有水激振施工方法及其設備的製作方法
2023-05-12 20:58:51 2
專利名稱：有水激振施工方法及其設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及修建道路的施工方法及其設備，特別涉及修建橋、涵的路基過渡段施工方法及其設備。
背景技術：
橋、涵路基過渡段，是指位於橋梁兩端、涵洞兩側30-50米的路段，臺後、涵側是指包括在橋、涵路基過渡內的位於橋梁兩端、涵洞兩側10-15米的路段。目前，採用分層填築碾壓的施工方法構築路基過渡段。所述分層填築碾壓，即填一層築路材料用工程機械，如碾壓機去壓實，再填一層，再壓實。但在實際施工中，在構築物周圍，大型機械設備無法使用，而小型機具設備即使在改良填料和減小填築分層厚度和提高壓實質量標準的情況下仍然無法達到規範要求的壓實效果。路基是柔性的，橋涵構築物是剛性的，隨著時間的延續和環境的變化及路而承載的作用，路基會因繼續密實而沉降，但構築物一般有基礎而極少沉降，這樣就出現了不均勻沉降，產生了「橋頭跳車」的現象，即影響行車速度和駕車的舒適度甚至危及行車安全，其衝擊力對路基、路面及構築物均造成不同程度的損害，同時增加了大修、維護費用。近年來隨著高速鐵路、高速公路的建設和鐵路提速改造的大規模展開，路基過渡段的施工成為亟待解決的難題，而現有的解決辦法一直是在提高填料的性能方面下工夫，但因各工點的施工環境和條件各異，用現有分層填築碾壓的施工方法進行施工，工藝複雜，適應性差，工期長，效率低，密實度不均勻，其質量難以達到設計和規範要求。在這樣的情況下，工程界人士紛紛研究新的路基過渡段施工方法，以解決現有施工方法引起的路基過渡段密實度不均勻、局部密實度不夠及沉降量較大的問題。
發明內容
本發明所要解決的技術問題就是為了克服上述不足之處而提供一種有水激振施工方法及其設備，在臺後或涵側修整出填築段，用有水激振密實的方法激振密實築路料，本方法簡單易行，速度快，質量好，沉降量小；激振器由豎向構件和與之相連接的橫向構件組成，結構簡單，激振密實效果好。
本發明所採用的技術方案如下所述。
有水激振施工方法及其設備，用非排水固結法處理路基過渡段的基底，並在此基底上築建路基過渡段，其特徵在於有水激振施工方法包括以下步驟(1)、修整橋、涵路基過渡段的臺後或涵側填築段，即在按現有施工方法已築好的路基過渡段上修整臺後或涵側填築段，該段與路基過渡段的交界面為斜面，斜面與路基基底的夾角為30°-45°，該段的起點為已構築好的橋涵構築物，該段路基基底長度為10-15米，寬度與路基過渡段相等，深度為從路基的頂面到基底；(2)、開設循環注水系統，即在路基過渡段基底上開設排水盲溝和在路基外側開設集水池，集水池中設有循環水泵，排水盲溝包括縱向排水盲溝和與之交叉相連通的帶坡度的橫向排水盲溝，橫向排水盲溝與集水池相連通，橫向排水盲溝的底面向集水池傾斜；(3)、在臺後或涵側填築段的斜面上鋪設一層土工布，在土工布上鋪設鋼絲感應網；(4)、向臺後或涵側填築段分層填充築路料，，先填充第一層，即用級配碎石或級配砂填充到填築段，每層厚度模數為5-8米，填完1個模數厚度的築路料後，平整該層再測標高，標高數如為X；(5)、有水激振密實築路料，A首先密實第一填充層，用有水激振密實方法密實，向填充層注水並覆蓋填充層頂面，在挖掘機或吊車上安裝功率為35-90千瓦的振動錘，在振動錘上安裝激振器，先進行第一填充層的第一次激振施工，激振器首先插入填充層的第一個激振點，邊振動邊插入邊注水，插入速度為0.1-0.25米/秒，插入深度為分層厚度，但在填築段的斜面處的插入深度由裝在激振器下端的深度感應器和鋪在斜面上的鋼絲感應網相互感應控制，離鋼絲感應網20釐米時，激振器停止插入，激振器插入到位後，然後回拔，邊振動邊回拔邊注水，回拔速度為0.05-0.15米/秒，回拔後再插入第二個振激點，每個激振點的中心距為0.5-3米，距邊界的距離為0.5-0