CN107542081B - 一种深厚填石场地排水板的安装方法及用于该方法中的成孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种深厚填石场地排水板的安装方法及用于该方法中的成孔装置。所述安装方法具体步骤如下：在拟处理的区域铺设砂垫层，根据设计图纸测设放点，标出预成孔位置，通过成孔装置在成孔位置打设预安装孔，再将插板机桩管对准已打设孔洞，开动偏心振动锤，将桩管插入到设计标高，拔出桩管切断排水板，孔内用砂土回填完成排水板的安装。所述成孔设备是由液压高频振动锤、动力设备和成孔钻头组成，成孔钻头采用长度为2～5m的实心或空心钢材制成，其底端成夹角为45～60°的锥形。本施工方法能显著提高深厚填石场地塑料排水板施工效率，保证地基处理质量，降低工程造价，设备简单，安全可靠，具有广泛的应用价值和经济价值。

Description

一种深厚填石场地排水板的安装方法及用于该方法中的成孔 装置

技术领域

本发明涉及地基处理施工领域，具体地说是一种用于深厚填石场地以塑料排水板作为排水竖井的预压法地基处理施工中的深厚填石场地塑料排水板的安装方法及用于该方法中的成孔装置。

背景技术

沿海深厚软土地区地基处理比较常见的施工工艺有堆载预压、真空预压、真空和堆载联合预压。这三种工艺的基本原理为固结排水，通过往软土内打设竖向排水通道和增加预压荷载的方式，人工加速软土层固结排水，改良软土层的物理力学指标，减少施工后沉降。

现有的固结排水中使用的竖向排水通道分普通砂井、袋装砂井和塑料排水板。其中塑料排水板是一种由芯板和滤膜组成的土工合成材料，其作为竖向排水通道广泛应用在沿海地区软土地基处理工程中。塑料排水板在陆地施工一般采用履带式振动插板机或履带式液压插板机进行施工，如果场地软土层上覆深厚填石层时，上述插板机不能穿透填石，塑料排水板便无法插入软土层。

发明内容

本发明针对现有施工中存在问题提供一种能够使得插板机穿透深厚填石，塑料排水板插入软土层的深厚填石场地塑料排水板的安装方法及安装预成孔装置，该安装方法具体是采用特殊的成孔装置首先在待安装排水板的位置成孔，然后再将排水板插入，可以使深厚填石场区域也能使用塑料排水板作为竖向排水通道，而且其成孔装置结构简单，可以穿透深厚填石层，快速形成超前孔，方便排水板的安装。

本发明提供的一种深厚填石场地排水板的安装方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)在拟处理的区域铺设0.5～1.0m砂垫层，所述砂垫层采用细砂、中砂、粗砂中一种或任意几种混合；

(2)根据设计图纸确定塑料排水板的安装点，并在每个塑料排水板安装点的位置标记成孔点位，将所有的成孔点位按照成孔先后分成一次成孔点位和二次成孔点位，两次成孔点位之间相互间隔排列；

(3)准备预成孔设备，具体包括液压高频振动锤、成孔钻头和动力设备，所述成孔钻头长度为2～5m，直径150～200mm实心或空心钢制钻杆，其钻杆底端成夹角为45～60°的锥形；钻杆顶端通过法兰盘与液压高频振动锤固定连接，液压高频振动锤与动力设备连接；

(4)先针对一次成孔点位进行成孔施工，将预成孔设备移至一次成孔点位的首个成孔点位附近，并将成孔钻头对准施工点，开动液压高频振动锤，施加压力，将成孔钻头压入填石层，直至成孔钻头穿过填石层伸入填石层下方的软土层内，拔出成孔钻头，反复插打2～3次形成一个排水板预安装孔；

(5)将预成孔设备移至到与施工完成的排水板预安装孔不相邻的下一个成孔点，重复步骤(4)完成下一个排水板预安装孔的施工，并按照上述顺序依次完成一次成孔点位的所有排水板预安装孔的施工；

