CN112538855A - 一种粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法 - Google Patents

一种粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法 Download PDF

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俞元洪
张勇
俞祥丰
姜欢悦
张峥
刘绍尧
胡海晓
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    • E02D7/18—Placing by vibrating

Abstract

本发明提供了一种粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法，具体涉及地基建设技术领域。粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法，包括：在粉细砂土质地基上对所需振冲挤密的多个砂桩的桩位分别进行测量放线，其中，每个桩位包括至少两个桩点，相邻两个桩位的间距根据相关数据确定，相关数据至少包括桩点的桩径、土的最大干密度和挤密系数；通过跳打法施工对多个桩位进行打桩；通过一部吊机和位于吊机上的可调节工具同时起吊与每个桩位中桩点数量相同的振冲器而对每个桩位的多个桩点同时进行打桩。实现了无填料对地基的加固。

Description

一种粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法
技术领域
本发明涉及地基建设技术领域，具体而言，涉及一种粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法。
背景技术
振冲法是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动偏心块，使振冲器产生高频振动，同时开动高压水泵，使高压水由喷嘴射出，在振冲作用下，将振冲器逐渐沉入土中的设计深度。清孔后即从地面向孔内逐段填入碎石，不停地投石振冲，经振挤密实达到设计要求后方提升振冲器，再填筑另一桩段，如此重复填料和振密，直到地面，由此在地基中构成大直径的桩土共同工作的复合地基。
但是现有的振冲方法在打桩时是由一个起吊机带动一个振冲器打桩，并且一个桩位打桩完成后，再对相邻桩位继续打桩，不仅施工效率慢，而且沿桩位依次打桩的方式会破坏上一个桩的稳固性。
发明内容
本发明解决的问题是现有的振冲方法在打桩时是由一个起吊机带动一个振冲器打桩，并且一个桩位打桩完成后，再对相邻桩位继续打桩，不仅施工效率慢，而且沿桩位依次打桩的方式会破坏上一个桩的稳固性的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法，包括：
在粉细砂土质地基上对所需振冲挤密的多个砂桩的桩位分别进行测量放线，其中，每个所述桩位包括至少两个桩点，相邻两个所述桩位的间距根据相关数据确定，所述相关数据至少包括所述桩点的桩径、土的最大干密度和挤密系数；
通过跳打法施工对多个所述桩位进行打桩；
通过一部吊机和位于所述吊机上的可调节工具同时起吊与每个所述桩位中所述桩点数量相同的振冲器而对每个所述桩位的多个所述桩点同时进行打桩。
进一步地，所述通过一部吊机和位于所述吊机上的可调节工具同时起吊与每个所述桩位中所述桩点数量相同的振冲器而对每个所述桩位的多个所述桩点同时进行打桩，包括：
通过移动所述吊机而使所述振冲器对准一个所述桩位中的相应所述桩点；
开启水泵，待所述振冲器下端喷水口出水后，启动电机而使所述振冲器具有水平向振动力，开启空压机；
通过调节所述电机的电流大小、所述水泵的供水量、所述水泵的水压以及所述空压机的气压以控制所述振冲器以设定下降速度下降直至达到设定深度而实现造孔；
控制所述电机的电流，并从所述孔的孔底逐段上升所述振冲器而将所述孔挤密成为所述砂桩。
进一步地，所述设定下降速度为1-2m/min。
