CN115874599B - 一种基于电阻率特性的砂土液化防治挤密桩及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电阻率特性的砂土液化防治挤密桩及其施工方法。属于岩土工程砂土液化防治领域，包括土体固化装置和主桩体，所述土体固化装置内置液压缸、伸缩杆、推压板、固化剂贮藏袋，所述土体固化装置顶端附有电测箱；所述主桩体包括亚克力外壁和石墨电极壁，所述主桩体与土体固化装置螺旋连接，所述主桩体内部浇筑碎石。本发明通过主桩体的石墨电极同步监测周围土体的电阻率特性，从而触发内置于土体固化装置中的液压缸伸长，促使推压板挤压固化剂贮藏袋释放固化剂，起到加固土体结构的作用；通过内筑碎石的挤密桩提升土体结构承载力，并结合电测箱随时监测分析土体结构物理特性，并通过释放固化剂加固土体，在砂土液化防治领域效果显著。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程砂土液化防治领域，涉及了一种砂土液化过程中可对土体电学特性监测的挤密桩及其施工方法；具体的是，涉及了一种基于电阻率特性的砂土液化防治挤密桩及其施工方法。
背景技术
地震自然灾害在我国常有发生，严重破坏了土体内部结构稳定性，为了加固土体结构，提升土体地基的稳定性，在地基加固施工中常采用灰土挤密桩、混凝土桩或钢筋混凝土桩等方法处理，传统施工通常采用锤击成孔或冲击成孔的方式进行下桩，虽然能够起到地基加固的目的，但当地基发生二次失稳时，则需要进行二次现场施工，重新勘测现场土体结构状态，并再次加固，需耗费大量人力、物力、财力，且加固过程中由于需要再次勘验，对土体结构有着一定程度的人为再破坏。
综上所述，对于防止地基二次失稳，采用桩体自加固的方式尤为重要，通过电测法监测周边土体电学特性，从而使桩体本身做出自加固，可以有效达到防止砂土液化的目的，且更省时、省力。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了避免地基二次失稳后，在对现场土体结构状态勘验过程中出现的人为再破坏的情况，提供一种可以随时监测周围土体电学特性，并可以做出自加固行为的复式挤密桩结构。
技术方案：本发明所述的一种基于电阻率特性的砂土液化防治挤密桩，包括土体固化装置和主桩体，所述土体固化装置顶端焊有电测箱，所述土体固化装置与主桩体螺旋连接。
进一步地，所述电测箱内置电阻率测试仪和电测信号仪，所述太阳能供电板焊接在电测箱顶端表面，提供源源不断的电动力，所述电测信号仪通过信号线与液压缸连接，控制液压缸工作。
进一步地，所述土体固化装置包括上中空腔和侧腔，所述上中空腔内置液压缸，所述液压缸通过固定梁焊接在上中空腔内壁。
进一步地，所述液压缸下部焊有一圈多个伸缩杆，所述伸缩杆之间通过铰接链连接，便于伸缩杆可灵活伸缩，所述伸缩杆中部焊有推压板，所述伸缩杆下端部分别与亚克力密封板焊接，所述侧腔为圆柱体状，内置固化剂贮藏袋，所述侧腔侧壁和底壁遍布式打有圆孔。
进一步地，所述伸缩杆在液压缸的作用下向四周侧腔推压固化剂贮藏袋，所述固化剂贮藏袋受到压力的作用，释放固化剂，通过所述侧腔侧壁和底壁遍布式打有的圆孔渗透至周围土体，起到固化土体的作用。
进一步地，所述土体固化装置底部焊有亚克力密封板，所述亚克力密封板上表面置有密封塞，防止多余的固化剂渗透进入主桩体内腔，所述亚克力密封板下端焊接刻有单向锁死螺纹的螺口，可直接推进卡死与主桩体相连接。
进一步地，所述主桩体在桩体内腔中下部内浇筑碎石，使整个桩体更加密实坚固。
进一步地，所述主桩体包括石墨电极壁和亚克力外壁，所述石墨电极壁分别内置于亚克力外壁两侧，亚克力玻璃材料与石墨电极材料相见分明，有效避免了其他导电材料对电测结果的影响，石墨材料有效防止桩体中的电极长时间埋于地下被腐蚀。
