擠密砂樁樁套管內(nèi)空氣壓強(qiáng)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水下擠密砂樁地基加固技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種擠密砂樁樁套管內(nèi)空氣壓強(qiáng)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水下擠密砂樁地基加固技術(shù)，是在專用的砂樁船上通過振動沉管設(shè)備和管腔加壓裝置把砂強(qiáng)制壓入水下軟弱地基中，經(jīng)過振動拔管、回打、擠密擴(kuò)徑，形成擠密砂樁。通過擠密砂樁的置換、擠密、排水作用，增加地基強(qiáng)度和剛度，加快地基固結(jié)，減少結(jié)構(gòu)物沉降，提高地基的抗液化能力。
[0003]擠密砂樁的施工包括以下幾個階段:
[0004]1、樁套管貫入水層階段:這一階段要求將樁套管內(nèi)的水柱全部排出，此時要求管內(nèi)空氣壓強(qiáng)足以向外排出管內(nèi)水柱，同時還要防止破壞水層下面的泥層，故管內(nèi)空氣壓強(qiáng)應(yīng)保持在略大于樁套管底部位置的外部水壓強(qiáng)，距離泥面一定高度時停止下樁和繼續(xù)加壓，防止管內(nèi)壓縮空氣從端部沖出而破壞地基。
[0005]2、樁套管在泥層中自重下沉階段:這一階段要求管內(nèi)空氣壓強(qiáng)要防止泥面沖入到樁套管的內(nèi)部，同時還要防止空氣壓強(qiáng)過大導(dǎo)致壓縮空氣由樁套管內(nèi)沖出破壞地基。
[0006]3、樁套管在泥層中的振動下沉階段:隨著樁套管在泥層中的不斷深入，樁套管將無法利用自重繼續(xù)下沉，此時，打開振動錘下樁，這一階段要求管內(nèi)空氣壓強(qiáng)應(yīng)控制管內(nèi)泥柱具有一定的高度。
[0007]4、樁套管端部處理階段:將樁套管下樁的特定的位置，開始對樁套管進(jìn)行端部處理，向上緩慢拔管，通過管內(nèi)的空氣壓強(qiáng)將管內(nèi)的泥柱排出。端部處理過程中，管內(nèi)空氣壓強(qiáng)控制在一定的值，以能夠有效率地排出樁套管中的泥柱為原則。
[0008]5、成樁階段(參見圖1):
[0009]A、振動套管至預(yù)定標(biāo)高:下樁至預(yù)定標(biāo)高后，將砂加入樁套管1，通過安裝于樁套管I最上部的樁錘的振動，使樁套管I內(nèi)的砂密實，根據(jù)安裝于樁套管I的砂面計和安裝于拉動樁套管的滑輪組機(jī)構(gòu)的下方設(shè)置的噸位計的計量，確定樁套管I內(nèi)是否全為砂柱，如果有部分泥柱或水柱存在，在預(yù)定標(biāo)高附近再次進(jìn)行端部處理，保證樁套管內(nèi)全部是砂柱，然后再打至預(yù)定標(biāo)高。
[0010]B、拔管:樁套管I沉至預(yù)定標(biāo)高后，增大樁套管I內(nèi)空氣壓強(qiáng)，使樁套管I內(nèi)砂柱排出，以一定速度向上拔管，樁套管I內(nèi)砂柱長度均勻減小，在樁套管下方形成以拔管高度為高度、滿足設(shè)計要求的直徑的砂柱。每次上拔的高度根據(jù)樁套管直徑、砂樁直徑和每一循環(huán)成樁高度確定。該階段樁套管I內(nèi)空氣壓強(qiáng)以樁套管I內(nèi)砂柱能夠隨著套管的上拔排出套管而調(diào)節(jié)。
[0011]C、回打:拔管結(jié)束后，進(jìn)行回打。在回打過程中，要保持樁套管I內(nèi)空氣壓強(qiáng)，確保回打過程中管內(nèi)砂柱長度不變。既要防止由于空氣壓強(qiáng)過大使砂柱大量從樁套管I內(nèi)涌出，又要防止空氣壓強(qiáng)過小管外物涌入管內(nèi)。
[0012]重復(fù)拔管、回打過程，即形成擠密砂樁。在此不斷形成擴(kuò)徑擠密砂樁的過程中，隨著樁管的不斷向上，管內(nèi)的空氣壓強(qiáng)要隨之逐漸減小。
[0013]現(xiàn)有技術(shù)對樁套管I內(nèi)空氣壓強(qiáng)的控制是根據(jù)擠密砂樁的具體施工首先進(jìn)行理論計算，得出各不同施工階段的空氣壓強(qiáng)值，然后在每一施工階段，手工設(shè)定出相應(yīng)的空氣壓強(qiáng)值，來完成每一階段的施工?，F(xiàn)有技術(shù)對樁套管內(nèi)空氣壓強(qiáng)的控制是具體通過以下方法來實現(xiàn)的:在樁套管I內(nèi)設(shè)置空氣壓強(qiáng)傳感器，在樁套管I與空壓機(jī)、儲氣罐形成的氣路上設(shè)置控制樁套管內(nèi)空氣壓強(qiáng)的氣動加壓閥和氣動減壓閥，在每一施工階段，首先相應(yīng)地調(diào)節(jié)氣動加壓閥或氣動減壓閥，手工設(shè)定樁套管內(nèi)空氣壓強(qiáng)為理論計算出來的設(shè)定值，然后再進(jìn)行施工。這樣的樁套管內(nèi)空氣壓強(qiáng)控制方法自動化程度低，浪費(fèi)人工，且施工精度低，空氣壓強(qiáng)值往往不是偏大就是偏小，從而造成各種弊端。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種自動化程度高、節(jié)省人力、施工精度高的擠密砂樁樁套管內(nèi)空氣壓強(qiáng)的控制方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷。
