CN116791565A - 超强地震带超深覆盖层下透水振冲碎石桩形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超强地震带超深覆盖层下透水振冲碎石桩形成方法，包括：形成碎石桩孔；对碎石桩孔进行清孔处理，且在清孔处理过程中，获取对应于碎石桩孔内泥浆密度的实时超声信号；根据获取的对应于碎石桩孔内泥浆密度的实时超声信号，对供应下水的下水流量和供压下气的下气压力进行控制；清孔处理后，将碎石填料投放到碎石桩孔内，利用振冲器进行振冲加密施工；振冲加密施工期间，根据对应于振冲器振幅的实时电信号，对振冲器的振冲加密进行控制，以形成具有有效桩径的振冲碎石桩。本发明方法，确保碎石桩孔内透水性符合预设要求，以便保证在超强地震带超深覆盖层下形成的超深振冲碎石填料桩透水性良好，桩径符合要求。

Description

超强地震带超深覆盖层下透水振冲碎石桩形成方法

技术领域

本发明涉及桩机施工技术领域，尤其涉及一种超强地震带超深覆盖层下形成超深振冲碎石桩的垂直度控制方法。

背景技术

振冲法是一种地基处理的方法，在振冲器水平振动和高压水或辅以高压空气的共同作用下，使松散地基土层振密；或在地基土层中成孔后，回填性能稳定的硬质粗颗粒材料，经振密形成的增强体(振冲桩)和周围地基土形成复合地基的地基处理方法。

利用振冲法施工的过程中，不同地质条件的地层采用施工方法不同，如果遇到结构复杂的特殊地层，在振冲器水平振动和高压水的共同作用下仍不能保证施工效果时，可以使用高压空气作为辅助，通过高压水和高压气共同作用对地层进行冲孔预破坏，有利于提高振冲器的穿透和造孔能力。

但《水电水利工程振冲法地基处理技术规范》(DL/T524-2016)中关于供水压力、供水量的规定只是根据工程实践(国内振冲碎石填料桩现有施工水平35m以内，且均是地层相对单一的浅孔振冲)的经验进行了归纳性总结，仅给出了水泵的供水压力和供水量的一个大致范围，对于何种地层应采取多大水压没有具体规定，对于供气没有具体规定。对于覆盖层厚度大多为100m以上的超深覆盖层而言，由于存在软弱夹层(如湖相沉积淤泥质黏土)和相对密实的硬层(如砂层或砂层夹砾石)，使得这两种地层在造孔中所遇到的问题完全不同，尤其是当该地层又处于超强地震带时，上述规定已完全不能适用。

此外，常规方法进行振冲施工的方法在覆盖层厚度大，强震频发尤其是易发生特大地震条件下的地层不适用，因为，常规振冲方法无法确保形成碎石填料桩的透水性及桩径，无法保证特大地震条件下桩体不断裂。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种超强地震带超深覆盖层下透水振冲碎石桩形成方法，确保碎石桩孔内透水性符合预设要求，以便保证在超强地震带超深覆盖层下形成的超深振冲碎石填料桩透水性良好，桩径符合要求。

为实现本发明的上述目的，本发明提供一种超强地震带超深覆盖层下透水振冲碎石桩形成方法，包括：

通过对具有振冲器和伸缩导杆的振冲碎石桩机进行下水和下气的控制，快速振冲造孔施工形成碎石桩孔；

对快速振冲造孔施工形成的碎石桩孔进行清孔处理，且在清孔处理过程中，获取对应于碎石桩孔内泥浆密度的实时超声信号；

根据获取的对应于碎石桩孔内泥浆密度的实时超声信号，对供应下水的下水流量和供压下气的下气压力进行控制，以便碎石桩孔内泥浆密度符合要求；

以符合要求的泥浆密度完成清孔处理，然后，将碎石填料投放到碎石桩孔内，利用振冲器对碎石桩孔内碎石填料进行振冲加密施工；

利用振冲器对碎石桩孔内碎石填料进行振冲加密施工期间，根据对应于振冲器振幅的实时电信号，对振冲器的振冲加密进行控制，以形成具有有效桩径的振冲碎石桩。

其中，根据对应于振冲器振幅的实时电信号，对振冲器的振冲加密进行控制包括：

在振冲器对碎石桩孔内碎石填料进行振冲加密施工期间，设置在振冲器内的流速传感器生成对应于振冲器振幅的实时电信号；

根据设置在振冲器内的流速传感器生成的所述实时电信号，对所述振冲器的振冲加密进行控制，使填入碎石桩孔中的填料形成碎石桩的桩径等于有效桩径。

优选的，设置在振冲器内的流速传感器包括：

其一端安装到振冲器电机壳体上的支撑杆；

安装在所述支撑杆另一端的装有液体的缸体；

安装在振冲器壳体内侧并伸入到所述缸体内的包括活塞杆和活塞头的活塞，所述活塞头将所述缸体内腔分割成第一空腔和第二空腔；

连接所述第一空腔和所述第二空腔的管路；

安装在所述管路上的流速检测器；

其中，在所述活塞随着振冲器壳体振动而在缸体内移动期间，缸体内的液体经由所述管路流过所述流速检测器，使所述流速检测器生成对应于所述振冲器壳体振动幅度的电信号。

优选的，设置在振冲器内的流速传感器包括：

安装在振冲器壳体内侧的其内装有液体的缸体；

其一端安装到振冲器电机壳体上的支撑杆；

安装在所述支撑杆另一端的包括活塞杆和活塞头的活塞，所述活塞头伸入到所述缸体内，将缸体内腔分割成第一空腔和第二空腔；

连接所述第一空腔和所述第二空腔的管路；

安装在所述管路上的流速检测器；

其中，在所述缸体随着振冲器壳体振动而相对所述活塞移动期间，缸体内的液体经由所述管路流过所述流速检测器，使所述流速检测器生成对应于所述振冲器壳体振动幅度的电信号。

优选的，获取对应于碎石桩孔内泥浆密度的实时超声信号是通过超声波装置实现，所述超声波装置包括：

安装在地面上的超声波主机；

从所述主机延伸到碎石桩孔内的超声波探头；

其中，所述超声波探头向碎石桩孔内的泥浆发射超声波并接收泥浆反射的超声波，所述主机根据泥浆反射的超声波以及预设的超声波与泥浆密度的对应关系，获得碎石桩孔内泥浆密度信息。

