CN103321203A - 锥形夯锤强力冲扩桩法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑工程技术领域，具体而言，涉及锥形夯锤强力冲扩桩法。该方法包括以下具体步骤：使用锥形夯锤冲击预处理地基并形成填充孔道；填充孔道达到预处理深度后，使用加固材料填充该填充孔道；使用锥形夯锤多次冲击、夯扩填充孔道内的加固材料，使加固材料不断向填充孔道的侧面和底部挤密；循环多次添加加固材料，使用锥形夯锤多次冲击至夯实加固材料达到地基表层。本发明提供的锥形夯锤强力冲扩桩法，通过夯扩回填材料形成的加固材料桩与桩之间的土，具有多次挤密、承载力高、地基变形小的特点。且简单易行，夯实地基效率高，特别适用于杂填土、素填土、湿陷性黄土、砂土、软弱地基，解决常规地基处理方法不能解决和不易解决的问题。

Description

锥形夯锤强力冲扩桩法
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，具体而言，涉及锥形夯锤强力冲扩桩法。
背景技术
工程建设中经常遇到杂填、素填土地基、湿陷性黄土、砂土及软弱地基，常规处理方法主要有换填、垫层和桩基等。
存在的问题：对于杂填、素填土地基，由于回填较大粒径混凝土结构或石块，桩基存在造孔困难或无法造孔等原因无法施工，且成桩后回填土并未固结，对上部主体结构抗震不利。在湿陷性黄土及软弱地基处理中，常规挤密桩存在桩数多、缩颈、处理后承载力偏低、湿陷性消除不理想等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供锥形夯锤强力冲扩桩法，以解决上述问题。
在本发明的实施例中提供的锥形夯锤强力冲扩桩法，包括以下具体步骤：
使用锥形夯锤冲击预处理地基并形成填充孔道；
所述填充孔道达到预处理深度后，使用加固材料填充所述填充孔道；
使用所述锥形夯锤多次冲击、夯扩所述填充孔道内的所述加固材料，使所述加固材料不断向所述填充孔道的侧面和底部挤密；
循环多次添加所述加固材料，使用所述锥形夯锤多次冲击至夯实所述加固材料达到地基表层。
本发明提供的锥形夯锤强力冲扩桩法，使用锥形夯锤冲击预处理地基并形成填充孔道，所述填充孔道达到预处理深度后，使用加固材料填充所述填充孔道；填充之后将加固材料进行夯实，具体是将锥形夯锤提升一定高度后释放，使所述锥形夯锤做自由落体或近似自由落体运动，冲击并夯扩填充在其中的加固材料，使加固材料不断向填充孔道的侧面和底部挤密，循环多次添加加固材料并对其进行夯扩，直至加固材料达到地基表层，最终形成一个较高强度的加固材料桩。通过夯扩回填材料形成的加固材料桩与桩之间的土，具有多次挤密、承载力高、地基变形小的特点。该方法简单易行，夯实地基效率高，特别适用于杂填土、素填土、湿陷性黄土、砂土、软弱地基，解决常规地基处理方法不能解决和不易解决的问题。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的锥形夯锤强力冲扩桩法的流程示意图；
图2为本发明实施例2提供的锥形夯锤强力冲扩桩法的流程示意图；
图3为本发明提供的设备的结构示意图；
图4为本发明提供的设备的俯视图；
1.吊环，2.锤体，3.切割齿，4.锥形锤头。
具体实施方式
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例1：
锥形夯锤强力冲扩桩法，如图1所示，包括以下具体步骤：
101.使用锥形夯锤冲击预处理地基并形成填充孔道；
102.填充孔道达到预处理深度后，使用加固材料填充该填充孔道；
103.使用锥形夯锤多次冲击、夯扩填充孔道内的加固材料，使加固材料不断向填充孔道的侧面和底部挤密；
104.循环多次添加加固材料，使用锥形夯锤多次冲击至夯实加固材料达到地基表层。
