CN112376540A - 一种振冲反循环置换地基处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种振冲反循环置换地基处理方法，包括以下步骤：确定不合格土层的位置和范围；根据不合格土层的位置和范围，确定多个抽吸点和下沉标高，对于任一个抽吸点的施工过程如下：将钢护筒从抽吸点沉入到不合格土层顶面，利用抽吸组件将钢护筒内的砂土抽吸至储砂池；继续将钢护筒沉入到下沉标高，利用抽吸组件将钢护筒内的砂土抽吸至废砂池；布设多个振冲点位，对于每个振冲点位，将振冲器从振冲点位下沉到下沉标高，振冲过程中，利用抽吸组件将钢护筒内的砂土抽吸至废砂池，直至抽吸出的砂土满足设计要求；完成所有抽吸点的施工后，将储砂池内的砂土回填至砂性土地基表面。本发明旨在解决现有疏浚回填的砂性土地基处理方法所存在的不足。
Description
技术领域
本发明属于地基处理技术领域，尤其涉及一种振冲反循环置换地基处理方法。
背景技术
沿线国家近海工程，如港口、防波提等工程日益增多，在以往的码头工程中，堆场一般 采用疏浚回填的方式进行填筑，尽管目前对于疏浚工程质量的监控越来越重视，但是由于疏 浚方式的缺点，不可避免的会出现淤泥或含泥量比较高的土料聚集形成不合格土层，从而导 致不合格土层所在的区域沉降过大，不满足设计要求，需要进行地基处理。在浅层出现不合 格土层的情况时，可以通过浅层置换能够较好的处理，但是在深层出现不合格土层的情况时， 如在5米以下出现不合格土层的情况，如果对该不合格土层的区域采用传统的振冲碎石桩处 理，一是处理费用相对较高，而是碎石桩处理可能不均匀，局部区域例如碎石桩中间可能仍 然会产生较大的局部沉降。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种振冲反循环置换地基处理方法，旨在解决现有疏浚回填的 砂性土地基处理方法所存在的不足。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种振冲反循环置换地基处理方法，包括以下步骤：
S1、对待施工的砂性土地基进行勘察，根据勘察的结果，确定不合格土层的位置和范围；
S2、根据不合格土层的位置和范围，在砂性土地基上确定多个抽吸点，并确定下沉标高， 对每个抽吸点的施工方法均相同，对于任一个抽吸点而言，其施工过程如下：
S201、将钢护筒从抽吸点沉入到不合格土层顶面，利用抽吸组件将钢护筒内的砂土抽吸 至储砂池，其中抽吸组件包括用于将钢护筒内的砂土冲击松散的高压水枪以及用于抽吸钢护 筒内砂土的抽砂泵；
S202、继续将钢护筒沉入到下沉标高，并利用抽吸组件将钢护筒内的砂土抽吸至废砂池；
S203、在距离抽吸点预设距离的圆周上布设多个振冲点位，对于每个振冲点位，将振冲 器从振冲点位下沉到下沉标高，对砂土进行振冲，振冲过程中，利用抽吸组件将钢护筒内的 砂土抽吸至废砂池，直至抽吸组件抽吸出的砂土的细粒含量满足设计要求；
S3、完成所有抽吸点的施工后，将储砂池内的砂土回填至位于不合格土层上方的砂性土 地基表面。
进一步地，多个抽吸点均匀分布在不合格土层范围内，相邻两抽吸点之间的距离为振冲 器的液态区半径，振冲器的液态区半径的获取过程如下：
将所述振冲器下沉至不合格土层内，在离所述振冲器中心距离由近到远分别布置多个振 动传感器，所述振动传感器布置高程与振冲器相同，开启所述振冲器对不合格土层内的砂土 进行振冲，根据所述振动传感器的监测结果绘制土体振动加速度大于预设加速度值的液态区 范围，得到所述振冲器的液态区半径。
进一步地，在距离抽吸点预设距离的圆周上布设的振冲点位的数量为三、四或六，其中 三个振冲点位按等边三角形布置，四个振冲点位按正方形布置，六个振冲点位按正六边形布 置。
进一步地，振冲点位的数量为六，预设距离为振冲器的液态区半径，相邻两振冲点位之 间的距离为振冲器的液态区半径。
进一步地，在距离振冲器中心1m、2m、3.5m、4m、4.5m和5m处均布置振动传感器。
进一步地，下沉标高位于不合格土层底面标高以上，且下沉标高与不合格土层底面标高 之间的差值为0.5m。