(6)然后将塑料排水板振动插板机移至其中一个排水板预安装孔位置，并将塑料排水板穿入桩管，底端固定排水板，使插板机桩管对准已打设的排水板安装孔，开动振动插板机的偏心振动锤，将桩管沿着排水板预安装孔插入填石层下方至设计标高，之后拔出桩管至地面以上500mm，切断排水板，并向回填孔内回填砂土，完成该施工点位的排水板安装过程；

(7)重复步骤(7)完成一次成孔点位的所有排水板安装；

(8)按照步骤(4)至步骤(7)的过程施工二次成孔点位的排水板预安装孔的施工和排水板的安装过程，直至整个拟处理区域的排水板安装完成。

本发明较优的技术方案：所述步骤(1)中砂垫层中砂的粒径为0.075～2mm，且选用的砂含泥量不大于5％。

本发明较优的技术方案：所述步骤(4)中，在成孔前测定填石层的厚度，并根据填石层的厚度确定成孔钻头的长度，且成孔钻头的长度大于填石层的厚度。

本发明较优的技术方案：所述步骤(4)中施工完成的排水板预安装孔的直径大于排水板桩管的直径，深度至填石层下方0.3～0.5m。

本发明较优的技术方案：所述步骤(6)中回填的砂土采用与步骤(1)中砂垫层相同的砂，其砂的粒径为0.075～2mm，含泥量不大于5％。

本发明提供的一种用于深厚填石场地排水板的安装方法中的成孔装置，包括成孔钻头、液压高频振动锤、动力设备，其特征在于：所述成孔钻头采用长度为2～5m的实心或空心钢材制成，其底端成夹角为45～60°的锥形，顶端通过螺栓与液压高频振动锤连接固定，液压高频振动锤与动力设备连接。

本发明较优的技术方案：所述成孔钻头的直径为150～200mm。成孔钻头可以直接采用钢钎，确保能够穿穿透块石层，形成孔洞。

本发明较优的技术方案：所述成孔深度及直径可根据现场石块的大小、厚度。

本发明较优的技术方案：在液压高频振动锤的上方设有用于与动力设备的吊杆连接的吊耳，所述液压高频振动锤的吊耳通过销钉固定安装在动力设备的吊臂上，且液压高频振动锤通过液压油管与动力设备上的液压油源连接。

本发明较优的技术方案：所述法兰连接钢板焊接在成孔钻头的尾端，在法兰连接钢板上开设有多个连接螺孔，并通过多个连接螺栓与液压高频振动锤连接；在成孔钻头尾部设有多块与法兰连接钢板焊接的加强钢板。

本发明中的液压高频振动锤、动力设备、振动插板机均为现有的设备，动力设备可以直接采用现有的挖机，将挖机前端的挖斗取下，并将液压高频振动锤通过销钉安装在挖机的吊臂前端，挖机的动力源为柴油内燃机，并配备有液压油源为液压高频振动锤提供液压油。

本发明的有益效果：

(1)本发明的施工过程简单、方便，有效的解决了现有深厚填石场地塑料排水板无法打设至设计深度的情况，使得在深厚填石场地采用塑料排水板作为竖向排水通道的预压法能行之有效；

(2)本发明中的成孔装置结构简单、制备方便，其成孔效果好，硬度高，能够快速穿透填石层，完成超前孔的施工：

(3)本发明采用液压振动锤进行钻孔，成孔过程中边振动边液压能够将成孔钻头快速的打入填石层中，打孔效果更好，打孔更深，可以确保排水板插入设计深度；

(4)本发明中成孔分两次完成，两次钻孔采用间隔式，在完成一个超前孔施工后，间隔一个钻孔点进行第二个孔的施工，第一批超前孔施工完成后，插入排水板之后再施工第二批超前孔，避免在施工过程中，振动对之前施工的超前孔产生影响。