优选的，根据碎石桩孔内泥浆密度信息，对供应下水的下水流量和供压下气的下气流量进行控制包括：

获得碎石桩孔内泥浆密度信息后，比较当前泥浆密度值与预设泥浆密度阈值；

根据当前泥浆密度值与预设泥浆密度阈值的比较结果，控制供应下水的下水流量和供压下气的下气流量。

优选的，根据当前泥浆密度值与预设泥浆密度阈值的比较结果，控制供应下水的下水流量和供压下气的下气流量包括：

比较结果为当前泥浆密度值在预设泥浆密度阈值内时，控制在当前下水流量、当前下气流量下进行清孔处理；

比较结果为当前泥浆密度值超出预设泥浆密度阈值时，控制供应下水的下水流量和供压下气的下气流量，以便泥浆密度值在预设泥浆密度阈值内。

优选的，在比较结果为当前泥浆密度值超出预设泥浆密度阈值时，控制供应下水的下水流量和供压下气的下气流量的过程中，若出现塌孔现象，则对碎石桩孔进行化学泥浆护壁处理。

其中，通过对具有振冲器和伸缩导杆的振冲碎石桩机进行下水和下气的控制，快速振冲造孔施工形成碎石桩孔包括：

在振冲造孔施工过程中获取当前地层密实度；

根据当前地层密实度，控制供应下水的下水流量以及控制供应下气的下气压力，以便振冲器和下水、下气共同作用完成振冲造孔施工。

优选的，在振冲造孔施工过程中获取当前地层密实度；根据当前地层密实度，控制供应下水的下水流量以及控制供应下气的下气压力，以便振冲器和下水、下气共同作用完成振冲造孔施工包括：

将用于供应下水的管道穿过伸缩导杆和振冲器后从振冲器的底端伸出，以便下水从振冲器底端喷出对地层进行水冲预破坏；

将用于供应下气的管道穿过伸缩导杆后从伸缩导杆的底部套管侧壁伸出，以便下气从伸缩导杆底部喷出对地层进行气冲预破坏；

在振冲造孔施工过程中获取当前地层密实度；

获取供应下气的下气压力；

根据预置的下气压力与地层密实度的对应关系，查找与当前地层密实度相对应的目标下气压力；

根据获取的当前地层密实度控制供应下气的下气压力，使供应下气的下气压力达到目标下气压力；

根据振冲造孔施工过程中获取的当前地层密实度控制供应下水的下水流量，以便振冲器在下水、下气的协同作用下快速完成振冲造孔施工。

优选的，所述根据获取的当前地层密实度控制供应下气的下气压力，使供应下气的下气压力达到目标下气压力包括：

比较获取的下气压力和目标下气压力，得到获取的下气压力和目标下气压力的差值；

根据获取的下气压力和目标下气压力的差值，控制供应下气的下气压力，使获取的下气压力位于目标下气压力范围内。

与现有技术相比，本发明超强地震带超深覆盖层下透水振冲碎石桩形成方法具有如下优点：

1、本发明超强地震带超深覆盖层下透水振冲碎石桩形成方法，对振冲施工形成的碎石桩孔进行清孔过程中的泥浆密度进行实时检测，确保碎石桩孔内透水性符合预设要求，从而为确保后续对投向碎石桩孔内的碎石填料进行振冲加密所形成的碎石桩的透水性符合要求提供前提条件，保证碎石桩在特大地震条件下(如8.5-9级地震条件下)仍能将地层深部的超静孔隙水压力沿碎石桩垂直上传，避免碎石桩在强震条件下发生挫断事故，提高碎石桩形成的复合地基的稳定性与安全性。

2、本发明方法，对于深厚覆盖的复杂地层，根据不同地层密实度精确控制下水压力的供给量，以便振冲器在合适下水压力的配合作用下，顺利完成复杂地层的深孔振冲施工，从而解决了50m以上深厚覆盖层地层振冲施工的难题；

3、本发明方法，对于深厚覆盖的复杂地层，在只供应下水效果不明显时，本发明根据不同地层密实度分别精确控制下水压力和下气压力的供给量，以便振冲器在合适下水压力、下气压力的协同作用下，顺利完成复杂地层的深孔振冲施工，从而解决了50m以上深厚覆盖层地层振冲施工的难题；

4、本发明方法，对具有脉动压力的瞬时下水压力进行平均处理，得到的平均下水压力更接近下水压力供给的真实值，从而实现对下水压力的精确控制。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明超强地震带超深覆盖层下形成透水振冲碎石桩方法的示意图；

图2是本发明使用的振冲碎石桩机的示意图；

图3是本发明振冲碎石桩机的下水及下气控制系统的示意框图；

图4是本发明实施例获取当前地层密实度的方法流程图；

图5是本发明实施例下水及下气控制方法流程图；

图6是本发明实施例根据振冲造孔施工过程中获取的当前地层密实度控制供应下水的下水流量的方法流程图；；

图7是本发明对桩孔内泥浆密度进行控制的流程图；图8是本发明在振冲器壳体内设置电磁感应器的的示意图；

图9a是图8中A部分第一实例的放大示意图；

图9b是图8中A部分第二实例的放大示意图；

图10是本发明用来控制振冲器对碎石填料进行加密控制的加密控制部分的原理图；

图11是图10中的加密控制部分进行振冲加密控制的第一实施例的流程图；

图12是图10中的加密控制部分进行振动加密控制的第二实施例的流程图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明提供的超强地震带超深覆盖层下透水振冲碎石桩形成方法，包括：

通过对具有振冲器和伸缩导杆的振冲碎石桩机进行下水和下气的控制，快速振冲造孔施工形成碎石桩孔；

对快速振冲造孔施工形成的碎石桩孔进行清孔处理，且在清孔处理过程中，获取对应于碎石桩孔内泥浆密度的实时超声信号；

根据获取的对应于碎石桩孔内泥浆密度的实时超声信号，对供应下水的下水流量和供压下气的下气压力进行控制，以便碎石桩孔内泥浆密度符合要求；

以符合要求的泥浆密度完成清孔处理，然后，将碎石填料投放到碎石桩孔内，利用振冲器对碎石桩孔内碎石填料进行振冲加密施工；

利用振冲器对碎石桩孔内碎石填料进行振冲加密施工期间，根据对应于振冲器振幅的实时电信号，对振冲器的振冲加密进行控制，以形成具有有效桩径的振冲碎石桩。

其中，本发明对振冲碎石桩透水性进行控制是在振中碎石桩机施工过程实现，图2显示了本发明在施工过程中使用的振冲碎石桩机1000的结构图。如图2所示，振冲碎石桩机1000包括吊装装置、导杆10、振冲器13及自动进给装置。

具体的，吊装装置包括振冲碎石桩机的主机、与主机连接的桅杆11、安装在主机后端的主卷扬装置，通过主卷扬装置的钢丝绳及桅杆11吊装导杆10，以使导杆在自重作用下竖直安置。