本发明提供的锥形夯锤强力冲扩桩法，使用锥形夯锤冲击预处理地基并形成填充孔道，所述填充孔道达到预处理深度后，使用加固材料填充所述填充孔道；填充之后将加固材料进行夯实，具体是将锥形夯锤提升一定高度后释放，使所述锥形夯锤做自由落体或近似自由落体运动，冲击并夯扩填充在其中的加固材料，使加固材料不断向填充孔道的侧面和底部挤密，循环多次添加加固材料并对其进行夯扩，直至加固材料达到地基表层，最终形成一个较高强度的加固材料桩。通过夯扩回填材料形成的加固材料桩与桩之间的土，具有多次挤密、承载力高、地基变形小的特点。该方法简单易行，夯实地基效率高，特别适用于杂填土、素填土、湿陷性黄土、砂土、软弱地基，解决常规地基处理方法不能解决和不易解决的问题。
所述加固材料可以为无机固体材料或者可以为活性混合材料。
本发明的加固材料选取要求较低，以土治土，造价低廉，甚至现场废弃无机土都可使用。地基处理要求较高的地基，回填材料可按比例添加活性成分。
实施例2：
锥形夯锤强力冲扩桩法，如图2所示，包括以下具体步骤：
201.将锥形夯锤提升一定高度后释放，使锥形夯锤做自由落体或近似自由落体运动，冲击预处理地基形成锥形的填充孔道；
202.填充孔道达到预处理深度后，使用地基材料回填该填充孔道；
203.使用锥形夯锤多次冲击填充孔道内的地基材料，并夯扩填充在其中的地基材料，使地基材料不断向填充孔道的侧面和底部挤密；
204.循环多次添加地基材料并将其夯扩加固，直至地基材料达到地基表层。
本实施例提供的锥形夯锤强力冲扩桩法中，将锥形夯锤提升一定高度后释放，使所述锥形夯锤做自由落体或近似自由落体运动，使锥形夯锤在预处理地基上冲击出填充孔道，所述填充孔道达到预处理深度后，使用地基材料填充所述填充孔道；填充之后使用锥形夯锤多次冲击填充孔道内的地基材料，并对其进行夯扩，使地基材料不断向填充孔道的侧面和底部挤密；循环多次添加地基材料并进行夯扩，直至达到地基表层，最终形成一个较高强度的地基材料桩。
通过直接使用地基材料进行回填，不仅降低成本，而且能够缩短调度加固材料的工期，加快施工进程。
通过夯扩回填材料形成的加固材料桩与桩之间的土，具有多次挤密、承载力高、地基变形小的特点。该方法简单易行，夯实地基效率高，特别适用于杂填土、素填土、湿陷性黄土、砂土、软弱地基，解决常规地基处理方法不能解决和不易解决的问题。
所述地基材料可以为无机固体材料或者可以为活性混合材料。
本发明的加固材料选取要求较低，以土治土，造价低廉，甚至现场废弃无机土都可使用。地基处理要求较高的地基，回填材料可按比例添加活性成分。
其中，如图3和图4所示，所述锥形夯锤包括：锥形锤头、锤体、吊环和切割齿；
所述锥形锤头设在所述锤体的一端，所述吊环设在所述锤体的另一端；所述锥形锤头的轴线、所述锤体的轴线和所述吊环的轴线共线。所述切割齿设在所述锥形锤头的外壁上；
所述切割齿的长度所在的方向和所述锥形锤头的高度所在的方向一致。
本实施例提供的设备，在下落时锥形锤头的尖端部位对地基和填充的加固材料的冲击力更强，挤密效果更好，对填料夯实的更加密实。和锥形锤头连接设有锤体，该锤体能够加大锥形锤头的冲击力。在锥形夯锤冲击地基时，锥形锤头部分还能够将地基中回填大直径的混凝土、石块等击碎，挤向桩间，达到固结松散填土、提高承载力和消除地基湿陷性的作用。
同时，所述锥形夯锤可以设置为所述锥形锤头的横截面为圆形，也可以设置为所述锥形锤头的横截面为多边形。
为了提高锥形夯锤在夯扩加固材料的效率，还可以在所述锥形夯锤的锥形锤头的外壁上设置切割齿。所述切割齿的长度所在的方向和所述锥形锤头的高度所在的方向一致。在锥形锤头向下冲击地基时，锥形锤头外壁上的切割齿能够将地基中质地较软，不易被冲击破碎的物质直接切碎，使得地基中的物质更加紧密的被填充进地基中。
为了提高切割齿的切割效率，可以设置多个所述切割齿包括，多个所述切割齿均匀分布在所述锥形锤头的外壁上。
所述吊环和所述锤体可以固定连接，也可以活动连接，为了提高施工的安全性，可以设置所述锤体与所述吊环固定连接。
实验例1：
施工背景：