.75米，如此反覆循環，直到激振完第一填充層的每個激振點，再測標高，標高數為Y1，激振前後的標高差即為激振前後的沉降量，計算式為X-Y1＝Z1，Z1小於或等於5毫米時，本層密實達到要求，即可結束本層激振施工，若大於5毫米，則進行同一層第二次激振施工，但激振點的位置與第一次激振施工的激振點錯開，即分布在第一次激振點的中央位置，第二次激振完畢後再測標高，標高數為Y2，計算沉降量Y1-Y2＝Z2，當Z1與Z2之差小於或等於5毫米時，則可結束本層激振施工，若大於5毫米，則要進行第三次激振，直到當次激振施工後的沉降量與上次比，小於或等於5毫米時為止，然後平整表面，用16-30噸壓路機碾壓一次；B激振密實第一填充層後，填充第二層，用同樣方法密實第二層；C重複上述步驟，直到路基過度段頂面。
所述填築段路基基底長度為14米，該段與路基過渡段的交界面為斜面，斜面與路基基底的夾角為45°。
所述激振器插入築路料的插入速度為0.2米/秒，回拔速度為0.1米/秒。
所述振激點的橫向和縱向中心距均為2米，點與邊界的距離為0.6米。
有水激振施工方法及其設備，包括安裝在挖掘機或吊車上的振動錘，在振動錘上安裝有激振器，所述激振器包括豎向構件和與之連接的可使豎向振動力轉換為橫向振動力的橫向構件，激振器的上部設有注水管，激振器的下端設有深度感應器。
所述激振器的豎向構件為槽鋼，左、右各一條，用鋼板A連接，槽鋼的翼緣板外側連接有橫向構件角鋼A或鋼筋條或鉚釘，槽鋼的腹板上連接有橫向構件角鋼B或鋼筋條或鉚釘。
所述激振器的豎向構件為鋼管，鋼管的外圓柱面上連接有橫向構件角鋼C或鋼筋條或鉚釘。
所述激進器的豎向構件為工字鋼，左、右各一條，用鋼板B連接，工字鋼的翼緣板外側連接有橫向構件角鋼D或鋼筋條或鉚釘，工字鋼的腹板上連接有橫向構件角鋼E或鋼筋條或鉚釘。
所述激振器的豎向構件為鋼棒，鋼棒的下端為錐形，鋼棒的外圓柱面上開設有環形槽。
本發明的優點在於1、本發明施工方法簡單易行，速度快，工期短，縮短施工時間60-80％，適應性廣。現有的路基過渡段施工方法需要分層填築碾壓，一般分層厚度方每30釐米一層，每層都需要經過填料-平整-碾壓-檢測密實度4個工序。以5米高路基為例，一般需要分17層，就需要17個工序循環，共68個工序，施工中要用大型碾壓設備；而採用本發明方法施工只需要填料-平整-測標高-有水激振-測標高-靜壓6個工序1個循環，一般1個循環即可達到要求，若第一個循環未達到要求，則進行第二次有水激振；本施工方法無須採用大型碾壓設備，只要有能停放挖掘機或吊車的地方就行，對施工的周圍環境無特殊要求，因此可以適應各種環境的施工，適應性廣。
2、用本發明施工方法修築的路基過渡段密實度均勻，密實度高，孔隙率低，質量好。現有的分層填築碾壓施工方法，築路料的孔隙率為18-28％，本發明為14％，現有的分層填築碾壓施工方法，路基過渡段的中央處和邊界處的密實度不均勻，由於要採用大型碾壓機，路基的邊緣及與橋涵構築物的接頭處碾壓機難以到達，故路基的中央處密實度高，築路料孔隙率可達18-20％，而邊界處填料孔隙率大於28％，由於路基過渡段中央處和邊界處密實度不均勻，在其後的沉降量也不均勻，勢必造成對路面的破損和破壞。而本發明採用有水激振密實施工方法，激振點可人為布置，有水激振，激振器插入又拔出，激振築路料液化自流動密實，故密實度均勻，密實度好，築路料孔隙率小於14％。
3、用本發明施工方法修築的路基過渡段，沉降量少，減少了路基的大修次數和費用，提高了路橋的使用率，有較大的社會經濟效率。用本發明施工方法修築的路基過渡段的工後沉降量為路基高的0.5‰以內，而現有施工方法修築的路基過渡段的工後沉降量為路基高的2.5‰以上，相差5倍。路基沉降，路面破損，必須封路大修，既費資金，又影響車輛行使，造成較大的社會經濟損失。
4、本發明施工方法設置有循環注水系統，可大大節約用水，即邊激振邊注水，注入築路料中的水流入排水盲溝後再流入集水池，又通過集水池中的循環水泵將水引入激振器的注水管，實行邊激振邊注水施工，循環用水，節約資源。
