無填料振衝法的製作方法

2023-04-29 00:16:01 1

專利名稱：無填料振衝法的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種對地基進行穩定、加固處理的方法，特別是涉及一種對粉細砂層地基進行處理的無填料振衝法。
背景技術：
目前國內外工程中採用的『無填料振衝法』工藝僅適用於處理粘粒含量小於10％的粗砂地基和中砂地基，不適用於處理飽和疏鬆粉細砂層的地基。查新報告檢索也未發現目前國內外有應用『無填料振衝法』對大面積的粉細砂層地基進行處理的實際例子。相對於有填料振衝法，無填料振衝法具有施工周期短、施工價格低等優點。港口、機場和道路等工程常常需要對大面積淺層軟土質地基進行處理，不能應用無填料振衝法給這些工程帶來了施工困難，增加了巨大的工程投資。

發明內容
本發明的目的是為了克服了現有無填料振衝法處理粉細砂層地基的不足，提供一種廣泛適用於飽和粉細砂層地基處理的無填料振衝法。
為了實現本發明的目的，本發明採用以下技術方案一種無填料振衝法，其特徵在於設定如下振衝施工參數a.振衝深度設定為大於吹填砂標高與地面標高之差，小於吹填砂標高與原狀土標高之差；b.振衝間距設定為2m到3m，振衝孔位按正三角形布置；c.振衝密實電流設定為20A到25A；d.留振時間設定為孔中8s-10s，孔底30s；e.振衝時水壓設定為0KPa-50KPa；f.振衝下降速率設定為0m/min-2m/min，提升速度設定為1m/min-2m/min；g.振衝方式設定為雙振或三振。所述施工參數b振衝間距設定為2.5m。所述施工參數g雙振或三振採用一輛吊車、「人」字形鋼梁、二臺或三臺振衝器組成的振衝群組進行工作。振衝開始前對場地預先進行降水和排水，降水和排水採用明溝和塑料盲溝結合的方法，降水和排水直到地下水位能滿足振衝機械正常移動為止。振衝結束後採用振衝碾壓機對振衝處理後的場地再碾壓二遍，每邊碾壓間隔時間為24小時。
本發明的有益效果是實現了『無填料振衝法』對大面積粉細砂層地基的處理。相對於『有填料振衝法』和其它地基加固處理方法，本發明所述無填料振衝法對粉細砂層地基的處理具有施工簡便，快速有效，節省施工費用的優點。同時本發明所述無填料振衝法可以使地基砂土層堆積更密實，減少地基的沉降，提高砂土表層的承載力，大大提高工程的優質率。
具體實施例方式
下面結合實施例，對本發明進一步詳細描述『無填料振衝法』對地基進行處理時不添加碎石樁等填料，傳統的振衝施工參數不適應粉細砂的工程特性。飽和粉細砂一般在接近初始液化時加密效果最好，當達到完全液化時，由於粉細砂呈流動狀態，顆粒不時連接又不時破壞，粉細砂加密的可能性將大大減小。由於粉細砂顆粒較小，傳統振衝法採用的高壓水流易使粉細砂顆粒形成流沙隨水流溢出或呈完全液化狀態而達不到加固地基的目的。另外傳統振衝法過高的振動頻率一般只能增大粉細砂流態區而無益於粉細砂的處理。由於粉細砂在一定動力載荷下存在有相對密實的穩定狀態，因此如果根據粉細砂的性質改進傳統振衝法施工參數，有可能採用『無填料振衝法』對粉細砂層地基進行成功的加固處理。
實施例1 通過實驗確定了所述無填料振衝法的振衝施工參數1.採用『無填料振衝法』施工前首先對施工區域進行排水，由於進行水力吹填砂後，地下水位較高，因此應對施工場地進行適當的降水和排水。降水和排水可以採用常規方法如排水明溝等，地下水位降排至能滿足振衝機械正常移動為宜，一般應降排地下水位在地面1m左右。另外在振衝施工中及振衝施工結束後也應該做好排水工作防止積水過多。
