範圍廠，地基處理造價低，施工速度快，操縱方便、自動化程度較高、工期短等。本地基處理加固法無需鋪設砂墊層，尤其適用於砂源緊缺地區。


圖1為本發明的步履移動式插設機俯向示意圖。圖2為採用步履移動式插設機插豎向排水系統示意圖。圖3為大面積超軟弱土地基快速加固法示意圖。圖4為採用聯合堆載預壓法加固軟土地基示意圖。圖5為卸載後採用強夯機械固結軟基的示意圖。圖中1待處理地基；2原泥面；3步履移動式插設機；4豎向排水系統；5導軌；6浮臺；7輔助浮臺；8插設裝置；9插設車；10插設系統移動支撐梁；11浮臺移動支撐梁；12立架；14 土工布；15密封膜；16水平排水管路；17抽真空系統；18堆載預壓；19強夯機械；20 大面積超軟弱土地基快速加固法處理後地表面；21液壓系統。具體實施方法如圖1所示為本發明的步履移動式插設機。縱向浮臺6表面設置有縱嚮導軌5。 縱向浮臺6架設於浮臺移動支撐梁11之下，浮臺移動支撐梁11兩端設有底輪，可滑行於縱向浮臺表面的縱嚮導軌。浮臺移動支撐梁11還設有沿梁方向的橫嚮導軌。輔助浮臺7安設於浮臺移動支撐梁下方，可沿梁方向的橫嚮導軌作水平橫向移動，除此之外，輔助浮臺7 還可相對於浮臺移動支撐梁作豎向升降運動。縱向浮臺6或橫向輔助浮臺7是由型鋼焊接圍合成組合框架式箱體單元，再由若干個所述箱體單元續接構成。浮臺之間架設有插設系統移動支撐梁10，插設系統移動支撐梁兩端設有底輪，可滑行於縱向浮臺表面的縱嚮導軌5。插設系統移動支撐梁10表面設置有沿梁方向的橫向移動導軌。插設車9可沿該橫向移動導軌滑行。插設車9上設置有插設裝置8。由於插設系統移動支撐梁10可沿導軌5作前後方向的縱向移動，而插設車可沿插設系統移動支撐梁 10左右橫向移動，由此插設裝置8可沿縱、橫方向移動進行插設作業。此外，為了保證插設裝置在操作時不偏位、保持豎直，還設有立架。插設裝置可選用現用的插設裝置，如液壓式或振動式插設機械，在此不作贅述。液壓系統21包括液壓迴路，液壓迴路上設置有液壓裝置，該液壓裝置用於驅動橫向輔助浮臺7作水平橫向移動或作豎直升降運動，及驅動縱向浮臺6作縱向移動、橫向移動及豎直升降運動。液壓系統的設置位置、液壓裝置對縱向浮臺及橫向輔助浮臺的驅動的機構連接方式可採用現有的機械連接及液壓缸實現，均為現有技術，且裝配位置按實際施工情況而定，在此不作贅述。具體操作如下進行縱向移動時，通過液壓系統將輔助浮臺7壓入超軟弱土地基1中，其產生的浮力可以頂起浮臺6和插設系統，利用液壓系統將浮臺6縱向移動一定距離，然後通過液壓系統將浮臺6壓入超軟弱土地基中，同時提升輔助浮臺7，使輔助浮臺7處於懸掛在浮臺橫向移動支撐梁11，此時步履移動式插設機由浮臺6支撐，將輔助浮臺7與浮臺橫向移動支撐梁 11 一起縱向移動一定距離。依次交替下壓、頂起、縱向移動輔助浮臺和浮臺，可向前方或後方縱向平移。輔助浮臺可通過液壓缸的半伸出起到輔助浮動的作用，加大浮力面積和提高步履移動式插設機的穩定性。進行橫向移動時，將輔助浮臺7壓入超軟弱土地基中，其產生的浮力可頂起浮臺6 和插設系統，通過液壓系統將浮臺6及浮臺橫向移動支撐梁11橫向移動一定距離，然後通過液壓系統將浮臺6壓入超軟弱土地基中，同時提升輔助浮臺7，使輔助浮臺7懸掛在橫向移動支撐梁11，此時步履移動式插設由浮臺6支撐，將輔助浮臺7沿橫向移動支撐梁11橫向移動一定距離。