进一步地，所述石墨电极壁内侧两边分别置有电极导线接口，所述电极导线接口接有电极线，所述电极线与上部的电测箱连接。
进一步地，一种基于电阻率特性的砂土液化防治挤密桩的施工方法，具体步骤如下：
步骤一：预先进行场地整平，在固定位置用打桩机锤击成孔，使土体向周边密实挤压；
步骤二：将主桩体打入桩孔，并将预先准备好的碎石浇筑进主桩体指定位置；
步骤三：外接电极导线接口的电极线至电测箱；
步骤四：将处于初始状态的土体固化装置通过螺口螺接在主桩体；
步骤五：确认电测箱是否正常安置在土体固化装置表面，各部分仪器是否可以正常工作。
工作原理：基于电阻率特性的砂土液化防治挤密桩在正常状态下，利用自身的碎石挤密桩对周边土体进行加固，防止失稳，一旦周边地基土体结构发生变化，主桩体外壁两侧内置的石墨电极直接作用于土体，在电阻率测试仪的共同作用下，实时测得土体电阻率数据，通过电测信号仪控制液压缸工作，使焊接在液压缸下部的伸缩杆向下伸长，从而带动推压板向两边的侧腔推进，侧腔内置的固化剂贮藏袋受到挤压，释放固化剂，通过侧腔侧壁和底壁遍布式打有的圆孔渗透至周围土体，从而进一步固化周边土体，通过桩体自加固对地基进行加固处理。
有益效果：本发明与现有技术相比，本发明的特点是：1、本发明可有效加固土体地基，并实时监测周边土体的电阻率变化特性，从而判断土体结构状态，促使挤密桩进行自加固，达到地基加固处理，防止砂土进一步液化失稳；2、本发明中液压缸下部焊有一圈多个伸缩杆，伸缩杆之间通过铰接链连接，便于伸缩杆可灵活伸缩，促使推压板向四周侧腔推进，挤压固化剂贮藏袋，有效释放了固化剂渗透进周围土体，达到固化土体的作用；3、本发明亚克力密封板下端焊接刻有的单向锁死螺纹的螺口，可直接推进卡死与主桩体相连接，使整体结构更加牢固；4、本发明石墨电极壁分别内置于亚克力外壁两侧，亚克力玻璃材料与石墨电极材料相见分明，有效避免了其他导电材料对电测结果的影响，石墨材料有效防止桩体中的电极长时间埋于地下被腐蚀；5、本发明通过碎石挤密桩进行地基加固的同时，结合桩体附有的石墨电极同步监测电阻率特性，并由电测信号仪控制液压缸，促使固化剂释放，进而对周边土体进行自加固。
附图说明
图1是本发明中挤密桩的整体结构示意图；
图2是本发明中土体固化装置的示意图；
图3是本发明中电测箱的结构示意图；
图4是本发明土体固化装置中侧腔的内部结构图；
图5是本发明土体固化装置中液压缸的结构图；
图6是本发明中侧腔的外部结构图；
图7是本发明中主桩体的结构图；
图8是本发明中电极板布置结构横向剖面图；
图中：1、土体固化装置；2、电测箱；201、电阻率测试仪；202、太阳能供电板；203、电测信号仪；3、上中空腔；4、液压缸；401、伸缩杆；402、铰接链；403、推压板；404、信号线；5、固定梁；6、侧腔；7、固化剂贮藏袋；8、密封塞；9、亚克力密封板；901、螺口；10、主桩体；11、石墨电极壁；1101、电极导线接口；1102、电极线；12、碎石；13、桩体内腔；14、亚克力外壁。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，本发明的一种基于电阻率特性的砂土液化防治挤密桩，主要包括两部分，即土体固化装置1和主桩体10，在所述土体固化装置1的顶端焊接有电测箱2，所述土体固化装置1与主桩体10螺旋连接。
如图2、图3、图4、图5所示，在所述电测箱2内置有电阻率测试仪201和电测信号仪203，所述太阳能供电板202焊接在电测箱2的顶端表面，提供源源不断的电动力，所述电阻率测试仪201和电测信号仪203通过线路连接在太阳能供电板202上，所述电测信号仪203通过信号线404与液压缸4连接，控制液压缸4工作。