5、本發明有水激振施工方法及其設備，不僅適用於橋、涵路基過渡段的施工，也適用於大型工程機械難以到達的地方的道路的施工。
6、本發明施工方法的專用設備激進器，結構簡單，製造容易，成本低，使用方便，效果好。
圖1為路基過渡段縱向斷面圖；圖2為路基過渡段基底排水盲溝及集水池布置圖；圖3為A型激振器主視圖；圖4為圖3的右視圖；圖5為圖3的俯視圖；圖6為B型激振器主視圖；圖7為圖6的右視圖；圖8為圖6的俯視圖；圖9為C型激振器主視圖；圖10為9的俯視圖；圖11為D型激振器主視圖；圖12為E型激振器主視圖；圖13為圖12的俯視圖；圖14為F型激振器主視圖；圖15為圖14的俯視圖；圖16為激振點布置圖。
具體實施例方式
結合附圖和實施例對發明作進一步的說明。
參看圖1、圖2，圖中的編號(標號)分別為構築物11為橋梁或涵洞的構築物，編號16和編號18共為橋或涵洞的路基過渡段，其中編號16為橋、涵路基過渡段的臺後或涵側段，編號13為路基基底，編號15為土工布，編號19為鋼絲感應網，編號17為排水盲溝，編號14為集水池。
有水激振施工方法及其設備，用非排水固結法處理路基過渡段的基底，並在此基底上築建路基過渡段，有水激振施工方法包括以下步驟(1)、修整橋、涵路基過渡段的臺後或涵側填築段，即在按現有施工方法已築好的路基過渡段上修整臺後或涵側填築段，該段與路基過渡段的交界面為斜面，斜面與路基基底的夾角為45°，還有其他實施例，分別為30°、35°、40°。該段的起點為已構築好的橋、涵構築物，該段路基基底長度為14米，還有其他實施例，分別為11米，13米。寬度與路基過渡段相等。深度為從路基的頂面到基底。
(2)、開設循環注水系統，即在路基過渡段基底上開設排水盲溝和在路基外側開設集水池14，集水池中設有循環水泵，排水盲溝包括縱向排水盲溝和與之交叉相連通的帶坡度的橫向排水盲溝，橫向排水盲溝與集水池相連通，橫向排水盲溝的底面向集水池傾斜，坡度為5％，還有其他實施例，分別為2％，4％。排水溝的寬度為0.4米，深0.4米；另一實施例寬度為0.5米，深0.5米。集水池的容積為80立方米。
(3)、在臺後或涵側填築段的斜面上鋪設一層土工布15，在土工布上鋪設鋼絲感應網19。
(4)、向臺後或涵側填築段分層填充築路料，，先填充第一層，即用I級級配碎石填充到填築段，也可以用II級或III級級配碎石或級配砂填充；每層厚度模數為5米，還有其他實施例，分別為6米、7米。填完1個模數厚度的築路料後，平整該層再測標高，標高數如為X；(5)、有水激振密實築路料，A首先密實第一填充層，用有水激振密實方法密實，向填充層注水並覆蓋填充層頂面，在挖掘機或吊車上安裝功率為65千瓦的振動錘，在振動錘上安裝激振器，先進行第一填充層的第一次激振施工，激振器首先插入填充層的第一個激振點，邊振動邊插入邊注水，插入速度為0.2米/秒，還有其他實施例，為0.15米/秒、0.25米/秒。插入深度為分層厚度，但在填築段的斜面處的插入深度由裝在激振器下端的深度感應器和鋪在斜面上的鋼絲感應網相互感應控制，離鋼絲感應網20釐米時，激振器停止插入，激振器插入到位後，然後回拔，邊振動邊回拔邊注水，回拔速度為0.1米/秒，還有其他實施例，為0.08米/秒，0.12米秒。回拔後再插入第二個振激點。每個激振點的中心距為2米，還有其他實施例為1米，1.5米，2.5米。激振點距邊界的距離為0.6米，還有其他實施例，為0.5米，0.7米。如此反覆循環，直到激振完第一填充層的每個激振點，再測標高，標高數為Y1，激振前後的標高差即為激振前後的沉降量，計算式為X-Y1＝Z1，Z1小於或等於5毫米時，本層密實達到要求，即可結束本層激振施工。若大於5毫米，則進行同一層的第二次激振施工，但激振點的位置與第一次激振施工的激振點錯開，即分布在第一次激振點的中央位置，第二次激振完畢後再測標高，標高數為Y2，計算沉降量Y1-Y2＝Z2，當Z1與Z2之差小於或等於5毫米時，則可結束本層激振施工，若大於5毫米，則要進行第三次激振，直到當次激振施工後的沉降量與上次比，小於或等於5毫米時為止，然後平整表面，用20噸壓路機碾壓一次；B激振密實第一填充層後，填充第二層，用同樣方法密實第二層；C重複上述步驟，直到路基過度段頂面。
