專利名稱：一種基于沖孔補(bǔ)水的強(qiáng)夯處理地基的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用強(qiáng)夯處理地基的方法，特別涉及一種預(yù)先沖孔豎向補(bǔ)水調(diào)節(jié)地層含水量的強(qiáng)夯處理地基的方法。
背景技術(shù)：
隨著高速公路、高速鐵路建設(shè)在中西部展開，大量的路基需要處理，由于中西部地區(qū)降雨量小、氣候干旱，土質(zhì)遇水軟化概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于南方多雨地區(qū)，一般對地基進(jìn)行必要的擠密處理即可達(dá)到控制工后沉降的目的。強(qiáng)夯是中西部地區(qū)處理地基的傳統(tǒng)方法之一，它是一種利用夯錘的自由落體運(yùn)動的動能轉(zhuǎn)化為對地面沖擊力形成的擊實功將地層土體擠密，從而提高地基承載力的土質(zhì)地基處理方法。廣泛應(yīng)用于我國中西部地區(qū)土質(zhì)地基的加固處理。根據(jù)土工擊實原理，土壤含水量、最大干密度、擊實功之間存在一定的關(guān)系，當(dāng)土壤在最佳含水量條件下，將其擊實到最大干密度所消耗的擊實功最小。但往往由于土壤天然含水量偏低，要達(dá)到最大干密度的擊實效果，需要耗費(fèi)更多的擊實功；當(dāng)天然含水量過低時，即便耗費(fèi)再多的擊實功，也無法達(dá)到最大干密度要求，所以，只能采取根據(jù)需要人為調(diào)整含水量，再進(jìn)行擊實的方法。我國中西部地區(qū)地域廣闊，氣候較干旱，地層中天然含水量普遍偏低，在進(jìn)行強(qiáng)夯作業(yè)前，應(yīng)根據(jù)地層的天然含水量與最佳含水量之差，進(jìn)行人工補(bǔ)水后展開強(qiáng)夯作業(yè)。目前，蘭州至烏魯木齊高速鐵路，大部分地基土層中的天然含水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于最佳含水量，需向地層中補(bǔ)水后方可地基強(qiáng)夯處理才能達(dá)到一定的效果。但工程地處西部極度干旱地區(qū)，施工用水非常困難，需要用火車將施工用水從新疆哈密遠(yuǎn)運(yùn)至工地，成本在35 元/m3以上，同時采用地面蓄水坑補(bǔ)水方式，即用強(qiáng)夯設(shè)備提前砸出蓄水坑，將水灌在蓄水坑中下滲，由于等待水分下滲過程中蓄水坑蒸發(fā)損失過大，且水分在地層中分布極不均勻， 導(dǎo)致水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。此外補(bǔ)水還需利用砸蓄水坑的機(jī)械，由于反復(fù)移動設(shè)備，施工成本居高不下。

圖1所示為土層天然含水量豎向變化規(guī)律，根據(jù)實際檢測數(shù)據(jù)可知，強(qiáng)夯影響深度范圍內(nèi)(0 8m)，天然含水量逐漸減少，深度在5m以下含水量基本為一個穩(wěn)定值。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于蓄水坑補(bǔ)水方式存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種利用沖孔裝置有計劃地通過成孔直接向地層中補(bǔ)水，以達(dá)到縮短水分滲透時間、減少水分蒸發(fā)浪費(fèi)、提高補(bǔ)水均勻性、 降低工程成本的強(qiáng)夯處理地基的方法。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的一種基于沖孔補(bǔ)水的強(qiáng)夯處理地基的方法，包括下述步驟第一步，測量定位，標(biāo)出強(qiáng)夯中心點；第二步，利用臨時穿入導(dǎo)向管內(nèi)的加長加力桿輔助對位，使與導(dǎo)向管連為一體的支架中心對準(zhǔn)強(qiáng)夯中心點；并將支架用地錨臨時固定在地面上；