此外，在主机上安置有自动进给装置，该自动进给装置安装于吊装装置主机的后部，可用作主机的配重。自动进给装置包括气管卷扬装置、电缆卷扬装置和水管卷扬装置，且这三个装置与主卷扬装置被设置为同步进给。

导杆10具有位于上部的用于与主卷扬装置的钢丝绳连接的连接段、位于中间的支撑段和位于下部的用于与振冲器13连接的工作段。该导杆10采用伸缩式导杆，使得导杆10的轴向长度可调，以便改变振冲器系统相对地面的下放或上提位置。即，导杆10具有由内向外依次套接的多层套管，连接段为顶层套管，工作段为底层套管，支撑段包括一层或多层中间套管。其中，相邻两层套管可采用现有技术的连接结构连接在一起，即可使相邻两层套管轴向滑动顺利，又可防止相互之间发生扭转。工作时，导杆中多层套管的数量与长度可以根据使用需要而确定，如可采用4层以上的套管，每层套管的长度可为18—25米(顶层套管的长度还可更长些)。使用时，导杆的多层套管的长度可伸长或缩短，当伸缩式导杆的多层套管全部伸出时，伸缩式导杆的总长度可达到100米甚至更长，因此，采用本发明的振冲碎石桩机可以对深度大于50米的地层进行振冲造孔。

振冲碎石桩机施工通常包括，1)振冲形成碎石桩孔，2)对碎石桩孔进行清清孔处理，3)将碎石填料投放到碎石桩孔内，振冲器对填入碎石桩孔中的碎石进行振冲加密，形成碎石桩。

本发明形成碎石桩孔，是通过对具有振冲器和伸缩导杆的振冲碎石桩机进行下水和下气的控制，快速振冲造孔施工形成的碎石桩孔，其包括：

在振冲造孔施工过程中获取当前地层密实度；

根据当前地层密实度，实时控制水泵供应下水的下水流量以及实时控制空压机供应下气的下气压力，以便振冲器和下水、下气共同作用完成振冲造孔施工。

本发明适用于地层复杂的深孔振冲，根据当前地层密实度自动控制下水、下气的供给量，保证深孔振冲施工的顺利进行。

其中，在振冲造孔施工过程中获取当前地层密实度；根据当前地层密实度，实时控制水泵供应下水的下水流量以及实时控制空压机供应下气的下气压力，以便振冲器和下水、下气共同作用完成振冲造孔施工包括：

将用于供应下水的管道穿过伸缩导杆和振冲器后从振冲器的底端伸出，以便下水从振冲器底端喷出对地层进行水冲预破坏；

将用于供应下气的管道穿过伸缩导杆后从伸缩导杆的底部套管侧壁伸出，以便下气从伸缩导杆底部喷出对地层进行气冲预破坏；

在振冲造孔施工过程中获取当前地层密实度；

获取供应下气的下气压力；

根据预置的下气压力与地层密实度的对应关系，查找与当前地层密实度相对应的目标下气压力；

根据获取的当前地层密实度控制供应下气的下气压力，使供应下气的下气压力达到目标下气压力；

根据振冲造孔施工过程中获取的当前地层密实度控制供应下水的下水流量，以便振冲器在下水、下气的协同作用下快速完成振冲造孔施工。

下面结合附图和实施例对本发明快速振冲造孔进行详细说明。

如图5所示，本实施例提供一种振冲碎石桩机造孔施工中的下水及下气控制方法，包括：

S100，将用于供应下气的管道穿过伸缩导杆后从伸缩导杆的底部套管侧壁伸出，以便下气从伸缩导杆底部喷出对地层进行气冲预破坏；

S101，在振冲施工过程中获取当前地层密实度；

S102，获取供应下气的下气压力；

S103，根据预置的下气压力与地层密实度的对应关系，查找与当前地层密实度相对应的目标下气压力；

S104，根据获取的当前地层密实度控制供应下气的下气压力，使获取的下气压力达到目标下气压力；

S105，将用于供应下水的管道穿过伸缩导杆和振冲器后从振冲器的底端伸出，以便下水从振冲器底端喷出对地层进行水冲预破坏；

S106，根据振冲施工过程中获取的当前地层密实度控制供应下水的下水流量，以便振冲器在下水、下气的协同作用下完成振冲施工。

下面结合附图对本实施例下水控制方法进行详细说明。

如图4所示，在振冲施工过程中获取当前地层密实度包括：

S201，获取振冲器的当前振冲电流；

S202，根据预置的振冲电流与地层密实度的对应关系，查找与当前振冲电流相对应的地层密实度；

S203，将查找到的地层密实度确定为当前地层密实度。

如图3所示，振冲器13通过振冲器变频柜2连接控制器1，振冲器变频柜2和控制器1采用无线连接，也可以采用有线连接。

在本实施例的一个实施方式中，当遇到局部分布均匀的地层时，获取的振冲电流瞬时值平稳，S201获取振冲器的当前振冲电流通过以下方式实现：获取振冲器的振冲电流瞬时值；将获取的振冲电流瞬时值确定为当前振冲电流。

该实施方式在具体实施时，控制器1从振冲器变频柜2获取振冲器13的振冲电流信号，并将获取的振冲电流确定为当前振冲电流。或者，在振冲器变频柜2连接振冲器13的振冲出线上安装电流检测传感器(图中未示出)；启动振冲器13时，电流检测传感器就会有振冲电流信号产生，振冲电流信号通过有线或无线的方式实时传输到控制器1。控制器1将从电流检测传感器实时传输过来的振冲电流确定为当前振冲电流。其中，电流检测传感器可以采用现有技术中能够检测电流的任意传感器。例如，电流互感器。

在本实施例的另一个实施方式中，当遇到局部分布不均匀的地层时，获取的振冲电流瞬时值跳跃大，S201获取振冲器的当前振冲电流通过以下方式实现：获取振冲器的多个振冲电流瞬时值；对获取的多个振冲电流瞬时值做平均处理，得到平均振冲电流；将平均振冲电流确定为当前振冲电流。其中，获取相邻两个所述振冲电流瞬时值的间隔时间相等。对获取的多个振冲电流瞬时值做平均处理的方法如下：将连续获取的n(n≥2)个振冲电流瞬时值编成一个队列，并将队列中的n个振冲电流瞬时值相加后取平均值；将每次新获取的一个振冲电流瞬时值加入队尾，同时去掉队首的一个振冲电流瞬时值，形成一个新的队列，并将新的队列中的n个振冲电流瞬时值相加后取平均值。

该实施方式在具体实施时，获取振冲电流瞬时值的方法参见前述的实施方式。具体可以在控制器内部设置电流平均处理模块，控制器从振冲器变频柜2或电流检测传感器获取振冲电流瞬时值，通过电流平均处理模块对队列中的n(n≥2)个振冲电流瞬时值做平均处理，得到平均振冲电流；控制器将平均振冲电流确定为当前振冲电流。