本發明有水激振施工方法採用的設備，包括安裝在挖掘機或吊車上的振動錘，在振動錘上安裝有激振器，所述激振器包括豎向構件和與之連接的可使豎向振動力轉換為橫向推動力的橫向構件，激振器的上部設有注水管，邊激振邊注水，激振器的下端設有深度感應器。
參看圖3至圖5，為A型激振器，激振器的豎向構件為槽鋼21，左、右各一條，用鋼板A22連接，槽鋼的翼緣板外側連接有橫向構件角鋼A24，槽鋼的腹板上連接有橫向構件角鋼B23。槽鋼的上端設有注水管A25，下端設有深度感應器A26。
參看圖9至圖10，為C型激振器，激振器的豎向構件為鋼管41，鋼管的外圓柱面上連接有橫向構件角鋼C42。鋼管的上端設有注水管C43，下端設有深度感應器C44。
參看圖6至圖9，為B型激振器，激進器的豎向構件為工字鋼31，左、右各一條，用鋼板B32連接，工字鋼的翼緣板外側連接有橫向構件角鋼D34，工字鋼的腹板上連接有橫向構件角鋼E33。工字鋼的上端設有注水管B35，下端設有深度感應器B36。
參看圖11，為D型激振器，激振器的豎向構件為鋼棒52，鋼棒的下端為錐形，鋼棒的圓柱面上開設有環形槽55。鋼棒的上端設有注水管D53，下端設有深度感應器D54。
參看圖12、圖13，為E型激振器，激振器的豎向構件為鋼棒62，鋼棒的下端為錐形，鋼棒的圓柱面上焊接有橫向構件鋼筋條65。鋼棒的上端設有注水管E63，下端設有深度感應器E64。
參看圖14、圖15，為F型激振器，激振器的豎向構件為鋼棒72，鋼棒的下端為錐形，鋼棒的圓柱面上焊接有橫向構件鉚釘75。所述鉚釘，是去掉杆部的鉚釘，將頭部焊在鋼棒上。鋼棒的上端設有注水管F73，下端設有深度感應器F74。
參看圖16，為激振點布置圖。編號81表示的點為第一次激振密實施工的激振點，當第一次激振密實達到要求後就可結束本層的激振密實施工。若第一次激振密實未達到要求，則要進行同一層的第二次激振密實施工，編號82表示的點為第二次激振密實施工的激振點。
權利要求
1.一種有水激振施工方法及其設備，用非排水固結法處理路基過渡段的基底，並在此基底上築建路基過渡段，其特徵在於有水激振施工方法包括以下步驟(1)、修整橋、涵路基過渡段的臺後或涵側填築段，即在按現有施工方法已築好的路基過渡段上修整臺後或涵側填築段，該段與路基過渡段的交界面為斜面，斜面與路基基底的夾角為30°-45°，該段的起點為已構築好的橋涵構築物，該段路基基底長度為10-15米，寬度與路基過渡段相等，深度為從路基的頂面到基底；(2)、開設循環注水系統，即在路基過渡段基底上開設排水盲溝和在路基外側開設集水池(14)，集水池中設有循環水泵，排水盲溝包括縱向排水盲溝和與之交叉相連通的帶坡度的橫向排水盲溝，橫向排水盲溝與集水池相連通，橫向排水盲溝的底面向集水池傾斜；(3)、在臺後或涵側填築段的斜面上鋪設一層土工布(15)，在土工布上鋪設鋼絲感應網(19)；(4)、向臺後或涵側填築段分層填充築路料，先填充第一層，即用級配碎石或級配砂填充到填築段，每層厚度模數為5-8米，填完1個模數厚度的築路料後，平整該層再測標高，標高數如為X；(5)、有水激振密實築路料，A首先密實第一填充層，用有水激振密實方法密實，向填充層注水並覆蓋填充層頂面，在挖掘機或吊車上安裝功率為35-90千瓦的振動錘，在振動錘上安裝激振器，先進行第一填充層的第一次激振施工，激振器首先插入填充層的第一個激振點，邊振動邊插入邊注水，插入速度為0.1-0.25米/秒，插入深度為分層厚度，但在填築段的斜面處的插入深度由裝在激振器下端的深度感