依次交替下壓、頂起、橫向移動輔助浮臺和浮臺，可向左方或右方水平移動。通過上述的行走方式，浮動插設機可以在超軟弱土地基上縱橫向行走，並進行插設施工作業。在大面積超軟弱地基採用步履移動式插設機插設豎向排水系統，然後進行大面積超軟弱土地基快速加固法地基處理，具體如下列實例所述實施例1如圖2和圖3所示①採用步履移動式插設機插設豎向排水系統，豎向排水系統可採用如排水板4、濾管、盲溝、軟式透水管、袋裝砂井、砂袋等；②在泥面上埋設水平向排水系統，水平排水系統由水平排水管路16和抽真空系統17組成。如在泥面上鋪設水平排水管路16，可採用濾管、盲溝、軟式透水管等，外包一層無紡布；抽真空系統可選用真空射流泵或潛水泵；③將豎向排水端頭與水平排水管路16連接，連接時保證水平排水系統和豎向排水系統接頭處透水通暢並隔土，將上述水平豎向連接系統埋入泥面0. 5 Im地表下；④對抽真空系統17進行抽真空，待超軟弱土地基表層形成硬殼層後，在泥面鋪設 1 3層密封膜，並在加固區邊界將密封膜埋入泥面以下不小於0. Sm。⑤繼續對抽真空系統進行抽真空至滿足沉降和固結度要求。實施例2如圖2和圖4所示①採用步履移動式插設機插設豎向排水系統，豎向排水系統可採用如排水板4、濾管、盲溝、軟式透水管、袋裝砂井、砂袋等；②在泥面上埋設水平向排水系統，水平排水系統由水平排水管路16和抽真空系統17組成。如在泥面上鋪設水平排水管路16，可採用濾管、盲溝、軟式透水管等，外包一層無紡布；抽真空系統可選用真空射流泵或潛水泵；③將豎向排水系統端頭與水平排水管路16連接，連接時保證水平排水系統和豎向排水系統接頭處透水通暢並隔土，將上述水平排水系統埋入泥面0. 5 Im地表下；④對抽真空系統17進行抽真空，待超軟弱土地基表層形成硬殼層後，在泥面鋪設 1 3層密封膜，並在加固區邊界將密封膜埋入泥面以下不小於0. Sm。⑤繼續對抽真空系統進行抽真空，真空恆載一定時間後堆載18，進行真空聯合聯合堆載預壓。實施例3如圖2和圖5所示①採用步履移動式插設機插設豎向排水系統，豎向排水系統可採用如排水板4、濾管、盲溝、軟式透水管、袋裝砂井、砂袋等；②在泥面上埋設水平向排水系統，水平排水系統由水平排水管路16和抽真空系統17組成。如在泥面上鋪設水平排水管路16，可採用濾管、盲溝、軟式透水管等，外包一層無紡布；抽真空系統可選用真空射流泵或潛水泵；③將豎向排水系統端頭與水平排水管路16連接，連接時保證水平排水系統和豎向排水系統接頭處透水通暢並隔土，將上述水平豎向連接系統埋入泥面0. 5 Im地表下；④對抽真空系統17進行抽真空，待超軟弱土地基表層形成硬殼層後，在泥面鋪設 1 3層密封膜，並在加固區邊界將密封膜埋入泥面以下不小於0. Sm。⑤繼續對抽真空系統進行抽真空，當預壓地基達到一定固結程度後，卸載真空荷載，再採用強夯機械20，進行強夯動力固結軟基。
權利要求
1.一種步履移動式插設機，其特徵在於包括縱向浮臺，浮臺表面設置有縱嚮導軌，及橫向輔助浮臺，及浮臺移動支撐梁，所述浮臺移動支撐梁兩端設有底輪，可滑行於所述縱嚮導軌，浮臺移動支撐梁還設有沿梁方向的橫嚮導軌，所述縱向浮臺通過連接機構連接於所述浮臺移動支撐梁且可相對於所述橫向輔助浮臺作豎向升降運動，所述橫向輔助平臺通過連接機構懸掛於所述浮臺移動支撐梁下方且可相對於所述浮臺移動支撐梁作豎向升降運動，並可沿所述橫嚮導軌作水平橫向移動；及插設系統移動支撐梁，所述插設系統移動支撐梁兩端設有底輪，可滑行於所述縱嚮導軌，所述插設系統移動支撐梁表面設置有沿梁方向的橫向移動導軌；及安設於所述插設系統移動支撐梁上並可滑行於所述橫向移動導軌的插設系統；及液壓系統，所述液壓系統含有液壓迴路，所述液壓迴路包括用於驅動所述縱向浮臺作縱向、橫向及豎向升降運動的、及用於驅動所述橫向輔助浮臺作水平橫向移動或豎向升降運動的液壓裝置。