其中，S202根据预置的振冲电流与地层密实度的对应关系，查找与当前振冲电流相对应的地层密实度；以及S203将查找到的地层密实度确定为当前地层密实度。具体实施方式如下：

控制器中预置有振冲电流与地层密实度的对应关系。振冲电流与地层密实度的对应关系通过试验获得，即在正式施工之前，在现场先做试验桩，控制器通过试验桩获得的大量数据分析确定振冲电流与地层密实度的对应关系。

在本实施例的一个实施方式中，振冲电流与地层密实度的对应关系，如表1所示。将地层密实度分为软、中、硬三个级别，不同级别的地层密实度与振冲电流的对应关系通过现场试验数据获得。

表1振冲电流与地层密实度的对应关系

振冲电流I	地层密实度Dr
		I<0.3Ie	软
0.3Ie≤I<0.8Ie	中
		I≥0.8Ie	硬

其中，表1所示的Ie为振冲器额定电流。

控制器获得当前振冲电流后，通过查找表1，将与当前振冲电流相对应的地层密实度确定为当前地层密实度。例如，当控制器1获取当前振冲电流I＝0.3Ie时，通过查找表1，将当前地层密实度确定为中级。

需要说明的是，表1只是示出了振冲电流与地层密实度的一种对应关系，对于更复杂的地层，控制器还可以根据现场试验数据得到其他更复杂的对应关系。

其中，S106根据振冲施工过程中获取的当前地层密实度控制供应下水的下水流量，如图6所示，包括：

S301，获取供应下水的当前下水压力；

S302，根据预置的下水压力与地层密实度的对应关系，查找与当前地层密实度相对应的目标下水压力；

S303，通过比较当前下水压力和目标下水压力，控制水泵供应下水的下水流量，使当前下水压力位于目标下水压力范围内。

控制器将当前下水压力和目标下水压力的差值信号转换成控制信号，控制水泵供应下水的下水流量，使当前下水压力位于目标下水压力范围内。

本实施例采用柱塞泵BW450供应下水，也可采用其他水泵供应下水，只要供应的下水压力、下水流量满足需要即可。

由于柱塞泵供水具有脉动压力和瞬时流量波动较大的特点，因此：S301获取供应下水的当前下水压力，包括：

S401，获取供应下水的多个瞬时下水压力；

S402，将所述多个瞬时下水压力做平均处理，得到平均下水压力；

S403，将所得到的平均下水压力确定为当前下水压力。

其中，S401获取供应下水的多个瞬时下水压力时，获取相邻两个瞬时下水压力的间隔时间相等。

在本实施例的一个实施方式中，S402将多个瞬时下水压力做平均处理，得到平均下水压力，具体实施方式如下：将连续获取的n(n≥2)个瞬时下水压力形成一个采样区间，并将采样区间内的n个瞬时下水压力相加后取算术平均值。

在本实施例的另一个实施方式中，S402将多个瞬时下水压力做平均处理，得到平均下水压力，具体实施方式如下：将连续获取的n(n≥2)个瞬时下水压力形成一个采样区间，并将采样区间内的n个瞬时下水压力求均方根。

其中，在前述的两个实施方式中，上一个采样区间内的n个瞬时下水压力与下一个采样区间内的n个瞬时下水压力不重叠。例如，第一个采样区间包含第1、2个瞬时下水压力，第二个采样区间包含第3、4个瞬时下水压力，以此类推。

上述两个实施方式在具体实施时，如图3所示，在水泵4的出水管路上安装供水压力检测传感器41和供水流量检测传感器42，分别用于实时检测水泵4供应下水的瞬时下水压力和瞬时下水流量。供水压力检测传感器41和供水流量检测传感器42可以采用现有技术中能够检测水压和水流量的任意传感器。例如，供水压力检测传感器41可以采用压力变送器，供水流量检测传感器42可以采用电磁流量计。

在供水压力检测传感器41内部增加压力信号平均电路，用于对供水压力检测传感器41连续检测到的n个瞬时下水压力取平均值得到平均下水压力，控制器1采集平均下水压力并将平均下水压力确定为当前下水压力。

此外，在供水流量检测传感器42内部增加流量信号平均电路，用于对连续n个瞬时下水流量取平均值得到平均下水流量，控制器1将采集到的平均下水流量确定为当前下水流量。

如图3所示，供水压力检测传感器41和供水流量检测传感器42将平均下水压力信号和平均下水流量信号传输到远程终端单元RTU，RTU通过无线传输信号至控制器1。

也可以在控制器内部增加压力信号平均处理模块和流量信号平均处理模块，控制器对从供水压力检测传感器41传送的n个瞬时下水压力做平均处理，以及对从供水流量检测传感器42传送的n个瞬时下水流量做平均处理，分别得到平均下水压力和平均下水流量，并将平均下水压力确定为当前下水压力，将平均下水流量确定为当前下水流量。

其中，S302根据预置的下水压力与地层密实度的对应关系，查找与当前地层密实度相对应的目标下水压力，具体实施方式如下：

控制器中预置有下水压力与地层密实度的对应关系。下水压力与地层密实度的对应关系通过试验获得，即在正式施工之前，在现场先做试验桩，控制器通过试验桩获得的大量数据分析确定下水压力与地层密实度的对应关系。

在本实施例的一个实施方式中，下水压力与地层密实度的对应关系，如表2所示。将地层密实度分为软、中、硬三个级别，不同级别的地层密实度与下水压力的对应关系通过现场试验数据获得。

表2下水压力与地层密实度的对应关系

下水压力P(MPa)	地层密实度Dr
		0.3～0.5	软
0.5～0.7	中
		0.7～0.8	硬

控制器1通过查找表2，查找到与当前地层密实度相对应的目标下水压力。如表2所示，每个级别的地层密实度对应的下水压力均设置上下限。例如，当控制器1通过查找表1将当前地层密实度确定为中级，则通过查找表2，查找到与中级当前地层密实度相对应的目标下水压力为0.5～0.7MPa。

需要说明的是，表2只是示出了下水压力与地层密实度的一种对应关系，对于更复杂的地层，控制器还可以根据现场试验数据得到其他更复杂的对应关系。

其中，S303通过比较当前下水压力和目标下水压力，控制水泵供应下水的下水流量，使当前下水压力位于目标下水压力范围内，具体包括：当当前下水压力大于目标下水压力上限时，控制水泵4减少下水流量；当当前下水压力小于目标下水压力下限时，控制水泵4增加下水流量；当当前下水压力位于目标下水压力范围内时，控制水泵4维持下水流量。