2.振衝機械設備採用「人「字形鋼梁，一機二吊或三吊，即一輛吊車通過一個「人「字形鋼梁帶二臺或三臺振衝器組成振衝器組工作。
3.設定振衝間距及孔位布置，振衝間距取2.0m-3.0m，孔位呈正三角形布置。如工程對地基承載力要求較高則振衝間距取小值，如工程對地基承載力要求較低則振衝間距取大值。
4.設定適當的振衝深度，振衝深度應根據吹砂前的地面標高和吹砂結束後的砂面標高情況進行控制，原則上使振衝器既能貫入到吹填砂的底部，又避免深入到原狀土中，以防帶出較多泥漿和擾動原狀土層。振衝深度設定為大於吹填砂標高與地面標高之差，小於吹填砂標高與原狀土標高之差。
5.衝孔、成孔，啟動吊機使振衝器在水平振動的同時利用其振動和低水壓的作用，緩慢貫入粉細砂中的預定深度，下降速率設置以1m/min-2m/min，同時觀察振衝器的電流變化，電流最大值不得超過電動機的額定電流。當超過額定電流時必須減慢振衝器下沉速度或者停止振衝器的下沉。由於水力吹填的一般是飽和的粉細砂，因此必須採用低水壓，水壓和水量應儘可能小，以小於50kPa但是不堵塞振衝器進水管為宜。
6.振衝，當振衝器下沉到設計加固深度以上0.3m-0.5m時，需減少衝水。其後繼續使振衝器下沉至設計加固深度以上的0.5m時，在這一深度留振30s左右，然後分段提升0.3m-0.5m振密，每段留振時間在6s-10s直到結束。如中部遇到硬夾層時，應適當擴孔，每深1m，應停5s-10s擴孔，達到設計孔深後，振衝器再往返1次-2次，以便進一步擴孔。
7.留振時間指振衝器在加固地基內某一區段的工作時間。在飽和粉細砂中進行『無填料振衝』時，留振時間設置為8s-10s，過長的留振時間使砂土液化範圍較大無助於對細砂層的加固。
8.密實電流反映砂土地基加固密實程度，與振衝碎石樁的密實電流不同，水力吹填粉細砂『無填料振衝』的密實電流設置為20A-25A。密實電流是反映砂土地基加固密實程度的重要參數，密實電流的大小直接關係著密實程度。
9.檢測效果，可以通過振衝施工中的沉降量、標貫擊數及靜力觸探對振衝加固的效果進行檢測。
實施例2某貨櫃港區道路堆場應用無填料振衝法應用實例。某貨櫃港區道路堆場位於長江新老大堤之間的沙灘地上，灘地標高為-0.1m-1.0m，港區擬建的道路堆場標高為5.5-6.0m。由於場地的原地面標高較低，在上吹填了厚約4.0m-5.5m的粉細砂，吹填砂顆粒均勻，粒徑大於0.0075mm的粉細砂顆粒含量大於85％，含水量高，含泥量一般小於5％。該區域原灘地下地基土層分布自上而下大致分為五層，第一層為粉砂混粉質粘土；第二層為淤泥質粉質粘土夾粉砂；第三層為粉砂；第四層為飽和軟粘土層，灰色，軟塑，局部為淤泥質粘土；第五層為粉質粘土和粉砂互層。由於軟土層和吹填砂層較厚，由吹填砂層本身產生的沉降較大且極不均勻，因此採用『無填料振衝法』對吹填砂層進行加固處理可以節省大量施工時間，節約大量施工費用，同時該施工場地也是檢驗所述無填料振衝法施工參數是否成熟的試驗場。
首先在大施工場地劃定了小面積場地進行無填料共振法處理粉細砂層地基的振衝實驗小面積粉細砂層地基無填料振衝試驗分A和B兩個小區，小區面積均為20m×30m。在A小區進行了無填料振衝法的試驗，在B小區進行了聯合振動碾壓試驗，即對該小區採用無填料振衝法之後再用振衝碾壓機對振衝處理後的場地碾壓二遍，每邊碾壓間隔時間為24小時。B小區又分成兩部分，以場區長邊中點的連線為對稱軸，其中一半振衝深度為5.5m，成樁44孔，振衝結束後無振穩壓二遍。試驗中採用ZCQ-30振衝器，其餘有關試驗參數見表1。
表1 振衝試驗中的試驗參數