进一步的，所述土体固化装置1包括上中空腔3和侧腔6，在所述上中空腔3内置液压缸4，所述液压缸4通过固定梁5焊接在上中空腔3的内壁上。
进一步的，在液压缸4的下部焊有一圈多个伸缩杆401，所述伸缩杆401之间通过铰接链402连接，便于伸缩杆401可灵活伸缩，在所述伸缩杆401中部焊接有推压板403，所述伸缩杆401下端部分别与亚克力密封板9焊接。
进一步的，所述侧腔6为圆柱体状，内置固化剂贮藏袋7，在所述侧腔6侧壁和底壁遍布式打有圆孔。
进一步的，所述伸缩杆401在液压缸4的作用下向四周侧腔6推压固化剂贮藏袋7，所述固化剂贮藏袋7受到压力的作用，释放固化剂，通过侧腔6的侧壁和底壁遍布式打有的圆孔渗透至周围土体，起到固化土体的作用。
进一步的，在所述土体固化装置1的底部焊有亚克力密封板9，亚克力密封板9上表面安置有密封塞8，防止多余的固化剂渗透进入桩体内腔13，在所述亚克力密封板9下端焊接刻有单向锁死螺纹的螺口901，可直接推进卡死与主桩体10相连接。
如图6、图7所示，主桩体10在桩体内腔13中下部内浇筑碎石12，使整个桩体更加密实坚固。
进一步的，所述主桩体10包括石墨电极壁11和亚克力外壁14，所述石墨电极壁11分别内置于亚克力外壁14的两侧，亚克力玻璃材料与石墨电极材料相见分明，有效避免了其他导电材料对电测结果的影响，石墨材料有效防止主桩体10中的电极长时间埋于地下被腐蚀。
进一步的，在所述石墨电极壁11内侧两边分别置有电极导线接口1101，所述电极导线接口1101接有电极线1102，所述电极线1102与上部的电测箱2连接。
进一步的，一种基于电阻率特性的砂土液化防治挤密桩施工方法，包括如下步骤：
步骤一：预先进行场地整平，在固定位置用打桩机锤击成孔，使土体向周边密实挤压；
步骤二：将主桩体10打入桩孔，并将预先准备好的碎石12浇筑进主桩体10指定位置；
步骤三：外接电极导线接口1101的电极线1102至电测箱2；
步骤四：将处于初始状态的土体固化装置1通过螺口901螺接在主桩体10上；
步骤五：确认电测箱2是否正常安置在土体固化装置1的表面，各部分仪器是否可以正常工作。
本发明提供的一种基于电阻率特性的砂土液化防治挤密桩在正常状态下，利用自身的碎石挤密桩对周边土体进行加固，防止失稳，一旦周边地基土体结构发生变化，主桩体10的亚克力外壁两侧内置的石墨电极壁11直接作用于土体，在电阻率测试仪201共同作用下，实时测得土体电阻率数据，通过电测信号仪203控制液压缸4工作，使焊接在液压缸4下部的伸缩杆401向下伸长，从而带动推压板403向两边的侧腔6推进，侧腔6内置的固化剂贮藏袋7受到挤压，释放固化剂，通过侧腔6侧壁和底壁遍布式打有的圆孔渗透至周围土体，从而进一步固化周边土体，通过桩体自加固对地基进行加固处理。
实施例
本发明所述的基于电阻率特性的砂土液化防治挤密桩在砂土地基中施工完毕后，内置碎石12的主桩体10在地基结构中起到加固防塌陷的作用，加固过程中由太阳能供电板202给电测箱2供电并工作，通过主桩体10上安置的石墨电极壁11采集周边土体的电测信号数据，传送至电阻率测试仪201进行电阻率数据分析，同时在电阻率测试仪201上设置电阻率预警值，一旦周边土体的电阻率值达到预警值，就立刻通过电测信号仪203触发液压缸4启动，使焊接在其下部的伸缩杆401向下伸长，伸长的过程中迫使推压板403逐渐四周推进，当推进至侧腔6时，侧腔6内置的固化剂贮藏袋7会受到挤压，从而释放固化剂，并通过侧腔6侧壁和底壁遍布式打有的圆孔渗透至周围土体，在渗透作用下固化剂可进一步渗透至周边土体，从而达到进一步加固地基土的目的，如果周边土体的电阻率值没有达到预警值，电测信号仪203无法触发后续一系列动作，仅通过主桩体物理加固地基。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种基于电阻率特性的砂土液化防治挤密桩，其特征在于，