如图3所示，本实施例水泵4通过水泵变频柜5连接控制器1，水泵变频柜5和控制器1采用无线连接，也可以采用有线连接。控制器1通过控制水泵变频柜5改变输出频率来控制水泵4的转速，从而改变水泵4供应下水的下水流量，当水泵出水管路排出的下水流量增大时，下水压力也随之增大；当水泵出水管路排出的下水流量减小时，下水压力也随之减小。

在振冲施工过程中，如果仅供应下水，施工效果不明显时，辅助供应下气。

下面结合附图对本实施例下气控制方法进行详细说明。

本实施例下气控制方法包括：

S101，在振冲施工过程中获取当前地层密实度；

S102，获取供应下气的下气压力；

S103，根据预置的下气压力与地层密实度的对应关系，查找与当前地层密实度相对应的目标下气压力；

S104，根据获取的当前地层密实度控制供应下气的下气压力，使获取的下气压力达到目标下气压力。

其中，S101在振冲施工过程中获取当前地层密实度参见前述下水控制方法。

其中，本实施例S102获取供应下气的下气压力，具体包括：实时检测供应下气的瞬时下气压力，并获取间隔时间相等的瞬时下气压力。

在本实施例的一个实施方式中，获取下气压力的方法如下：如图3所示，在空压机8的出口处配置储气罐，在储气罐的的出气管路上安装供气压力检测传感器81，用于实时检测空压机8供应下气的下气压力。供气压力检测传感器81可以采用现有技术中能够检测气压的任意传感器。例如，可以采用压力变送器。

此外，在空压机8的储气罐的出气管路上安装供气流量检测传感器82，用于实时检测空压机8供应下气的下气流量。供气流量检测传感器82可以采用现有技术中能够检测气流量的任意传感器。例如，可以采用涡街流量计。

供气压力检测传感器81和供气流量检测传感器82将检测到的压力信号和流量信号传输到远程终端单元RTU，RTU通过无线传输信号至控制器1。

其中，S103根据预置的下气压力与地层密实度的对应关系，查找与当前地层密实度相对应的目标下气压力，具体实施方式如下：

控制器中预置有下气压力与地层密实度的对应关系。下气压力与地层密实度的对应关系通过试验获得，即在正式施工之前，在现场先做试验桩，控制器通过试验桩获得的大量数据分析确定下气压力与地层密实度的对应关系。

在本实施例的一个实施方式中，下气压力与地层密实度的对应关系，如表3所示。将地层密实度分为软、中、硬三个级别，不同级别的地层密实度与下气压力的对应关系通过现场试验数据获得。

表3下气压力与地层密实度的对应关系

下气压力P(MPa)	地层密实度Dr
		0	软
0.3～0.5	中
		0.7～0.8	硬

控制器1通过查找表3，查找到与当前地层密实度相对应的目标下气压力。如表3所示，每个级别的地层密实度对应的下气压力均设置上下限。例如，当控制器1通过查找表1将当前地层密实度确定为中级，则通过查找表3，查找到与中级当前地层密实度相对应的目标下气压力为0.3～0.5MPa。

需要说明的是，表3只是示出了下气压力与地层密实度的一种对应关系，对于更复杂的地层，控制器还可以根据现场试验数据得到其他更复杂的对应关系。

其中，S104根据获取的当前地层密实度控制供应下气的下气压力，使供应下气的下气压力达到目标下气压力，具体包括：

S501，比较获取的下气压力和目标下气压力，得到获取的下气压力和目标下气压力的差值；S502根据获取的下气压力和目标下气压力的差值，控制供应下气的下气压力，使下气压力位于目标下气压力范围内。

其中，S502根据获取的下气压力和目标下气压力的差值，控制供应下气的下气压力，使下气压力位于目标下气压力范围内，包括：当获取的下气压力大于目标下气压力上限时，控制空压机减小下气压力；当获取的下气压力小于目标下气压力下限时，控制空压机增大下气压力；当获取的下气压力位于目标下气压力范围内时，控制空压机维持下气压力。

在本实施例的一个实施方式中，如图3所示，在储气罐的的出气管路上安装电动调节阀9，通过控制电动调节阀9的阀门开度来控制下气压力。如图3所示，本实施例控制器1将阀门开度信号通过无线传输到远程终端单元RTU，通过RTU控制电动调节阀9的阀门开度。当电动调节阀9的阀门开大时，下气流量增大，下气压力也随之增大；当电动调节阀9的阀门开小时，下气流量减小，下气压力也随之减小。

本实施例采用SV-70型振冲碎石桩机，伸缩导杆连接振冲器，下水及下气自动控制过程如下：

1、振冲器13启动后，供水压力检测传感器41实时检测下水压力，供水流量检测传感器42实时检测下水流量，供气压力检测传感器81实时检测下气压力，供气流量检测传感器82实时检测下气流量；

2、控制器1获取当前振冲电流、当前下水压力、当前下水流量、下气压力、下气流量；

3、控制器1根据获取得到的当前振冲电流查找表1，确定与当前振冲电流对应的当前地层密实度；通过查找表2，确定与当前地层密实度对应的目标下水压力；通过查找表3，确定与当前地层密实度对应的目标下气压力；

4、控制器1将获取的当前下水压力和查找确定的目标下水压力进行比较，将差值信号转换成控制信号控制水泵变频柜5的输出频率，通过控制水泵4的转速改变水泵4供应下水的下水流量，进而改变下水压力，使当前下水压力位于目标下水压力范围内；

控制器1将获取的下气压力和查找确定的目标下气压力进行比较，将差值信号转换成控制信号控制电动调节阀9的阀门开度，从而改变下气压力，使下气压力位于目标下气压力范围内。

在采用上述方法形成碎石桩孔后，对碎石桩孔进行清孔处理，以便桩孔内的泥浆密度符合要求。

其中，在清孔处理期间，通过超声波装置检测碎石桩孔内泥浆密度，以得到碎石桩孔内泥浆密度信息，然后，根据碎石桩孔内泥浆密度信息，对供应下水的下水流量和供压下气的下气流量进行控制，以便碎石桩孔内泥浆密度符合要求，从而以符合要求的泥浆密度完成清孔处理。

其中，本发明的超声波装置包括：安装在地面上的超声波主机；从主机延伸到碎石桩孔内的超声波探头；其中，超声波探头向碎石桩孔内的泥浆发射超声波并接收泥浆反射的超声波，主机根据泥浆反射的超声波以及预设的超声波与泥浆密度的对应关系，获得碎石桩孔内泥浆密度信息。

其中，超声波装置主机中可预置有泥浆反射的超声波与碎石桩孔内不同泥浆密度的对应关系。泥浆反射的超声波与碎石桩孔内不同泥浆密度的对应关系通过试验获得，即在正式施工之前，在现场先做试验桩孔，通过试验桩孔获得的大量数据分析确定泥浆反射的超声波与泥浆密度的对应关系。