[0015]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種擠密砂樁樁套管內(nèi)空氣壓強(qiáng)的控制方法，包括如下內(nèi)容:
[0016]一、測量出施工位置的水深，通過設(shè)計砂樁的入土底標(biāo)高獲得樁套管進(jìn)入土層的最大深度，確定好預(yù)定標(biāo)高；二、利用樁套管內(nèi)外壓力平衡的原理，得出樁套管內(nèi)空氣壓強(qiáng)調(diào)整的目標(biāo)值與樁套管底部相對于水的位置、泥層的位置、樁套管內(nèi)砂柱的長度之間的換算關(guān)系:
[0017]取樁套管內(nèi)空氣壓強(qiáng)調(diào)整的目標(biāo)值為P1，樁套管底部低于水面的距離為X，樁套管底部低于泥面的距離為y，砂柱的長度為z，水深為H4，樁套管進(jìn)入土層的最大深度為H2,Y為砂柱容重，Y1為水容重，Y2為土浮容重，砂柱的安全控制折減系數(shù)為ξ，則
[0018]樁套管進(jìn)入水中階段時=P1= Y lX ;這里O彡X彡H4 ;
[0019]樁套管在泥層中下沉階段=P1= Y ^4+ Y 2y ;這里O彡y彡H2 ;
[0020]樁套管在拔樁過程中在泥面下的階段=P1= Y品+ γ2γ-ξ Yz ;這里O彡y彡H2 ;
[0021]樁套管在拔樁過程中在水面下、泥面上的階段=P1= Y1X-1 Yz ;這里O彡X彡H4 ;
[0022]三、將樁套管內(nèi)的空氣壓強(qiáng)傳感器與電氣控制系統(tǒng)連接，將氣動加壓閥、氣動減壓閥也與電氣控制系統(tǒng)連接，使電氣控制系統(tǒng)根據(jù)空氣壓強(qiáng)傳感器的測量值與樁套管內(nèi)空氣壓強(qiáng)調(diào)整的目標(biāo)值的差值來控制氣動加壓閥和氣動減壓閥的開啟和關(guān)閉。
[0023]優(yōu)選地，所述砂柱的安全控制折減系數(shù)ξ取0.7-0.8。
[0024]為了使電氣控制系統(tǒng)獲得砂柱的長度信號，所述樁套管內(nèi)設(shè)置有一砂面計，所述砂面計與所述電氣控制系統(tǒng)連接，所述電氣控制系統(tǒng)將所述砂面計的計量信號換算成所述砂柱的長度信號。
[0025]為了使電氣控制系統(tǒng)獲得樁套管底部相對于水面、泥面的位置信息，所述樁套管上設(shè)置有一用于檢測樁套管的底部相對于水層、泥層的位置的砂管檢測儀，所述砂管檢測儀與所述電氣控制系統(tǒng)連接，所述電氣控制系統(tǒng)將所述砂管檢測儀的計量信號換算成所述樁套管的底部相對于水層、泥層的位置信號。
[0026]如上所述，本發(fā)明的擠密砂樁樁套管內(nèi)空氣壓強(qiáng)的控制方法，具有以下有益效果:
[0027]通過電氣控制系統(tǒng)控制程序的設(shè)計，使砂面計、砂管檢測儀為電氣控制系統(tǒng)提供樁套管內(nèi)砂柱的長度、樁套管底部相對于水面、泥面的位置信息，電氣控制系統(tǒng)相應(yīng)地給出樁套管內(nèi)空氣壓強(qiáng)調(diào)整的目標(biāo)值，由樁套管內(nèi)的空氣壓強(qiáng)傳感器為電氣控制系統(tǒng)提供實時的空氣壓強(qiáng)信息，電氣控制系統(tǒng)根據(jù)空氣壓強(qiáng)調(diào)整的目標(biāo)值和實際空氣壓強(qiáng)值的差值來調(diào)整所述氣動加壓閥、氣動減壓閥的開啟與關(guān)閉，從而及時將樁套管內(nèi)的空氣壓強(qiáng)調(diào)整到最佳。本發(fā)明自動化程度高，施工精度高，避免了大量的人工操作控制，節(jié)省了人力資源。
【附圖說明】
[0028]圖1顯示為擠密砂樁樁套管成樁階段的工藝示意圖。
[0029]元件標(biāo)號說明
[0030]I樁套管
[0031]H2樁套管進(jìn)入土層的最大深度
[0032]H4 水深
【具體實施方式】
[0033]以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。
[0034]請參閱圖1。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的