CN103898892A - 液压振动联合真空吸水加固软弱地基的处理方法及其装置 - Google Patents

液压振动联合真空吸水加固软弱地基的处理方法及其装置 Download PDF

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侯晋芳
李一勇
李树奇
梁萌
刘爱民
喻志发
曹永华
付建宝
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Abstract

一种液压振动联合真空吸水加固软弱地基的处理方法及其装置，采用液压振动锤，通过振动锤下部的振动板和连接在振动板下方的振动棒在软弱地基土体表面和深层土体传递振动锤的激振力，增加土体的附加应力，抽真空系统和振动棒、振动板内部布置的排水系统组成真空吸水系统，加速土体孔隙水的排出，达到快速提高土体承载力；液压振动联合真空吸水加固土体后振动棒形成的空隙可根据需要回填砂土，起到排水通道和一定的置换作用。利用真空吸水系统，在振动过程中加速土体内部孔隙水的排出，产生固结作用。本方法是将强夯法、振沉法和排水固结法结合在一起，形成一种新的软弱地基加固方法。

Description

液压振动联合真空吸水加固软弱地基的处理方法及其装置
技术领域：
本发明属于土木工程软弱地基加固处理设计与施工技术，特别涉及围海造陆黏粒含量较少的软弱地基处理的液压振动联合真空吸水加固软弱地基的处理方法及其装置。
背景技术
利用振动和水冲加固土体的方法叫做振动水冲法，简称振冲法。振冲法分为振冲密实法和振冲置换法，前者适用于砂土及各类散粒材料的填土,后者适用于砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土，对于不排水抗剪强度小于20kPa的饱和粘性土应通过试验确定其适用性。
强夯法处理地基是将很重的锤从高处自由落下给地基以冲击力和振动，从而提高地基土的强度并降低其压缩性。适用于加固松软的碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、素填土和杂填土。
排水固结法通过设置排水系统，在地基上增加荷载（或降低地基内的大气压力），提高地基土附加应力，随着土体孔隙水排出，土体有效应力增加，达到提高土体强度，消除沉降的地基处理法。适用于淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘土地基。
三种方法各有优点，也有局限。对于土层不厚、地基承载力要求不高、土体不排水抗剪强度小于20kPa的淤泥质粉质粘土和粉土、粘土等饱和粘性土的地基，强夯法和振沉法效果有限，快速和经济的优点难以发挥，而采用排水固结法周期较长，加固费用较高。如何充分利用三者的优势，开发一种适合此类地基的加固方法，是亟待解决的技术难题。
目前在水运工程中有采用液压振动锤进行基床夯实整平，液压振动锤可产生较大的激振力，放置在基床表面进行振动，达到基床密实消除沉降的目的，在实际应用中可在较短的时间内达到基床密实效果。受此启发，提出将液压振动法应用到软土地基处理工程中，与改进的传统加固方法相联合的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种液压振动联合真空吸水加固软弱地基的处理方法及其装置，它是一种液压振动锤联合具有真空吸水系统的振动棒组加固软弱地基的处理方法。适用于土层不厚（5m～10m）、地基承载力要求不高（60kPa～80kPa）、原地基土体不排水抗剪强度小于20kPa的淤泥质粉质粘土和粉土、粘土等饱和粘性土地基。
本发明具体内容：
一种液压振动联合真空吸水加固软弱地基的处理方法，其特征在于：采用液压振动锤，通过振动锤下部的振动板和连接在振动板下方的振动棒在软弱地基土体表面和深层土体传递振动锤的激振力，增加土体的附加应力，通过在振动棒和振动板内部布置的真空吸水系统，加速土体的孔隙水压力的排出，达到快速提高土体承载力；液压振动联合真空吸水加固后振动棒形成的空隙可根据需要回填砂土，形成排水通道。
在被处理的地基的周围打出降水井，先对被处理的地基进行降水，再进行液压振动联合真空吸水作业。
一种液压振动联合真空吸水加固软弱地基的装置，其特征在于：一个液压振动锤，液压振动锤下面连接振动板，振动板下面连接多个竖直的振动棒，振动棒是中空的，振动棒上有透水孔，振动棒内置带滤膜的排水通道；带滤膜的排水通道与振动板内设置的排水管搭接形成排水系统，排水系统连接抽真空系统。
液压振动锤采用APE400、APE600型号的液压振动锤；
振动板尺寸2.5m*5m*0.25m；
振动棒长度5m～10m、外径150mm～200mm、壁厚20mm～30mm；
振动棒间距1.0m，与振动板底部固定；
振动棒自振动板1/3处以下设置透水孔，孔径2mm～5mm。
本发明特点
利用液压振动锤的激振力作为附加荷载加固软弱地基；
采用振动板传递激振力传至土体表面，对表层土体产生振动夯实作用；
采用振动棒传递激振力传至深层土体，对深层土体产生振动挤密作用；
利用振动板和振动棒内部真空吸水系统，在振动过程中加速土体内部孔隙水的排出，产生固结作用。
本方法是将强夯法、振沉法和排水固结法结合在一起，形成一种新的软弱地基加固方法。
附图说明
图1液压振动联合真空吸水系统。
图中：1液压振动锤，2振动板，3振动棒，4排水系统，5抽真空系统，6透水孔。
图2液压振动联合真空吸水系统加固软弱地基示意图。
图中：7履带吊，8液压振动联合真空吸水系统，9降水井。
（先四周降水，再液压振动联合真空吸水加固）
具体实施方式
一种液压振动联合真空吸水加固软弱地基的处理方法，采用液压振动锤，通过振动锤下部的振动板和振动棒在软弱地基土体表面和深层土体传递振动锤的激振力，增加土体的附加应力，通过抽真空系统和振动棒、振动板内部布置的排水系统组成的真空吸水系统，加速土体孔隙水的排出，达到快速提高土体承载力。液压振动联合真空吸水加固土体后振动棒形成的空隙可根据需要回填砂土，起到排水通道和一定的置换作用。
软弱地基技术参数：
土层不厚，5m～10m；
地基承载力要求不高，60kPa～80kPa；
原地基土体不排水抗剪强度小于20kPa的淤泥质粉质粘土和粉土、粘土等饱和粘性土地基。
液压振动联合真空吸水系统技术参数：
液压振动锤，采用APE400、APE600；固定在振动板上，利用履带吊提升和降落。
振动板尺寸2.5m*5m*0.25m（宽度*长度*厚度）；
振动棒长度5m～10m、外径150mm～200mm、壁厚20mm～30mm；振动棒内置带滤膜的排水通道；振动棒自振动板1/3处以下设置透水孔，孔径2mm～5mm；振动棒间距1.0m，与振动板底部固定。
振动棒内设置的带滤膜的排水通道，与振动板内放置的排水管搭接形成排水系统，与抽真空系统相接，组成真空吸水系统。
如图1所示的液压振动联合真空吸水系统，由液压振动系统、排水系统和抽真空系统组成。
其实施方式如图2，在加固软土地基时，采用履带吊7将液压振动系统吊装到需要加固的位置，将液压振动联合真空吸水系统安装完毕，地基四周降水井先进行降水，然后开动液压振动联合真空吸水系统进行地基加固。
1、结构及工作原理
结构主要由液压振动系统、排水系统和抽真空系统三部分组成。液压振动系统由履带吊、液压振动锤下焊接平板、平板下安装振动棒构成，排水系统则由插入振动棒中的带滤膜的排水通道、平板中放置的水平排水管组成、抽真空系统由射流泵组成。
工作原理为：振动棒插入软弱地基中，平板放置在软弱地基上，由液压振动锤产生较大的激振力通过平板作用在地基表面，再经过振动棒快速传递到下部地基中，发挥夯实和振沉的作用，增加地基有效应力，减小地基土孔隙，使得地基表面和一定深度内的地基达到密实效果。同时，抽真空系统使得地基土中产生负压，孔隙水通过排水系统排出，地基土排水固结，再加上液压振动锤产生的激振力作用，有效应力大大增加，进一步加速地基土固结，提高地基承载力。
2、技术参数
土层不厚，5m～10m；
地基承载力要求不高，60kPa～80kPa；
原地基土体不排水抗剪强度小于20kPa的淤泥质粉质粘土和粉土、粘土等饱和粘性土地基。
液压振动锤，采用APE400、APE600；固定在振动板上，利用履带吊提升和降落。
振动板尺寸2.5m*5m*0.25m（宽度*长度*厚度）；
振动棒长度5m～10m、外径150mm～200mm、壁厚20mm～30mm；振动棒内置带滤膜的排水通道；振动棒自振动板1/3处以下设置透水孔，孔径2mm～5mm；振动棒间距1.0m，与振动板底部固定。
振动棒内设置的带滤膜的排水通道，与振动板内放置的排水管搭接形成排水系统，与抽真空系统相接，组成真空吸水系统。
3、技术特征
其一：利用液压振动锤的激振力作为附加荷载加固软弱地基；
其二：液压振动锤的激振力通过振动板和振动棒传递至土体表面和深层土体；
其三：振动板和振动棒内部设置真空吸水通道，与真空系统连接，在振动过程中加速土体内部孔隙水的排出；
其四：对表层土体产生振动夯实作用，对深层土体产生振动挤密作用和排水固结作用。
本方法是将强夯法、振沉法和排水固结法结合在一起，形成一种新的软弱地基加固方法。