进一步地，废砂池内表面设有防渗层。
进一步地，振冲器的频率大于60Hz。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：在每个抽吸点，利用钢护筒、抽吸组件和振冲 器，将砂性土地基深层处的不合格土层抽出至砂性土地基外侧，可以有效的处理砂性土地基 深层的不合格土层，消除砂性土地基的不均匀性，避免由于不合格土层导致的砂性土地基的 局部区域沉降过大，提高砂性土地基的承载力，解决现现有疏浚回填的砂性土地基处理方法 所存在的不足，确保施工后沉降达到设计要求。本发明施工方法简单、设计合理、实现方便、 施工质量易于保证，能有效适用于砂性土地基的深层不合格土层的处理且处理效果好，能够 提高砂性土地基的承载力，并有效解决现有疏浚回填的砂性土地基处理方法所存在的投入成 本较高、施工工艺复杂、地基加固处理效果较差等多种缺陷和不足。
附图说明
图1为本发明振冲反循环置换地基处理方法的步骤流程图；
图2为本发明振冲反循环置换地基处理方法中任一抽吸点的施工过程流程图；
图3为本发明振冲反循环置换地基处理方法中施工状态示意图。
图中，1-砂性土地基，2-不合格土层，3-高压水枪，4-抽砂泵，5-钢护筒，6-振冲器。
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。
请参阅图1至图3，图1为本发明振冲反循环置换地基处理方法的步骤流程图，图2为 本发明振冲反循环置换地基处理方法中任一抽吸点的施工过程流程图，图3为本发明振冲反 循环置换地基处理方法中施工状态示意图。一种振冲反循环置换地基处理方法，包括以下步 骤：
S1、对待施工的砂性土地基1进行勘察，根据勘察的结果，确定不合格土层2的位置和范围；
S2、根据不合格土层2的位置和范围，在砂性土地基1上确定多个抽吸点，并确定下沉标高，对每个抽吸点的施工方法均相同，对于任一个抽吸点而言，其施工过程如下：
S201、将钢护筒5从抽吸点沉入到不合格土层2顶面，利用抽吸组件将钢护筒5内的砂土抽吸至储砂池，其中抽吸组件包括用于将钢护筒5内的砂土冲击松散的高压水枪3以及用于抽吸钢护筒5内砂土的抽砂泵4；
S202、继续将钢护筒5沉入到下沉标高，并利用抽吸组件将钢护筒5内的砂土抽吸至 废砂池；
S203、在距离抽吸点预设距离的圆周上布设多个振冲点位，对于每个振冲点位，将振 冲器6从振冲点位下沉到下沉标高，对砂土进行振冲，振冲过程中，利用抽吸组件将钢护筒 5内的砂土抽吸至废砂池，直至抽吸组件抽吸出的砂土的细粒含量满足设计要求；
S3、完成所有抽吸点的施工后，将储砂池内的砂土回填至位于不合格土层2上方的砂 性土地基1表面。
在上述步骤S1中，待施工的砂性土地基1为采用疏浚回填的方式进行填筑的地基，在 完成填筑后，对砂性土地基1进行勘察，通过颗分试验确定细粒含量，在勘察过程中，根据 细粒含量确定不合格土层2的位置，即淤泥或含泥量比较高的、细粒含量大于15％的土料聚 集的位置，并确定不合格土层2的范围，不合格土层2的范围包括不合格土层2的长度、宽 度和高度。
在上述步骤S2中，根据不合格土层2在砂性土地基1的位置和范围，在位于不合格土 层2的范围上方的砂性土地基1上确定多个抽吸点，抽吸点的位置用于下沉钢护筒5，优选 地，多个抽吸点均匀分布在不合格土层2范围内，相邻两抽吸点之间的距离为振冲器6的液 态区半径，振冲器6的液态去半径的获取过程如下：
将振冲器6下沉至不合格土层2内，在离振冲器6中心距离由近到远分别布置多个振 动传感器，振动传感器布置高程与振冲器6相同，振冲器6与多个振动传感器位于同一直线 上，开启振冲器6对不合格土层2内的砂土进行振冲，根据振动传感器的监测结果绘制土体 振动加速度大于预设加速度值的液态区范围，得到振冲器6的液态区半径。