附图说明

图1是实施例中成孔点位分布示意图；

图2是实施例中填石层一次成孔点位预成孔布点图；

图3是实施例中次成孔点位的排水板布点图；

图4是图3的A-A剖面图；

图5是预成孔设备的结构示意图；

图6是成孔钻头与液压高频振动锤连接示意图；

图7是图6中B-B剖面图；

图8是液压高频振动锤与动力设备连接示意图；

图9是插板设备的结构示意图。

图中：1—砂垫层，2—填石层，3—预安装孔，4—排水板，5—成孔钻头，6—液压高频振动锤，6-1—吊耳，6-2—插销，7—动力设备，7-1—吊臂，8—法兰连接钢板，9—液压油管，10—加强钢板，11—振动插板机，11-1—桩管，11-2—偏心振动锤，12—软土层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。本发明中使用的成孔装置如图5所示包括成孔钻头5、液压高频振动锤6、动力设备7，所述动力设备7采用挖机，将挖斗拆下，并配有液压油源，其特征在于：所述成孔钻头5采用长度为2～5m、直径为150～200mm的实心或空心钢材制成，其底端成夹角为45～60°的锥形，顶端通过法兰连接钢板8与液压高频振动锤6连接固定，如图6和图7所示，所述法兰连接钢板8焊接在成孔钻头5的尾端，在法兰连接钢板8上开设有多个连接螺孔，并通过多个连接螺栓与液压高频振动锤6连接；在成孔钻头5尾部设有多块与法兰连接钢板8焊接的加强钢板10；如图8所示，在液压高频振动锤6的上方设有用于与动力设备7的吊杆连接的吊耳6-1，所述液压高频振动锤的吊耳6-1通过销钉6-2固定安装在动力设备7的吊臂7-1(即挖机的吊臂)上，且液压高频振动锤6通过液压油管9与动力设备7上的液压油源连接。

实施例：本发明中针对某填石场地，其填石层的厚度为1.5～3.5m，其填石厚度太大，采用普通的方法无法安装塑料排水板，施工人员采用本发明所述的安装方法进行排水板的安装，具体安装过程如下：

(1)在拟处理的区域铺设0.5～1.0m砂垫层，所述砂垫层采用含泥量不大于5％、粒径0.075～2mm砂；

(2)根据设计图纸确定塑料排水板的安装点，并在每个塑料排水板安装点的位置标记成孔点位，将所有的成孔点位按照成孔先后分成一次成孔点位和二次成孔点位，两次成孔点位之间相互间隔排列，具体分布效果如图1所示；

(3)根据地勘资料，查明场地填石的厚度1.5～3.5m，采用两个钻头，确定成孔钻头的长度分别为3.0m和4.0m；

(4)先针对一次成孔点位进行成孔施工，将预成孔设备移至一次成孔点位的首个成孔点位附近，并将成孔钻头5对准施工点，成孔钻头5的垂直度偏差应小于1.5％，开动液压高频振动锤6，施加压力，将成孔钻头5压入填石层2，直至成孔钻头5穿过填石层2伸入填石层下方的软土层内，拔出成孔钻头，反复插打2～3次形成一个排水板预安装孔；

(5)将预成孔设备移至到与施工完成的排水板预安装孔不相邻的下一个成孔点，重复步骤(4)完成下一个排水板预安装孔的施工，并按照上述顺序依次完成一次成孔点位的所有排水板预安装孔的施工，其施工完成的排水板安装孔排列效果如图2所示；

(6)然后将塑料排水板振动插板机11移至其中一个排水板预安装孔位置，并将塑料排水板穿入桩管11-1，底端固定排水板，使插板机桩管11-1对准已打设的排水板安装孔，开动振动插板机的偏心振动锤11-2，将桩管11-1沿着排水板预安装孔插入填石层下方至设计标高，之后拔出桩管至地面以上500mm，切断排水板，并向回填孔内回填砂土，完成该施工点位的排水板安装过程；

(7)重复步骤(7)完成一次成孔点位的所有排水板安装，其具体如图3和图4所示；

(8)按照步骤(4)至步骤(7)的过程施工二次成孔点位的排水板预安装孔的施工和排水板的安装过程，直至整个拟处理区域的排水板安装完成。

Claims (5)