Claims (4)

1.一种液压振动联合真空吸水加固软弱地基的处理方法，其特征在于：采用液压振动锤，通过振动锤下部的振动板和连接在振动板下方的振动棒在软弱地基土体表面和深层土体传递振动锤的激振力，增加土体的附加应力，通过抽真空系统与在振动棒和振动板内部布置的排水系统组成的真空吸水系统，加速土体的孔隙水压力的排出，达到快速提高土体承载力；液压振动联合真空吸水加固后振动棒形成的空隙可根据需要回填砂土，起到排水通道和一定的置换作用。
2.根据权利要求1所述的一种液压振动联合真空吸水加固软弱地基的处理方法，其特征在于：在被处理的地基的周围打出降水井，先对被处理的地基进行降水，再进行液压振动联合真空吸水作业。
3.一种液压振动联合真空吸水加固软弱地基的装置，其特征在于：一个液压振动锤，液压振动锤下面连接振动板，振动板下面连接多个竖直的振动棒，振动棒是中空的，振动棒上有透水孔，振动棒内置带滤膜的排水通道；带滤膜的排水通道与振动板内设置的排水管搭接形成排水系统，排水系统连接抽真空系统。
4.根据权利要求3所述的液压振动联合真空吸水加固软弱地基的装置，其特征在于：液压振动锤采用APE400、APE600型号的液压振动锤；
振动板尺寸2.5m*5m*0.25m；
振动棒长度5m～10m、外径150mm～200mm、壁厚20mm～30mm；
振动棒间距1.0m，与振动板底部固定；
振动棒自振动板1/3处以下设置透水孔，孔径2mm～5mm。
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