振冲器6的振动力大、频率高，优选地，振冲器6的频率大于60Hz，其可以引起的土体振动加速度大于1.5g，能够引起不合格土层2内的砂土液化。具体地，在距离振冲器6 中心1m、2m、3.5m、4m、4.5m和5m处均布置振动传感器，然后开启振冲器6对不合格土层 2内的砂土进行振冲，根据振动传感器的监测结果绘制土体振动加速度大于预设加速度值的 液态区范围，预设加速度值由振冲器6的功率确定，如振冲器6的功率为引起的振动加速度 在1.5g，则预设加速度值取1.5g。根据每个振动传感器的检测结果即可绘制不合格土层2 土体振动加速度大于1.5g的液态区范围，由绘制的液态区范围即可得到振冲器6的液态区 半径。
同时根据不合格土层2在砂性土基地的位置和不合格土层2的高度，确定下沉标高。 下沉标高为钢护筒5和振冲器6在施工时沉入砂性土地基1的深度。优选地，下沉标高位于 不合格土层2底面标高以上，且下沉标高与不合格土层2底面标高之间的差值为0.5m。对每 个抽吸点的施工方法均相同，依次对每一个抽吸点进行施工，直到完成所有抽吸点的施工。
在上述步骤S201中，利用振动或者锤击将钢护筒5沉入到不合格土层2的顶面，即不 合格土层2上方与砂性土基地的分界处，利用高压水枪3喷水将钢护筒5内的砂土冲击松散， 并且将砂土颗粒悬浮，形成砂土溶液，然后利用抽砂泵4将钢护筒5内的砂土抽吸出钢护筒 5外侧，在抽砂泵4抽吸钢护筒5内的砂土的过程中，抽砂泵4从钢护筒5顶面开始抽吸，并随着抽吸慢慢下沉，直到下沉至钢护筒5的底面，由于此时抽出的砂土是不合格土层2上方的合格砂土，因此利用抽砂泵4将合格砂土抽吸至储砂池，以备后用。具体地，高压水枪 3连接有高压水泵。抽砂泵4可以为液压泵或压气机。
在上述步骤S202中，在钢护筒5内的合格砂土抽吸完成之后，继续利用振动或者锤击 将钢护筒5沉入到下沉标高，即将钢护筒5沉入到钢护筒5的底端与不合格土层2底面的距 离为0.5m。同样利用高压水枪3喷水将钢护筒5内的砂土冲击松散，并且将砂土颗粒悬浮， 形成砂土溶液，然后利用抽砂泵4将钢护筒5内的砂土抽吸出钢护筒5外侧，由于此时抽出 的砂土是不合格土层2内的砂土，即淤泥或含泥量比较高的、细粒含量大于15％的砂土，因 此利用抽砂泵4将不合格土层2内的砂土抽吸至废砂池中，优选地，废砂池内表面设有防渗 层，防渗层防止细颗粒进入砂性土地基1。在施工的过程中，及时将废砂池中的砂土转移至 弃土场。
在上述步骤S203中，在钢护筒5内的不合格沙土抽吸完成之后，在距离抽吸点预设距 离的设定多个振冲点位，多个振冲点位均位于以抽吸点位为圆心的圆周上。对于每个抽吸点 附近的振冲点位的数量可以根据实际需求确定。在一实施例中，在距离抽吸点预设距离的圆 周上布设的振冲点位的数量为三、四或六，其中若设定三个振冲点位，则三个振冲点位按等 边三角形布置，若设定四个振冲点位，四个振冲点位按正方形布置，若设定六个振冲点位， 六个振冲点位按正六边形布置。优选地，振冲点位的数量为六，预设距离为振冲器6的液态 区半径，相邻两振冲点位之间的距离为振冲器6的液态区半径。
在振冲器6从一振冲点位下沉到下沉标高的过程中，关闭抽吸组件，待振冲器6从该 振冲点下沉到下沉标高后，利用振冲器6的强力水流、伴随强大振动力对钢护筒5周围的不 合格土层2液化，在振冲器6进行振冲的过程中，启动抽吸组件，由于抽吸组件中高压水枪 3的将钢护筒5内的砂土冲击松散以及抽砂泵4的抽吸作用，钢护筒5周围的不合格土层2液化后涌入钢护筒5底部被抽砂泵4抽出。观察抽砂泵4抽出的砂土，并通过颗分试验确定抽出砂土的细粒含量，若抽砂泵4抽出的砂土的细粒含量满足设计要求，设计要求即细粒含量小于15％，则关闭抽砂泵4、高压水枪3和振冲器6，将振冲器6移动至下一个振冲点位， 重复上述步骤直到完成所有振冲点位的施工。