其中，超声波主机获得碎石桩孔内的泥浆密度信息后，对信息进行处理得到当前泥浆密度值，然后，根据获取的泥浆密度控制供应下水的下水流量和供压下气的下气流量，以便碎石桩孔内泥浆密度符合要求。具体的，包括：

获取碎石桩孔内的当前泥浆密度值后，比较当前泥浆密度值与预设泥浆密度阈值；

根据当前泥浆密度值与预设泥浆密度阈值的比较结果，控制供应下水的下水流量和供压下气的下气流量，以便碎石桩孔内泥浆密度符合要求。

其中，如图7所示，根据当前泥浆密度值与预设泥浆密度阈值的比较结果，控制供应下水的下水流量和供压下气的下气流量包括：

当比较结果为当前泥浆密度值在预设泥浆密度阈值内时，使振冲器在碎石桩孔内上下活动(上下活动范围一般控制在上下2米以内)，并控制水泵和气泵在当前下水流量、当前下气流量下对桩孔进行清孔处理；

当比较结果为当前泥浆密度值超出预设泥浆密度阈值时，控制供应下水的下水流量和供压下气的下气流量，以便泥浆密度值在预设泥浆密度阈值内。

其中，控制器中预置有碎石桩孔内泥浆密度与不同透水性碎石桩的对应关系。泥浆密度与不同透水性碎石桩的对应关系通过试验获得，即在正式施工之前，在现场先做试验桩，控制器通过试验桩获得的大量数据分析确定泥浆密度与不同透水性碎石桩的对应关系。预设泥浆密度阈值为与透水性符合预设要求的碎石桩所对应的泥浆密度值。

应用时，根据实际施工情况确定预设泥浆密度阈值，如本发明中，预设泥浆密度阈值为小于或等于1.10g/cm³。

而额定最大下水流量和额定最大下气流量是根据振冲碎石桩机施工中的振冲器及采用的水泵和气泵所确定。当前下水流量、当前下气流量通常为额定最大下水流量和额定最大下气流量的70-75％。

其中，在比较结果为当前泥浆密度值超出预设泥浆密度阈值时，控制增大供应下水的下水流量和供压下气的下气流量，使下水流量和下气流量由当前下水流量和下气流量分别增大至额定最大下水流量和额定最大下气流量的80-90％，同时使振冲器上下活动(上下活动范围一般控制在上下2米以内)，以降低孔内泥浆密度至小于或等于预设泥浆密度阈值。

当对碎石桩孔清孔处理过程中泥浆密度突然异常增大，且持续时间达2分钟以上时，预示可能发生局部塌孔迹象，此时需对碎石桩孔进行化学泥浆护壁处理，然后再继续进行清孔。

其中，采用化学泥浆护壁的方式对碎石桩孔进行综合处理，是采用重量比如下的配方进行：1000份水中加入0.5-2份聚丙烯酰胺，具体的，当需进行化学泥浆护壁处理时，将碎石桩孔的体积作为所需水的体积，然后折算出与体积对应的水的重量，再在水中加入聚丙烯酰胺，加入时，按重量比，在1000份水中加入0.5-2份聚丙烯酰胺。其中，检测到的孔内泥浆密度越大，可能塌孔的机率越大，则加入的聚丙烯酰胺越多。

本发明通过对清孔过程中碎石桩孔内的泥浆密度进行控制，可以确保桩孔内泥浆密度符合要求，确保后续填料并振冲加密后所形成的碎石桩的透水性符合预设要求，以保证强震条件下碎石桩能将地层深部的超静孔隙水压力垂直上传至碎石垫层，在强震下振冲碎石桩不发生错断。

在清孔处理完成后，将碎石填料分批次置入所述碎石桩孔中，通过振冲器逐一对分批次置入碎石桩孔中的碎石填料进行振冲加密，形成N个碎石桩段，从而通过N个碎石桩段在碎石桩孔内由下至上形成连续均匀且具有有效桩径的振冲碎石桩。

其中，利用振冲器对碎石桩孔内碎石填料进行振冲加密施工期间，根据对应于振冲器振幅的实时电信号，对振冲器的振冲加密进行控制，以形成具有有效桩径的振冲碎石桩。

而根据对应于振冲器振幅的实时电信号，对振冲器的振冲加密进行控制包括：

在振冲器对碎石桩孔内碎石填料进行振冲加密施工期间，设置在振冲器内的流速传感器生成对应于振冲器振幅的实时电信号；

根据设置在振冲器内的流速传感器生成的所述实时电信号，对所述振冲器的振冲加密进行控制，使填入碎石桩孔中的填料形成碎石桩的桩径等于有效桩径。

其中，本发明的碎石桩有效桩径是指，在碎石桩孔中形成的碎石桩与孔周围土层紧密结合的碎石桩桩径。本发明的碎石桩有效桩径具有以下意义：

第一，在碎石桩孔中形成的碎石桩与孔周围土层紧密结合在一起；

第二，碎石桩有效桩径是符合振冲加密要求时的碎石桩桩径，因而可以在振冲施工过程中不要求计算实际桩径，加快了振冲施工进程。

本发明的根据设置在振冲器内的流速传感器生成的所述实时电信号，对所述振冲器的振冲加密进行控制包括：

将实时电信号的幅度与预设幅度进行比较；

当所述电信号的幅度小于或等于预设幅度时，判断将要形成的碎石桩的桩径等于有效桩径，并向上提升振冲器，对将要形成的振冲碎石桩的中间部分的碎石进行振冲，从而最终形成桩径等于有效桩径的碎石桩；

当所述电信号的幅度大于所述预设幅度时，控制振冲器继续对嵌入到碎石桩孔周围土层中的碎石进行振冲。

本发明的预设幅度是预先获得的振动器振幅降低到最小时的幅度。

或者，本发明的根据设置在振冲器内的流速传感器生成的所述实时电信号，对所述振冲器的振冲加密进行控制包括：

对振冲时段内流速传感器获得的在前电信号的幅度和在后电信号的幅度进行分析；

当在后电信号的幅度小于在前电信号的幅度且保持一段时间时，判断将要形成的碎石桩的桩径等于有效桩径，并向上提升振冲器，对将要形成的振冲碎石桩的中间部分的碎石进行振冲，从而最终形成桩径等于有效桩径的碎石桩。

图8显示了本发明的振冲器的结构，本发明的振冲器1000与现有的振冲器的区别在于，在振冲器内安装了流速传感器1311以及用于固定流速传感器的支撑杆1312，支撑杆1312穿过用于支撑轴1306的轴承座的通孔固定到电机1304壳体上。图8显示的振冲器13还包括吊具1301、水管1302、电缆1303、电机1304、联轴器1305、轴1306、偏心块1307、壳体1308、翅片1309、下水管1310以及流速传感器1311。