进一步地，所述通过调节所述电机的电流大小、所述水泵的供水量、所述水泵的水压以及所述空压机的气压而使控制所述振冲器以设定速度下降直至达到设定深度而实现造孔，包括：在所述振冲器下降造孔时，控制所述电机的电流在额定电流以下，控制所述水泵的水压在100-400KPa之间，控制所述水泵的供水量小于50L/min，控制所述空压机的气压在300-800KPa之间。
进一步地，所述通过调节所述电机的电流大小、所述水泵的供水量、所述水泵的水压以及所述空压机的气压而使控制所述振冲器以设定速度下降直至达到设定深度而实现造孔，包括：在所述振冲器的底部与所述粉细砂土质地基的表面接触后，每当所述振冲器下降1m，记录一次所述电机的电流大小、所述水泵的水压以及所述空压机的气压。
进一步地，所述控制所述电机的电流，并从所述孔的孔底逐段上升所述振冲器而将所述孔挤密成为所述砂桩，包括：控制所述电机的电流为45-60A。
进一步地，所述控制所述电机的电流，并从所述孔的孔底逐段上升所述振冲器而将所述孔挤密成为所述砂桩，包括：
步骤一：控制所述振冲器在所述孔的底部挤密加固设定时间后，使所述振冲器以设定上提速度上升设定阶段高度；
步骤二：控制所述振冲器挤密加固所述设定时间后，再次使所述振冲器以所述设定上提速度上升所述设定阶段高度；
步骤三：重复步骤二，直至所述振冲器的底端伸出所述孔。
进一步地，所述设定阶段高度为30-50cm，所述设定时间大于或等于30s，所述设定上提速度为0.5-1m/min。
进一步地，所述控制所述电机的电流，并从所述孔的孔底逐段上升所述振冲器而将所述孔挤密成为所述砂桩，还包括：在所述振冲器上升的过程中，通过高压水枪将从所述孔中上浮排出的泥浆冲走。
进一步地，所述通过调节所述电机的电流大小、所述水泵的供水量、所述水泵的水压以及所述空压机的气压而使控制所述振冲器以设定下降速度下降直至达到设定深度而实现造孔之后，还包括：在所述孔中控制所述振冲器上下提升多遍而使所述孔通畅。
与现有技术相比，本发明提供的一种粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法，具有但不局限于以下技术效果：
通过无填料双头振冲挤密控制方法可以完全避免碎石或砂料的使用，无需外购所填材料，代替传统的砂桩或碎石桩挤密处理，不仅可以加快施工进度，减少施工期干扰，而且可以降低工程造价，增加基础的受力均匀性，另外，无填料双头振冲挤密控制方法主要依靠振冲设备，减少了人工作业量，也就能减少人为因素的影响，能确保工程质量，也提高施工安全度。
通过跳打法施工对多个桩位进行打桩，即上一个桩位打桩完成后，可以隔一个桩位后立即对下一个桩位进行打桩，而还没有打桩的桩位在其相邻的已打桩的桩位处的桩稳固之后进行打桩处理，不仅不会对其余桩位的桩造成不利影响，也可以提高施工效率。
通过一部吊机带动两个振冲器进行对一个桩位的所有桩点进行同时打桩，在该桩位中的多个桩点打桩时，多个振冲器水平向振动力和共振效应相互叠加而增大，挤密效率更好，质量可靠，同时提高了施工效率，也可以减少施工费用。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法的示意性流程图；
图2为本发明具体实施方式的振冲器从下到上逐段挤密的示意性流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参见图1，本发明实施例提供一种粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法，包括：
在粉细砂土质地基上对所需振冲挤密的多个砂桩的桩位分别进行测量放线，其中，每个桩位包括至少两个桩点，相邻两个桩位的间距根据相关数据确定，所述相关数据至少包括所述桩点的桩径、土的最大干密度和挤密系数；
通过跳打法施工对多个桩位进行打桩；
通过一部吊机和位于吊机上的可调节工具同时起吊与每个桩位中桩点数量相同的振冲器而对每个桩位的多个桩点同时进行打桩。
需要说明的是，本实施例提供的一种粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法是一种无填料双头振冲挤密方法，至少适用于砂质粉土地质地基的振冲挤密加固。