在上述步骤S3中，完成所有抽吸点的施工后即完成不合格土层2的抽吸处理，由于消 除了不合格土层2，避免由于不合格土层2导致的砂性土地基1的局部区域沉降过大，提高 砂性土地基1的承载力，解决现现有疏浚回填的砂性土地基1处理方法所存在的不足，确保 施工后沉降达到设计要求，处理费用低。然后将钢护筒5、高压水枪3、抽砂泵4和振冲器6取出，并将上述抽吸至储砂池中的合格砂土回填至位于不合格土层2上方的砂性土地基1表面，避免造成资源浪费，进一步节约施工成本。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：在每个抽吸点，利用钢护筒5、抽吸组件和振 冲器6，将砂性土地基1深层处的不合格土层2抽出至砂性土地基1外侧，可以有效的处理砂性土地基1深层的不合格土层2，消除砂性土地基1的不均匀性，避免由于不合格土层2 导致的砂性土地基1的局部区域沉降过大，提高砂性土地基1的承载力，解决现现有疏浚回 填的砂性土地基1处理方法所存在的不足，确保施工后沉降达到设计要求。本发明施工方法简单、设计合理、实现方便、施工质量易于保证，能有效适用于砂性土地基1的深层不合格土层2的处理且处理效果好，能够提高砂性土地基1的承载力，并有效解决现有疏浚回填的砂性土地基1处理方法所存在的投入成本较高、施工工艺复杂、地基加固处理效果较差等多种缺陷和不足。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精 神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意 图包含这些改动和变形。
Claims (8)
1.一种振冲反循环置换地基处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对待施工的砂性土地基进行勘察，根据勘察的结果，确定不合格土层的位置和范围；
S2、根据所述不合格土层的位置和范围，在所述砂性土地基上确定多个抽吸点，并确定下沉标高，对每个所述抽吸点的施工方法均相同，对于任一个所述抽吸点而言，其施工过程如下：
S201、将钢护筒从所述抽吸点沉入到不合格土层顶面，利用抽吸组件将所述钢护筒内的砂土抽吸至储砂池，其中所述抽吸组件包括用于将钢护筒内的砂土冲击松散的高压水枪以及用于抽吸钢护筒内砂土的抽砂泵；
S202、继续将所述钢护筒沉入到下沉标高，并利用所述抽吸组件将钢护筒内的砂土抽吸至废砂池；
S203、在距离所述抽吸点预设距离的圆周上布设多个振冲点位，对于每个所述振冲点位，将振冲器从所述振冲点位下沉到下沉标高，对砂土进行振冲，振冲过程中，利用所述抽吸组件将钢护筒内的砂土抽吸至废砂池，直至所述抽吸组件抽吸出的砂土的细粒含量满足设计要求；
S3、完成所有抽吸点的施工后，将所述储砂池内的砂土回填至位于不合格土层上方的砂性土地基表面。
2.根据权利要求1所述的振冲反循环置换地基处理方法，其特征在于，所述多个抽吸点均匀分布在不合格土层范围内，相邻两抽吸点之间的距离为振冲器的液态区半径，所述振冲器的液态区半径的获取过程如下：
将所述振冲器下沉至不合格土层内，在离所述振冲器中心距离由近到远分别布置多个振动传感器，所述振动传感器布置高程与振冲器相同，开启所述振冲器对不合格土层内的砂土进行振冲，根据所述振动传感器的监测结果绘制土体振动加速度大于预设加速度值的液态区范围，得到所述振冲器的液态区半径。
3.根据权利要求2所述的振冲反循环置换地基处理方法，其特征在于，在距离所述抽吸点预设距离的圆周上布设的振冲点位的数量为三、四或六，其中三个振冲点位按等边三角形布置，四个振冲点位按正方形布置，六个振冲点位按正六边形布置。
4.根据权利要求3所述的振冲反循环置换地基处理方法，其特征在于，所述振冲点位的数量为六，所述预设距离为振冲器的液态区半径，相邻两振冲点位之间的距离为振冲器的液态区半径。
5.根据权利要求2所述的振冲反循环置换地基处理方法，其特征在于，在距离所述振冲器中心1m、2m、3.5m、4m、4.5m和5m处均布置振动传感器。
6.根据权利要求1所述的振冲反循环置换地基处理方法，其特征在于，所述下沉标高位于不合格土层底面标高以上，且所述下沉标高与不合格土层底面标高之间的差值为0.5m。
7.根据权利要求1所述的振冲反循环置换地基处理方法，其特征在于，所述废砂池内表面设有防渗层。
8.根据权利要求1所述的振冲反循环置换地基处理方法，其特征在于，所述振冲器的频率大于60Hz。
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