振冲器13通过对电机1304加电，开始对碎石填料进行加密。加密段内的填料在振冲器的激振力的作用下沿水平方向向原始地层挤入，而上部的填料则在自重作用下在泥浆中下落，填料高度可以进行实时测定。随着加密过程的进行，出现如下几个现象：

第一，加密电流逐渐增大；

第二，振冲器外壳处激振力增大；

第三，振冲器的振幅随之降低；

第四，以振冲器为中心，其周边的填料逐步密实，逐步形成了大致呈圆周型、以振冲器周边受振范围内密实度最大，到达桩孔周边时与原始地层所能提供的侧压力基本相当的振冲碎石桩体。

现有技术主要是根据电机1304的加密电流大小，对碎石填料加密进行控制，但存在以下四个问题：

第一，物理和工程意义不明确，与密实度间没有直接关系。加密电流大小需要通过试验确定，试验后进行检验才能大致得到桩体的密实度数据。但是，当振冲碎石桩的深度高达70m以上甚至达到百米级别时，这个深度下无法通过传统的试验得到桩体的密实度数据，因而无法通过实验确定加密电流；

第二，不同型号、不同功率的振冲器在不同的地层中有着不同的电流；

第三，从工程实践看，即使是同一厂家、同一型号的振冲器，其空载电流也有很大差别；

第四，在较为寒冷的地区，振冲器初用时，空载电流较大；而随着工程的展开，振冲器自身温度升高，空载电流随之下降。

因此，以加密电流作为密实度无法表征超深覆盖层条件下桩体密实度。

为了解决现有技术的上述问题，本发明提出了根据振冲器对碎石填料振冲时振冲器的振动信号频率来控制振冲器进行振冲加密(即，对碎石填料振冲)的技术。该振冲加密技术的核心技术是：

在所述振冲器对其周围碎石填料进行振冲加密期间，设置在振冲器内的流速传感器生成对应于振冲器振幅的实时电信号；

根据设置在振冲器内的流速传感器生成的所述实时电信号，对所述振冲器的振冲加密进行控制，使填入碎石桩孔中的碎石形成碎石桩的桩径等于有效桩径

图9a显示了本发明的设置在振冲器内的流速传感器1311的一个实例，如图9a所示，流速传感器1311包括：其一端安装到振冲器电机1304壳体上的支撑杆1312；安装在支撑杆1312另一端的装有液体的缸体1313；安装在振冲器壳体1308内侧并伸入到缸体1313内的包括活塞杆13141和活塞头13142的活塞1314，活塞头13142将缸体内腔分割成第一空腔(图9a左侧的空腔)和第二空腔(图9a右侧的空腔)；连接所述第一空腔和所述第二空腔的管路1315；安装在所述管路上的流速检测器1316；在所述活塞随着振冲器壳体振动而在缸体内移动期间，缸体内的液体经由所述管路流过所述流速检测器，使所述流速检测器生成对应于所述振冲器壳体振动幅度的电信号。

图9b显示了本发明的设置在振冲器内的流速传感器1311的另一个实例，如图9b所示，流速传感器1311包括：安装在振冲器壳体1308内侧的其内装有液体的缸体1313；其一端安装到振冲器电机1304壳体上的支撑杆1312；安装在支撑杆1312另一端的包括活塞杆13141和活塞头13142的活塞1314，活塞头13141伸入到缸体1313内，将缸体内腔分割成第一空腔(图9b左侧的空腔)和第二空腔(图9b右侧的空腔)；连接所述第一空腔和所述第二空腔的管路；安装在所述管路上的流速检测器；在所述缸体随着振冲器壳体振动而相对所述活塞移动期间，缸体内的液体经由所述管路流过所述流速检测器，使所述流速检测器生成对应于所述振冲器壳体振动幅度的电信号。

本发明可以使用现有的任何一种将流速转换成电信号的传感器。

图10显示了用来控制振冲器对碎石填料进行振冲加密控制的控制部分，包括用来生成对应于振冲器振幅的电信号的流速传感器1311、对流速传感器1311输出的电信号进行放大的放大器、对放大器输出的电信号进行模数转换的模数转换器、对模数转换器的输出进行处理的处理器，存储处理器输出的数据的存储器以及显示处理器输出的数据的显示器。

此外，处理器还连接主卷扬装置，以便在判断将要形成的碎石桩的桩径等于有效桩径时，向上提升振冲器13。

本发明的放大器、模数转换器、处理器，存储器以及显示器可以设置在地面上，放大器可以通过电缆连接流速传感器1311。

需要指出的是，本发明处理器对电信号的幅度进行处理时，先把“电信号的幅度”处理为“电信号的幅度绝对值”，然后再进行其他处理。

相对于本发明人的安装在振冲器外壳体上的压力传感器的另一件专利申请，本发明可以大大延长流速传感器的使用寿命。也就是说，由于流速传感器1311安装在振冲器壳体内，不会像安装在振冲器外壳体上的压力传感器那样受到碎石填料和振动器的挤压，因而不易损坏。

图11显示了控制振冲器进行振动加密控制的第一实施例的控制流程，该流程主要由处理器实施，具体包括：

步骤S301,在振冲器对碎石填料进行振冲加密期间，设置在振冲器内的流速传感器生成对应于振冲器壳体振幅的实时电信号；

步骤S302,通过对实时电信号进行模数转换，得到实时电信号的幅度绝对值；

步骤S303,判断实时电信号幅度绝对值是否小于或等于预设幅度值；

步骤S304，当步骤S302的判断结果为是，判断将要形成的碎石桩的桩径等于有效桩径；

步骤S305，向上提升振冲器，对将形成的振冲碎石桩的中间部分的碎石进行振冲，从而最终形成桩径等于有效桩径的碎石桩；

步骤S306，当步骤S302的判断结果为否，控制振冲器继续对对嵌入到碎石桩孔周围土层中的碎石进行振冲。

图12显示了控制振冲器进行振动加密控制的第二实施例的控制流程，包括：

步骤S401,在振冲器对碎石填料进行振冲加密期间，设置在振冲器内的流速传感器生成对应于振冲器壳体振幅的实时电信号；

步骤S402,通过对实时电信号进行模数转换，得到在前电信号幅度绝对值和在后电信号幅度绝对值；

步骤S403,判断在后电信号幅度绝对值是否小于或等于在前电信号幅度绝对值；

步骤S404,若步骤S403的判断结果为是，则进一步判断在后电信号的幅度绝对值是否在一段时间内保持不变；

步骤S405,若步骤S404的判断结果为是，则判断将要形成的碎石桩的桩径大于或等于有效桩径；

步骤S405,向上提升振冲器，对将要形成的振冲碎石桩的中间部分的碎石进行振冲，从而最终形成桩径大于或等于有效桩径的碎石桩；

步骤S406,若步骤S403或步骤S404的判断结果为否，则控制振冲器继续对嵌入到碎石桩孔周围土层中的碎石进行振冲。

需要指出的是，本发明的特点之一是提出了有效桩径的概念，即在碎石桩孔中形成的碎石桩与孔周围土层紧密结合且符合振冲加密要求的碎石桩桩径。

本发明的碎石桩有效桩径解决了现有技术可能存在的碎石桩不能与土层紧密结合的技术问题。

尽管上文对本发明作了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超强地震带超深覆盖层下透水振冲碎石桩形成方法，包括：