砂质粉土丰富的区域往往是大江大河的冲积平原，附近无石料场及采砂场，需远距离外购，而本实施例提供的一种粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法可以完全避免碎石或砂料的使用，无需外购所填材料，代替传统的砂桩或碎石桩挤密处理，不仅可以加快施工进度，减少施工期干扰，而且可以降低工程造价，增加基础的受力均匀性，另外，无填料双头振冲挤密控制方法主要依靠振冲设备，减少了人工作业量，也就能减少人为因素的影响，能确保工程质量，也提高施工安全度。
需要说明的是，传统对桩位的打桩顺序通常是逐一对桩位进行打桩，即当前桩位打桩完成后，对相邻的另一个桩位进行打桩，这种传统的逐一打桩方式，在上一个桩位打桩完成后如果立即对下一个相邻桩位进行打桩，由于上一个桩位的桩还没有完成稳固，立即对下一个相邻桩位进行打桩就会对上一个还没有完全稳固的桩造成不利影响，在上一个桩位打桩完成之后如果等该桩稳定后再对下一个相邻桩位进行打桩又会造成施工效率慢。而本实施例通过跳打法施工对多个桩位进行打桩，即上一个桩位打桩完成后，可以隔一个桩位后立即对下一个桩位进行打桩，而还没有打桩的桩位在其相邻的已打桩的桩位处的桩稳固之后进行打桩处理，不仅不会对其余桩位的桩造成不利影响，也可以提高施工效率。
另外，通过一部吊机带动两个振冲器进行对一个桩位的所有桩点进行同时打桩，在该桩位中的多个桩点打桩时，多个振冲器水平向振动力和共振效应相互叠加而增大，挤密效率更好，质量可靠，同时提高了施工效率，也可以减少施工费用。
可选地，通过一部吊机和位于吊机上的可调节工具同时起吊与每个桩位中桩点数量相同的振冲器而对每个桩位的多个桩点同时进行打桩，包括：
通过移动吊机而使振冲器对准一个桩位中的相应桩点；
开启水泵，待振冲器下端喷水口出水后，启动电机而使振冲器具有水平向振动力，开启空压机；
通过调节电机的电流大小、水泵的供水量、水泵的水压以及空压机的气压而使控制振冲器以设定下降速度下降直至达到设定深度而实现造孔；
控制电机的电流，并从孔的孔底逐段上升振冲器而将孔挤密成为砂桩。
这里，造孔前首先要保证振冲器位于对应桩点的正上方且保持竖直在状态，在使振冲器下降前，先将水泵开启，电机开启以及空压机开启，此时振冲器还没有开始造孔，此时的电流记为空载电流，并记录空载电流。之后，开始造孔后，受不同高度质地实施情况不同，通过调节电机的电流大小或/和水泵的供水量或/和水泵的水压或/和空压机的压力大小，以保证振冲器以一个较为恒定的设定下降速度下降。
可以理解的是，当造孔时振冲器出现上下颠动或调节后的电流达到电机额定电流，经反复冲击不能达到设计深度时，应停止造孔，并及时向监理提出，经参建各方研究后，采取其它方法解决。
可以理解的是，由于造孔时振冲器所受阻力比挤密(或叫做加密)时所受阻碍要大，因而造孔时的电流(记为造孔电流)要比挤密时所需要电流(记为加密电流)要大。
可选地，设定下降速度为1-2m/min。
这里，通过将下降速度控制在1-2m/min，保证造孔顺利。
可选地，通过调节电机的电流大小、水泵的供水量、水泵的水压以及空压机的气压而使控制振冲器以设定速度下降直至达到设定深度而实现造孔，包括：在振冲器下降造孔时，控制电机的电流在额定电流以下，控制水泵的水压在100-400KPa之间，控制水泵的供水量小于50L/min，控制空压机的气压在300-800KPa之间。
这里，造孔过程中，水压可用100-400KPa，供水量小于50L/min，辅助气压300-800KPa直至设定深度。可以理解的是，在振冲器下降要始终保持振冲器呈竖直状态，通过空压机的提供的气压可以防止在复杂底层中发生卡、贯入困难等问题，其结合水压、水平向振动力，提高功效。造孔时的水压取决于振冲器贯入的速度以及土质条件，造孔速度慢或者土质坚硬，可以适当加大水压，一般造孔水压控制在100-400KPa，对于这里的具有较多的粉细砂和砂质粉土，造孔时供水量宜少，防止随返水带出大量泥砂。
可选地，通过调节电机的电流大小、水泵的供水量、水泵的水压以及空压机的气压而使控制振冲器以设定速度下降直至达到设定深度而实现造孔，还包括：在振冲器的底部与粉细砂土质地基的表面接触后，每当振冲器下降1m，记录一次电机的电流大小、水泵的水压以及空压机的气压。