1.一种深厚填石场地排水板的安装方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）在拟处理的区域铺设0.5~1.0m砂垫层，所述砂垫层采用细砂、中砂、粗砂中一种或任意几种混合；其中，中砂的粒径为0.075~2mm，且选用的砂含泥量不大于5%；

（2）根据设计图纸确定塑料排水板的安装点，并在每个塑料排水板安装点的位置标记成孔点位，将所有的成孔点位按照成孔先后分成一次成孔点位和二次成孔点位，两次成孔点位之间相互间隔排列；

（3）准备成孔装置，具体包括液压高频振动锤、成孔钻头和动力设备，所述成孔钻头为长度2~5m，直径150~200mm的实心钢制钻杆，其钻杆底端成夹角为45~60°的锥形；钻杆顶端通过法兰盘与液压高频振动锤固定连接，液压高频振动锤与动力设备连接；所述动力设备采用挖机，将挖斗拆下，并配有液压油源；

（4）先针对一次成孔点位进行成孔施工，将成孔装置移至一次成孔点位的首个成孔点位附近，并将成孔钻头对准施工点，开动液压高频振动锤，施加压力，将成孔钻头压入填石层，直至成孔钻头穿过填石层伸入填石层下方的软土层内，拔出成孔钻头，反复插打2~3次形成一个排水板预安装孔，所述施工完成的排水板预安装孔的直径大于排水板桩管的直径，深度至填石层下方0.3~0.5m；

（5）将成孔装置移至与施工完成的排水板预安装孔不相邻的下一个成孔点，重复步骤（4）完成下一个排水板预安装孔的施工，并按照上述顺序依次完成一次成孔点位的所有排水板预安装孔的施工；

（6）然后将塑料排水板振动插板机移至其中一个排水板预安装孔位置，并将塑料排水板穿入桩管，底端固定排水板，使插板机桩管对准已打设的排水板安装孔，开动振动插板机的偏心振动锤，将桩管沿着排水板预安装孔插入填石层下方至设计标高，之后拔出桩管至地面以上500mm，切断排水板，并向回填孔内回填砂土，完成该施工点位的排水板安装过程；

（7）重复步骤（6）完成一次成孔点位的所有排水板安装；

（8）按照步骤（4）至步骤（7）的过程施工二次成孔点位的排水板预安装孔的施工和排水板的安装过程，直至整个拟处理区域的排水板安装完成。

2.根据权利要求1所述的一种深厚填石场地排水板的安装方法，其特征在于：所述步骤（4）中，在成孔前测定填石层的厚度，并根据填石层的厚度确定成孔钻头的长度，且成孔钻头的长度大于填石层的厚度。

3.根据权利要求1所述的一种深厚填石场地排水板的安装方法，其特征在于：所述步骤（6）中回填的砂土采用与步骤（1）中砂垫层相同的砂，其砂的粒径为0.075~2mm，含泥量不大于5%。

4.一种用于权利要求1至3任意一项中所述的深厚填石场地排水板的安装方法中的成孔装置，包括成孔钻头（5）、液压高频振动锤（6）、动力设备（7），其特征在于：所述成孔钻头（5）采用长度为2~5m、直径为150~200mm的实心钢材制成，其底端成夹角为45~60°的锥形，顶端通过法兰连接钢板（8）与液压高频振动锤（6）连接固定，所述法兰连接钢板（8）焊接在成孔钻头（5）的尾端，在法兰连接钢板（8）上开设有多个连接螺孔，并通过多个连接螺栓与液压高频振动锤（6）连接，在液压高频振动锤（6）的上方设有用于与动力设备（7）的吊杆连接的吊耳（6-1），所述液压高频振动锤的吊耳（6-1）通过销钉（6-2）固定安装在动力设备（7）的吊臂（7-1）上，且液压高频振动锤（6）通过液压油管（9）与动力设备（7）上的液压油源连接；所述动力设备（7）采用挖机，将挖斗拆下，并配有液压油源。

5.根据权利要求4所述的一种用于深厚填石场地排水板的安装方法中的成孔装置，其特征在于：在成孔钻头（5）尾部设有多块与法兰连接钢板（8）焊接的加强钢板（10）。

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