包括土体固化装置(1)，在所述土体固化装置(1)的顶端焊接有电测箱(2)，在所述土体固化装置(1)的另一端安设有主桩体(10)，所述土体固化装置(1)与主桩体(10)螺旋连接；
所述土体固化装置(1)包括相连接的上中空腔(3)和侧腔(6)；
在所述上中空腔(3)内安置有液压缸(4)及固定梁(5)，所述液压缸(4)通过固定梁(5)焊接在上中空腔(3)的内壁上；
在所述液压缸(4)的下部焊接有一圈多个伸缩杆(401)，所述伸缩杆(401)之间通过铰接链(402)连接；
在所述伸缩杆(401)的中部焊接有推压板(403)，
所述伸缩杆(401)的下端部分别与亚克力密封板(9)焊接；
在所述土体固化装置(1)的底部焊接有亚克力密封板(9)，在所述亚克力密封板(9)上表面安置有密封塞(8)；
在所述亚克力密封板(9)下端焊接刻有单向锁死螺纹的螺口(901)；
所述侧腔(6)为圆柱体状，在所述侧腔(6)内安置有固化剂贮藏袋(7)，在所述侧腔(6)的侧壁和底壁上遍布式打有圆孔；
所述主桩体(10)包括石墨电极壁(11)和亚克力外壁(14)，所述石墨电极壁(11)分别内置于亚克力外壁(14)两侧；
在所述石墨电极壁(11)内侧两边分别安置有电极导线接口(1101)，所述电极导线接口(1101)接有电极线(1102)，所述电极线(1102)与上部的电测箱(2)连接；
在所述主桩体(10)内开设有桩体内腔(13)，在所述桩体内腔(13)的中下部内浇筑有碎石(12)；
在所述电测箱(2)内安置有电阻率测试仪(201)和电测信号仪(203)，在电测箱(2)的顶端表面焊接有太阳能供电板(202)；
所述电阻率测试仪(201)、电测信号仪(203)通过线路连接在太阳能供电板(202)上；
所述电测信号仪(203)通过信号线(404)与液压缸(4)连接。
2.如权利要求1所述的一种基于电阻率特性的砂土液化防治挤密桩的施工方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)、预先进行场地整平，在固定位置用打桩机锤击成孔，使土体向周边密实挤压；
(2)、将主桩体(10)打入桩孔，并将预先准备好的碎石(12)浇筑进主桩体(10)的指定位置；
(3)、外接电极导线接口(1101)的电极线(1102)至电测箱(2)；
(4)、将处于初始状态的土体固化装置(1)通过螺口(901)螺接在主桩体(10)上；
(5)、确认电测箱(2)是否正常安置在土体固化装置(1)表面，各部分仪器是否可以正常工作；
基于电阻率特性的砂土液化防治挤密桩在正常状态下，利用自身的碎石挤密桩对周边土体进行加固，防止失稳，一旦周边地基土体结构发生变化，主桩体(10)的亚克力外壁两侧内置的石墨电极壁(11)直接作用于土体，在电阻率测试仪(201)共同作用下，实时测得土体电阻率数据，通过电测信号仪(203)控制液压缸(4)工作，使焊接在液压缸(4)下部的伸缩杆(401)向下伸长，从而带动推压板(403)向两边的侧腔(6)推进，侧腔(6)内置的固化剂贮藏袋(7)受到挤压，释放固化剂，通过侧腔(6)侧壁和底壁遍布式打有的圆孔渗透至周围土体，从而进一步固化周边土体，通过桩体自加固对地基进行加固处理。
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- 2023-01-09 CN CN202310024964.9A patent/CN115874599B/zh active Active
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