2.根據權利要求1所述的步履移動式插設機，其特徵在於所述浮臺或輔助浮臺是由型鋼焊接圍合成組合框架式箱體單元，並由若干個所述箱體單元續接構成。
3.根據權利要求1所述的步履移動式插設機，其特徵在於所述插設系統包括滑行於所述橫向移動導軌的插設車及安置於插設車上的插設裝置。
4.根據權利要求3所述的步履移動式插設機，其特徵在於所述插設系統還包括用於穩定插設裝置的立架。
5.根據權利要求3所述的步履移動式插設機，其特徵在於所述插設裝置採用液壓式或振動式或靜壓-變速式插設機械。
6.一種大面積超軟弱土地基快速排水固結法，其特徵在於包括以下操作步驟(1)採用如權利要求1 5所述的步履移動式插設機在超軟弱土地基上行走並插設豎向排水系統，所述豎向排水系統為排水板、濾管、盲溝、軟式透水管、袋裝砂井、砂袋等；(2)在泥面上鋪設水平向排水系統，水平排水系統由水平排水管路和抽真空系統組成；(3)將豎向排水系統端頭與水平排水管路連接，將上述水平排水系統埋入泥面0.5 Im地表下；(4)對抽真空系統進行抽真空，待超軟弱土地基表層形成硬殼層後，在泥面鋪設1 3 層密封膜，並在加固區邊界將密封膜埋入泥面以下不小於0. Sm。(5)繼續對抽真空系統進行抽真空至滿足沉降和固結度要求，或進行真空聯合堆載預壓地基處理、真空卸載後強夯處理。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於所述水平排水管路可以選用濾管、盲溝、 軟式透水管等的一種或若干種，管外包一層無紡布。
8.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於所述抽真空系統可選用真空射流泵或潛水泵。
全文摘要
本發明公開了一種步履移動式插設機，包括縱向浮臺、橫向輔助浮臺、浮臺移動支撐梁、插設系統移動支撐梁、插設系統及液壓系統。本發明還公開了採用如上步履移動式插設機在超軟弱土地基上行走並插設豎向排水系統的大面積超軟弱土地基快速排水固結法。與以往的軟基加固法相比，本發明的大面積超軟弱土地基加固法無需淺表層預處理，深層地基處理也無需鋪設排水砂墊層，可以對超軟弱土一次處理到位，可以使施工期縮短，成本降低。特別是無需鋪設砂墊層，不受砂源條件限制，對降低成本、保護環境均有著重要的意義。
文檔編號E02D3/00GK102277866SQ20111011394
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月4日 優先權日2011年5月4日
發明者乜樹強, 馮曉莉, 張功新, 彭超興, 林軍華, 林湧潮, 羅彥, 胡繼業, 董志良, 邱青長, 黃錦雄 申請人:中交四航工程研究院有限公司, 中交第四航務工程局有限公司, 中國港灣工程有限責任公司, 廣州四航巖土技術工程有限公司, 廣州港灣工程質量檢測有限公司