應器和鋪在斜面上的鋼絲感應網相互感應控制，離鋼絲感應網20釐米時，激振器停止插入，激振器插入到位後，然後回拔，邊振動邊回拔邊注水，回拔速度為0.05-0.15米/秒，回拔後再插入第二個振激點，每個激振點的中心距為0.5-3米，距邊界的距離為0.5-0.75米，如此反覆循環，直到激振完第一填充層的每個激振點，再測標高，標高數為Y1，激振前後的標高差即為激振前後的沉降量，計算式為X-Y1＝Z1，Z1小於或等於5毫米時，本層密實達到要求，即可結束本層激振施工，若大於5毫米，則進行同一層的第二次激振施工，但激振點的位置與第一次激振施工的激振點錯開，即分布在第一次激振點的中央位置，第二次激振完畢後再測標高，標高數為Y2，計算沉降量Y1-Y2＝Z2，當Z1與Z2之差小於或等於5毫米時，則可結束本層激振施工，若大於5毫米，則要進行第三次激振，直到當次激振施工後的沉降量與上次比，小於或等於5毫米時為止，然後平整表面，用16-30噸壓路機碾壓一次；B激振密實第一填充層後，填充第二層，用同樣方法密實第二層C重複上述步驟，直到路基過度段頂面。
2.根據權利要求1所述的有水激振施工方法及其設備，其特徵在於填築段路基基底長度為14米，該段與路基過渡段的交界面為斜面，斜面與路基基底的夾角為45°。
3.根據權利要求1所述的有水激振密度施工方法及其設備，其特徵在於所述激振器插入築路料的插入速度為0.2米/秒，回拔速度為0.1米/秒。
4.根據權利要求1所述的有水激振施工方法及其設備，其特徵在於所述振激點的橫向和縱向中心距均為2米，點與邊界的距離為0.6米。
5.一種有水激振施工方法及其設備，包括安裝在挖掘機或吊車上的振動錘，其特徵在於在振動錘上安裝有激振器，所述激振器包括豎向構件和與之連接的橫向構件，激振器的上部設有注水管，激振器的下端設有深度感應器。
6.根據權利要求5所述的有水激振施工方法及其設備，其特徵在於所述激振器的豎向構件為槽鋼(21)，左、右各一條，用鋼板A(22)連接，槽鋼的翼緣板外側連接有橫向構件角鋼A(24)或鋼筋條或鉚釘，槽鋼的腹板上連接有橫向構件角鋼B(23)或鋼筋條或鉚釘。
7.根據權利要求5所述的有水激振施工方法及其設備，其特徵在於所述激振器的豎向構件為鋼管(41)，鋼管的外圓柱面上連接有橫向構件角鋼C(42)或鋼筋條或鉚釘。
8.根據權利要求5所述的有水激振施工方法及其設備，其特徵在於所述激進器的豎向構件為工字鋼(31)，左、右各一條，用鋼板B(32)連接，工字鋼的翼緣板外側連接有橫向構件角鋼D(34)或鋼筋條或鉚釘，工字鋼的腹板上連接有橫向構件角鋼E(33)或鋼筋條或鉚釘。
9.根據權利要求5所述的有水激振施工方法及其設備，其特徵在於所述激振器的豎向構件為鋼棒(52)，鋼棒的下端為錐形，鋼棒的圓柱面上開設有環形槽(55)。
10.根據權利要求5所述的有水激振施工方法及其設備，基特徵在於所述激振器的豎向構件為鋼棒，鋼棒的下端為錐形，鋼棒的圓柱面上連接有橫向構件鋼筋條(65)或鉚釘(73)。
全文摘要
本發明有水激振施工方法及其設備，涉及修建道路的施工方法及其設備，特別涉及橋涵的路基過渡段施工方法及其設備。本方法的步驟為修整臺後或涵側填築段，開設循環注水系統，在填築段的斜面上鋪設上工布和鋼絲感應網，向填築段填充築路料，有水激振密實築路料，再用壓路機碾壓。本方法所採用的設備為安裝在振動錘上的激振器，激振器包括有豎向構件和與之連接的橫向構件，其上端連接有注水管。本發明的優點在於施工速度快，比現有施工方法節省工時60～80％，方法簡單易行，施工質量好，築路料密實度均勻，孔隙率低，路基沉降量低，為現有施工方法的1/5，循環用水，節約資源，激振器結構簡單，使用方便，效果好。
文檔編號E02D3/00GK1970886SQ20061012380
公開日2007年5月30日 申請日期2006年11月28日 優先權日2006年11月28日
發明者惠中華 申請人:惠中華