振衝對沉降的影響，振衝試驗中沉降觀測成果見表2。
表2 不同振衝工況下的沉降值

由表2可以看出，振衝的沉降主要受振衝深度、振衝間距和振衝方式等因素影響。總的說來，振衝沉降隨振衝深度的增加而增加，隨樁點間距和離開樁點間距的增加而減小，雙點共振和三點共振沉降較單點振動的沉降大。
振衝試驗中的有關靜探和標貫測試結果見表3、表4、表5。
表3 靜力觸探試驗結果對比表(A區)

表4 靜力觸探試驗結果對比表(B區)

表5 標準貫入試驗結果對比表(A和B區)

由表3、表4、表5體現所述無填料振衝法對粉細砂層地基處理的效果。所述無填料振衝對地面下4m左右的吹填砂粉細砂層能起到加固作用，效果明顯。而且無填料振衝聯合振動碾壓法使淺層4m左右的吹填砂由加固前的疏散狀態變成加固後的中密狀態。雙振及三振的無填料振衝工藝對吹填砂的加固效果好於單振振衝工藝，小間距振衝的加固效果優於大間距振衝效果。振衝間距越小，加固效果越好。
無填料振衝法對所述貨櫃港區道路堆場大面積粉細砂層地基處理的實際應用。降水及排水採用明溝和塑料盲溝結合的方法整個施工區域布置五條明溝；明溝底標高+3.5m，底寬1.5m，採用竹笆和編織布護坡；五條明溝貫通，明溝水先通過設在臨時道路下的涵管，然後通過外排水門外排；在施工區域布置垂直於明溝的塑料盲溝，盲溝埋深起始點或中點標高1.0m，盲溝出水口標高-1.3m，盲溝間距15m，每條支線採用1根塑料盲溝材。無填料振衝法的施工參數大面積施工前劃分整個施工區域為五大區域，分別標示為C-1區、C-2區、C-3區、C-4區、C-J區，每個大區再劃分為20m×40m的小塊。振衝深度應根據吹砂前的地面標高圖和吹砂結束時的砂面標高情況進行控制，應使振衝器既能貫入到吹填砂的底部，又避免深入到原狀土中，以防帶出較多泥漿和擾動下臥原狀土層。振衝間距及孔位布置設定，振衝間距2.5m，孔位呈正三角形布置。振衝設備，採用兩點線性共振法進行施工，採用「人』字鋼梁一機二吊，即一輛吊車二個ZCQ-30振衝器組成振衝群組進行工作。其它振衝參數為，水壓小於50kPa，下沉速率小於2m/min；提升速度控制在1m/min-2m/min，上拔間距控制在0.3m-0.5m，留振時間為8s-10s，孔底留振時間為30s，密實電流20A-25A。施工效率，所述大面積粉細砂層地基處理工程於2001年1月22日開工，至2001年4月22日竣工，總工期91個日曆日，實際加固面積39.5萬平方米。工程量見表6。
表6 振衝工程量統計表

無填料振衝法對所述貨櫃港區道路堆場大面積粉細砂層地基處理的加固效果，可以從振衝對沉降的影響判斷。沉降觀測成果見表7。
表7 振衝施工沉降觀測成果

每個小區在無填料振衝施工結束後7-14天後，由施工單位首先採用靜力觸探、標貫自檢，對自檢合格小區由監理隨機定位，檢測組平行抽檢，檢測結果均達到國家工程標準和設計要求。本發明所述無填料振衝法在技術措施和工藝參數方面與國內外目前其它存在的加固方案相比在技術上更加先進，工藝參數更合理，具有良好的社會和經濟效益，可供有關軟基加固規範參考。
權利要求
1.一種無填料振衝法，其特徵在於設定如下振衝施工參數a.振衝深度設定為大於吹填砂標高與地面標高之差，小於吹填砂標高與原狀土標高之差；b.振衝間距設定為2m-3m，振衝孔位按正三角形布置；c.振衝密實電流設定為20A-25A；d.留振時間設定為孔中8s-10s，孔底30s；e.振衝時水壓設定為0KPa-50KPa；f.振衝下降速率設定為0m/min-2m/min，提升速度設定為1m/min-2m/min；g.振衝方式設定為雙振或三振。
2.根據權利要求1所述的無填料振衝法，其特徵在於所述施工參數b振衝間距設定為2.5m。
3.根據權利要求1所述的無填料振衝法，其特徵在於所述施工參數g雙振或三振採用一輛吊車、「人」字形鋼梁、二臺或三臺振衝器組成的振衝群組進行工作。
4.根據權利要求1所述的無填料振衝法，其特徵在于振衝開始前對場地預先進行降水和排水，降水和排水採用明溝和塑料盲溝結合的方法，降水和排水直到地下水位能滿足振衝機械正常移動為止。
5.根據權利要求1所述的無填料振衝法，其特徵在于振衝結束後採用振衝碾壓機對振衝處理後的場地再碾壓二遍，每邊碾壓間隔時間為24小時。
全文摘要
一種無填料振衝法，其特徵在於設定如下振衝施工參數a.振衝深度設定為大於吹填砂標高與地面標高之差，小於吹填砂標高與原狀土標高之差；b.振衝間距設定為2m－3m，振衝孔位按正三角形布置；c.振衝密實電流設定為20A－25A；d.留振時間設定為孔中8s－10s，孔底30s；e.振衝時水壓設定為0KPa－50KPa；f.振衝下降速率設定為0m/min－2m/min，提升速度設定為1m/min－2m/min；g.振衝方式設定為雙振或三振。所述無填料振衝法處理粉細砂層地基具有施工簡便，快速有效，節省施工費用的優點並且加固效果十分好。
文檔編號E02D3/046GK1566538SQ0311507
公開日2005年1月19日 申請日期2003年1月23日 優先權日2003年1月23日
發明者包起帆, 鄧筱鵬, 肖勇, 周健, 吳劍, 黃茂松, 賈敏才, 張志平 申請人:上海國際港務(集團)有限公司