这里，在振冲器开始造孔直至达到设定深度的过程中，每下降1m记录一次电流大小、水泵的水压以及空压机的气压，由于不同深度的底层地质可能会存在差异，因而可能在造孔过程中为会通过调节电流大小，当然即使调节电流大小，也不要超过额定电流，水泵的水压以及气压的大小以保证能够顺利向下贯入，这时每隔1秒记录一次这些参数值，可以为下次造孔提供参考数据。
可选地，控制电机的电流，并从孔的孔底逐段上升振冲器而将孔挤密成为砂桩，包括：控制电机的电流在45-60A。即加密电流一般控制在45-60A。
其中，“控制电机的电流”指的是振冲器的电流值达到设计确定的加密电流值，设定确定的加密电流是振冲器空载电流加上某一增量电流值。在施工中由于不同的振冲器的空载电流有差值，加密电流应作相应调整，例如，本实施例采用30kw振冲器的加密电流为45-60A。
参见图2，可选地，控制电机的电流，并从孔的孔底逐段上升振冲器而将孔挤密成为砂桩，还包括：
步骤一：控制振冲器在孔的底部挤密加固设定时间后，使振冲器以设定上提速度上升设定阶段高度；
步骤二：控制振冲器挤密加固设定时间后，再次使振冲器以设定上提速度上升设定阶段高度；
步骤三：重复步骤二，直至振冲器的底端伸出孔。
这里，最后对孔口2-5m范围重新挤密一遍，防止发生坍塌。
可选地，设定阶段高度为30-50cm，设定时间不少于30s，设定上提速度0.5-1m/min。
这里，加密过程中，除了要控制加密电流，还要控制加密段长度以及在每个加密段中的留振时间，通过这三个指标控制标准可使加密质量更具有保证，在相同发的加密电流和留振时间的条件下，加密段长度，也就是设定阶段高度越短越好，留振时间也就是设定时间不少于30s，设定阶段高度为30-50cm，上提速度不宜过高，采用设定上提速度0.5-1m/min。
在挤密成桩时，可以是：控制振冲器在孔的底部挤密加固35s后(也就是留振35s)，再控制振冲器以0.8m/min的速度向上提升35cm停止，再次留振35s，之后重复这种逐段挤密加固的方法直至将孔挤密加固到顶端。
其中，可以理解的是，振冲器在孔的一定深度处留振35s的过程中，由于砂质粉土地质地基的地层中含有大量砂料，在留振挤密时，周围较大颗粒砂料能自行塌入孔内，同时微质成分和泥质成分在水压和气压作用下上浮到表层，随着孔周围较大颗粒砂料塌入孔内而形成密实的砂桩，完成由孔到桩的形成。本发明的无填料双头振冲挤密控制方法利用孔周围储存大量砂料而成桩，不需要像传统的振冲挤密方法一样向孔中填碎石石料。在砂桩成型至到孔口还有2-5m的距离后，振冲器每上提35cm后，留振的时间提升至两倍，即前述的“重新挤密一遍”，通过增加留振时间，使得此深度范围的砂桩密实度更高，可以提高后续在此深度范围中建设的水闸地基，防止此深度范围的地基发生坍塌。
可以理解的是，本发明中在造孔和挤密过程中，电机即为潜水电机，潜水电机是属于振冲器的一部分，其位于振冲器的顶部，启动潜水电机后而使振冲器产生水平向振动；施工机具除了振冲器、吊机外，还有水泵、空压机，水泵提供水量和水压，水压和振冲器的水平向振动力共同作用下，即边振边冲的的联合作用下，将振冲器沉入到土中设定深度，实现造孔，通过空压机提供的气压，防止在复杂地层中发生卡滞、振冲器抱死等造孔困难的情况，提高工效，另外，水压和气压也为泥质成分排出到表层提供动力。
可选地，控制电机的电流，并从孔的孔底逐段上升振冲器而将孔挤密成为砂桩，还包括：在振冲器上升的过程中，通过高压水枪将从孔中上浮排出的泥浆冲走。
这里，上浮的泥浆及时用高压水枪冲洗，将泥浆带走，防止回流。
可选地，通过调节电机的电流大小、水泵的供水量、水泵的水压以及空压机的气压而使控制振冲器以设定下降速度下降直至达到设定深度而实现造孔之后，还包括：在孔中控制振冲器上下提升多遍而使孔通畅。
这里，挤密完成后对表层土部分薄弱部位采用振动碾压的方法进行重新加固。
这里，在施工过程中，当地表水较多不便于吊机移动和振冲施工作业时，场内采用明挖排水沟排水。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法，其特征在于，包括：
在粉细砂土质地基上对所需振冲挤密的多个砂桩的桩位分别进行测量放线，其中，每个所述桩位包括至少两个桩点，相邻两个所述桩位的间距根据相关数据确定，所述相关数据至少包括所述桩点的桩径、土的最大干密度和挤密系数；
通过跳打法施工对多个所述桩位进行打桩；