通过对具有振冲器和伸缩导杆的振冲碎石桩机进行下水和下气的控制，快速振冲造孔施工形成碎石桩孔；

对快速振冲造孔施工形成的碎石桩孔进行清孔处理，且在清孔处理过程中，获取对应于碎石桩孔内泥浆密度的实时超声信号；

根据获取的对应于碎石桩孔内泥浆密度的实时超声信号，对供应下水的下水流量和供压下气的下气压力进行控制，以便碎石桩孔内泥浆密度符合要求；

以符合要求的泥浆密度完成清孔处理，然后，将碎石填料投放到碎石桩孔内，利用振冲器对碎石桩孔内碎石填料进行振冲加密施工；

利用振冲器对碎石桩孔内碎石填料进行振冲加密施工期间，根据对应于振冲器振幅的实时电信号，对振冲器的振冲加密进行控制，以形成具有有效桩径的振冲碎石桩。

2.根据权利要求1所述的方法，根据对应于振冲器振幅的实时电信号，对振冲器的振冲加密进行控制包括：

在振冲器对碎石桩孔内碎石填料进行振冲加密施工期间，设置在振冲器内的流速传感器生成对应于振冲器振幅的实时电信号；

根据设置在振冲器内的流速传感器生成的所述实时电信号，对所述振冲器的振冲加密进行控制，使填入碎石桩孔中的填料形成碎石桩的桩径等于有效桩径。

3.根据权利要求2所述的方法，设置在振冲器内的流速传感器包括：

其一端安装到振冲器电机壳体上的支撑杆；

安装在所述支撑杆另一端的装有液体的缸体；

安装在振冲器壳体内侧并伸入到所述缸体内的包括活塞杆和活塞头的活塞，所述活塞头将所述缸体内腔分割成第一空腔和第二空腔；

连接所述第一空腔和所述第二空腔的管路；

安装在所述管路上的流速检测器；

其中，在所述活塞随着振冲器壳体振动而在缸体内移动期间，缸体内的液体经由所述管路流过所述流速检测器，使所述流速检测器生成对应于所述振冲器壳体振动幅度的电信号。

4.根据权利要求3所述的方法，设置在振冲器内的流速传感器包括：

安装在振冲器壳体内侧的其内装有液体的缸体；

其一端安装到振冲器电机壳体上的支撑杆；

安装在所述支撑杆另一端的包括活塞杆和活塞头的活塞，所述活塞头伸入到所述缸体内，将缸体内腔分割成第一空腔和第二空腔；

连接所述第一空腔和所述第二空腔的管路；

安装在所述管路上的流速检测器；

其中，在所述缸体随着振冲器壳体振动而相对所述活塞移动期间，缸体内的液体经由所述管路流过所述流速检测器，使所述流速检测器生成对应于所述振冲器壳体振动幅度的电信号。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，获取对应于碎石桩孔内泥浆密度的实时超声信号是通过超声波装置实现，所述超声波装置包括：

安装在地面上的超声波主机；

从所述主机延伸到碎石桩孔内的超声波探头；

其中，所述超声波探头向碎石桩孔内的泥浆发射超声波并接收泥浆反射的超声波，所述主机根据泥浆反射的超声波以及预设的超声波与泥浆密度的对应关系，获得碎石桩孔内泥浆密度信息。

6.根据权利要求5所述的方法，根据碎石桩孔内泥浆密度信息，对供应下水的下水流量和供压下气的下气流量进行控制包括：

获得碎石桩孔内泥浆密度信息后，比较当前泥浆密度值与预设泥浆密度阈值；

根据当前泥浆密度值与预设泥浆密度阈值的比较结果，控制供应下水的下水流量和供压下气的下气流量。

7.根据权利要求6所述的方法，根据当前泥浆密度值与预设泥浆密度阈值的比较结果，控制供应下水的下水流量和供压下气的下气流量包括：

比较结果为当前泥浆密度值在预设泥浆密度阈值内时，控制在当前下水流量、当前下气流量下进行清孔处理；

比较结果为当前泥浆密度值超出预设泥浆密度阈值时，控制供应下水的下水流量和供压下气的下气流量，以便泥浆密度值在预设泥浆密度阈值内。

8.根据权利要求7所述的方法，在比较结果为当前泥浆密度值超出预设泥浆密度阈值时，控制供应下水的下水流量和供压下气的下气流量的过程中，若出现塌孔现象，则对碎石桩孔进行化学泥浆护壁处理。

9.根据权利要求1所述的方法，通过对具有振冲器和伸缩导杆的振冲碎石桩机进行下水和下气的控制，快速振冲造孔施工形成碎石桩孔包括：

在振冲造孔施工过程中获取当前地层密实度；

根据当前地层密实度，控制供应下水的下水流量以及控制供应下气的下气压力，以便振冲器和下水、下气共同作用完成振冲造孔施工。

10.根据权利要求9所述的方法，在振冲造孔施工过程中获取当前地层密实度；根据当前地层密实度，控制供应下水的下水流量以及控制供应下气的下气压力，以便振冲器和下水、下气共同作用完成振冲造孔施工包括：

将用于供应下水的管道穿过伸缩导杆和振冲器后从振冲器的底端伸出，以便下水从振冲器底端喷出对地层进行水冲预破坏；

将用于供应下气的管道穿过伸缩导杆后从伸缩导杆的底部套管侧壁伸出，以便下气从伸缩导杆底部喷出对地层进行气冲预破坏；

在振冲造孔施工过程中获取当前地层密实度；

获取供应下气的下气压力；

根据预置的下气压力与地层密实度的对应关系，查找与当前地层密实度相对应的目标下气压力；

根据获取的当前地层密实度控制供应下气的下气压力，使供应下气的下气压力达到目标下气压力；

根据振冲造孔施工过程中获取的当前地层密实度控制供应下水的下水流量，以便振冲器在下水、下气的协同作用下快速完成振冲造孔施工。