某工程地基，根据地质勘察报告，天然地基10m深度范围，均为开山碎石和砂土回填，结构疏松，稳定性差，地基承载力仅有160Kpa，局部呈饱和状态。根据现场重型动力触探测试，局部实测击数只有2-3击，属欠固结的非稳定性地基，不能满足上部结构荷载和变形要求，必须进行地基处理。
本工程地基的原始回填极不均匀，有开山毛石、碎石回填，粒径20-50cm，有砂石、砂土回填，局部为饱和土回填，差异性较大。通过工程试桩，确定合理施工工艺后施工，由于总夯击能量相同，土层越软弱，成桩桩径越大。
最初处理计划：
本工程原设计钻孔灌注桩，由于处理深度大，基岩坚硬，施工难度大，效率低，工程造价3000万，工期预计90-120天。因无法满足业主工期要求，后采用锥形锤强力冲扩桩法处理该地基，按照等边三角形布桩2733根，填料选取现场废弃土和开山碎石混合料。
施工条件：
实际施工：采用2台履带式起重机和2个专用锥形夯锤进行施工。
专用锥形夯锤锤径1.1m，高度3.2m，重量10吨。起吊并释放专用锥形夯锤，冲击地基形成孔道，达到预定深度后分次定量填入废弃土和开山碎石混合的加固材料，反复夯击至密实状态并对松散地基土进行二次夯扩挤密，循环填料和夯扩过程直至达到地基表层，完成锥形锤强力冲扩桩的施工。
施工效果：
选用本发明提供的锥形夯锤以及锥形锤强力冲扩桩法处理该地基约20000m2。
饱和土回填地基通过夯锤冲击护壁造孔，填入碎石夯扩置换软土。地基处理完成后实测桩径在1.6-1.95m。根据各子项功能的不同，处理后复合地基承载力特征值250Kpa-400Kpa不等。施工工期70天完成冲扩桩2733根，工程造价1400万，消纳现场废弃土和毛、碎石47000m3。不但为业主节约大量资金，缩短施工工期，还避免大量弃土外运。地基处理检测共进行载荷试验27组，重型动力触探54组，堆载80吨-120吨，10级加载，平均沉降量12mm，处理后复合地基承载力特征值均满足250Kpa-400Kpa的设计要求；重型动力触探击数桩体为43击，桩间为17击，地基密实程度达到中密-密实状态，处理后复合地基完全满足设计上部主体、设备的荷载和变形要求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种锥形夯锤强力冲扩桩法，其特征在于，包括以下具体步骤：
使用锥形夯锤冲击预处理地基并形成填充孔道；
所述填充孔道达到预处理深度后，使用加固材料填充所述填充孔道；
使用所述锥形夯锤多次冲击、夯扩所述填充孔道内的所述加固材料，使所述加固材料不断向所述填充孔道的侧面和底部挤密；
循环多次添加所述加固材料，使用所述锥形夯锤多次冲击至夯实所述加固材料达到地基表层。
2.根据权利要求1所述的锥形夯锤强力冲扩桩法，其特征在于，
所述加固材料为无机固体材料。
3.根据权利要求1所述的锥形夯锤强力冲扩桩法，其特征在于，
所述加固材料为活性混合材料。
4.根据权利要求1所述的锥形夯锤强力冲扩桩法，其特征在于，
所述锥形夯锤由锥形锤头、锤体和吊环构成；
所述锥形锤头设在所述锤体的一端，所述吊环设在所述锤体的另一端；所述锥形锤头的轴线、所述锤体的轴线和所述吊环的轴线共线。
5.根据权利要求4所述的锥形夯锤强力冲扩桩法，其特征在于，
所述锥形锤头的横截面为圆形。
6.根据权利要求4所述的锥形夯锤强力冲扩桩法，其特征在于，
所述锥形锤头的横截面为多边形。
7.根据权利要求4所述的锥形夯锤强力冲扩桩法，其特征在于，
所述锥形夯锤上还包括切割齿，所述切割齿设在所述锥形锤头的外壁上；
所述切割齿的长度所在的方向和所述锥形锤头的高度所在的方向一致。
8.根据权利要求7所述的锥形夯锤强力冲扩桩法，其特征在于，
所述切割齿包括多个，多个所述切割齿均匀分布在所述锥形锤头的外壁上。
9.根据权利要求4所述的锥形夯锤强力冲扩桩法，其特征在于，
所述锤体和所述吊环固定连接。
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