通过一部吊机和位于所述吊机上的可调节工具同时起吊与每个所述桩位中所述桩点数量相同的振冲器而对每个所述桩位的多个所述桩点同时进行打桩。
2.根据权利要求1所述的粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法，其特征在于，所述通过一部吊机和位于所述吊机上的可调节工具同时起吊与每个所述桩位中所述桩点数量相同的振冲器而对每个所述桩位的多个所述桩点同时进行打桩，包括：
通过移动所述吊机而使所述振冲器对准一个所述桩位中的相应所述桩点；
开启水泵，待所述振冲器下端喷水口出水后，启动电机而使所述振冲器具有水平向振动力，开启空压机；
通过调节所述电机的电流大小、所述水泵的供水量、所述水泵的水压以及所述空压机的气压以控制所述振冲器以设定下降速度下降直至达到设定深度而实现造孔；
控制所述电机的电流，并从所述孔的孔底逐段上升所述振冲器而将所述孔挤密成为所述砂桩。
3.根据权利要求2所述的粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法，其特征在于，所述设定下降速度为1-2m/min。
4.根据权利要求2所述的粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法，其特征在于，所述通过调节所述电机的电流大小、所述水泵的供水量、所述水泵的水压以及所述空压机的气压而使控制所述振冲器以设定速度下降直至达到设定深度而实现造孔，包括：
在所述振冲器下降造孔时，控制所述电机的电流在额定电流以下，控制所述水泵的水压在100-400KPa之间，控制所述水泵的供水量小于50L/min，控制所述空压机的气压在300-800KPa之间。
5.根据权利要求2所述的粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法，其特征在于，所述通过调节所述电机的电流大小、所述水泵的供水量、所述水泵的水压以及所述空压机的气压而使控制所述振冲器以设定速度下降直至达到设定深度而实现造孔，包括：
在所述振冲器的底部与所述粉细砂土质地基的表面接触后，每当所述振冲器下降1m，记录一次所述电机的电流大小、所述水泵的水压以及所述空压机的气压。
6.根据权利要求2所述的粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法，其特征在于，所述控制所述电机的电流，并从所述孔的孔底逐段上升所述振冲器而将所述孔挤密成为所述砂桩，包括：
控制所述电机的电流为45-60A。
7.根据权利要求2所述的粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法，其特征在于，所述控制所述电机的电流，并从所述孔的孔底逐段上升所述振冲器而将所述孔挤密成为所述砂桩，包括：
步骤一：控制所述振冲器在所述孔的底部挤密加固设定时间后，使所述振冲器以设定上提速度上升设定阶段高度；
步骤二：控制所述振冲器挤密加固所述设定时间后，再次使所述振冲器以所述设定上提速度上升所述设定阶段高度；
步骤三：重复步骤二，直至所述振冲器的底端伸出所述孔。
8.根据权利要求7所述的粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法，其特征在于，所述设定阶段高度为30-50cm，所述设定时间大于或等于30s，所述设定上提速度为0.5-1m/min。
9.根据权利要求2所述的粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法，其特征在于，所述控制所述电机的电流，并从所述孔的孔底逐段上升所述振冲器而将所述孔挤密成为所述砂桩，还包括：在所述振冲器上升的过程中，通过高压水枪将从所述孔中上浮排出的泥浆冲走。
10.根据权利要求2所述的粉细砂土质地基的无填料双头振冲挤密控制方法，其特征在于，所述通过调节所述电机的电流大小、所述水泵的供水量、所述水泵的水压以及所述空压机的气压而使控制所述振冲器以设定下降速度下降直至达到设定深度而实现造孔之后，还包括：在所述孔中控制所述振冲器上下提升多遍而使所述孔通畅。
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