第三步，按照補(bǔ)水量所需的沖孔孔徑，選擇相應(yīng)直徑的沖孔錐頭安裝在沖孔傳力桿下端；第四步，將加力桿穿入沖孔傳力桿上端下部的加力孔內(nèi)，將吊索懸掛在加力桿兩端，利用隨車吊吊臂將沖孔傳力桿插入導(dǎo)向管內(nèi)，使沖孔錐頭定位在強(qiáng)夯中心點上；第五步，利用連接于隨車吊吊臂的沖擊錘，對沖孔傳力桿上端實行多次沖擊，直至沖孔錐頭鉆入地面達(dá)到預(yù)定深度；第六步，將加長加力桿穿入加力孔，原地旋轉(zhuǎn)促使沖孔錐頭松動；利用隨車吊吊臂，通過吊索將沖孔傳力桿及沖孔錐頭拔出地面，在強(qiáng)夯中心點下方形成成孔；第七步，拆除支架及導(dǎo)向管，移動至下一沖孔工點；第八步，向成孔內(nèi)灌水，直至將孔灌滿，并將孔口覆蓋；第九步，待水滲透后，向孔內(nèi)填土至地面，進(jìn)行強(qiáng)夯作業(yè)。上述方案中，所述的沖孔錐頭包括與前端錐頭過渡的中部粗圓柱及后端細(xì)圓柱， 其中，后端細(xì)圓柱尺寸相同，并設(shè)有螺紋，中部粗圓柱有多種不同直徑以供選擇。所述沖孔傳力桿下端設(shè)置有螺旋接頭與沖孔錐頭連接。所述沖孔錐頭中部粗圓柱與后端細(xì)圓柱連接部設(shè)計有弧形肩。所述拆除支架及導(dǎo)向管移動至下一沖孔工點過程中，可將支架導(dǎo)向管與傳力桿上端吊索連接，用隨車吊一次移位。與現(xiàn)有蓄水坑補(bǔ)水方式相比，本發(fā)明的優(yōu)點是1、通過沖孔補(bǔ)水，簡化蓄水坑工作量，降低施工成本。2、利用連接不同直徑的沖孔錐頭可根據(jù)需要改變沖孔內(nèi)的貯水量，一次完成補(bǔ)水，簡化補(bǔ)水計量工作。3、利用沖孔縮短水分滲透的距離，提高水分短時間內(nèi)的均勻性，從而縮短補(bǔ)水所占用的時間，提高工效。4、可將灌滿水的成孔孔口覆蓋，減小水分在大氣中的暴露面積從而減少蒸發(fā)量。5、利用長加力桿與加力孔配合，通過人工旋轉(zhuǎn)可將沖孔錐頭松動，便于取出，利用短加力桿與加力孔配合，便于吊索懸掛將沖孔錐頭拔出。蘭新高速鐵路地處西部極度干旱的荒漠地區(qū)，在施工用水極度困難的條件下，采用本發(fā)明沖孔補(bǔ)水法取得了較好的效果。本發(fā)明也可在同等氣候條件下的地基處理工程中推廣應(yīng)用，具有明顯的經(jīng)濟(jì)社會效益。
以下結(jié)合附圖及具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖1為土層天然含水量豎向變化規(guī)律示意圖。圖2為本發(fā)明沖孔補(bǔ)水方法的沖孔裝置示意圖。其中圖加為沖孔狀態(tài)圖；圖2b 為準(zhǔn)備提起沖孔傳力桿的狀態(tài)圖。圖3為圖2中的支架及導(dǎo)向管結(jié)構(gòu)圖。圖4為圖2中的沖孔傳力桿結(jié)構(gòu)圖。圖5為圖2中的加力桿結(jié)構(gòu)圖。圖6為圖2中的沖孔錐頭結(jié)構(gòu)圖。圖2-圖6中1.支架；2.導(dǎo)向管；3.沖孔傳力桿；4.沖孔錐頭；4_1.沖孔錐頭上部弧形；5.加力桿；5-1.加長加力桿；6.加力孔；7.螺旋接頭；8.地錨；9.地面；10.沖擊錘；11.吊索；12、成孔；13.強(qiáng)夯中心點；P.沖擊力；P’ .提拔力。
具體實施例方式如圖2-圖6所示，本發(fā)明方法所涉及的沖孔裝置包括由吊繩連接于隨車吊吊臂的沖擊錘10、豎直固定在地面9上的支架1及導(dǎo)向管2.支架1中心對準(zhǔn)強(qiáng)夯中心點13，導(dǎo)向管2中穿有沖孔傳力桿3，沖孔傳力桿3的下端連接有沖孔錐頭6對準(zhǔn)強(qiáng)夯中心點13，沖孔傳力桿3上端下部設(shè)有2-3個加力孔6，通過加力桿5連接吊索11，沖孔時，沖擊錘10對沖孔傳力桿3上端實行多次沖擊(施加沖擊力P)，至沖孔錐頭6鉆入地面9達(dá)到預(yù)定深度 (圖加)；提桿時，用加長加力桿5-1穿入加力孔6，原地旋轉(zhuǎn)使沖孔錐頭6松動(圖2b)；利用隨車吊吊臂對吊索11施加提拔力P’，將沖孔傳力桿3及沖孔錐頭6拔出地面，在強(qiáng)夯中心點13下方形成成孔12。沖孔錐頭6包括與前端錐頭過渡的中部粗圓柱及后端細(xì)圓柱，其中，后端細(xì)圓柱尺寸相同，并設(shè)有螺紋，中部粗圓柱有多種不同直徑以供選擇。沖孔錐頭6中部粗圓柱與后端細(xì)圓柱連接部設(shè)計有弧形肩4-1 (圖6)，這樣可減小上拔阻力，避免造成塌孔。沖孔傳力桿3下端設(shè)置有螺旋接頭7與沖孔錐頭6后端細(xì)圓柱的螺紋連接(圖4)。一種基于上述沖孔裝置補(bǔ)水的強(qiáng)夯處理地基的方法，包括下述步驟第一步，測量定位，標(biāo)出強(qiáng)夯中心點13 ；第二步，利用臨時穿入導(dǎo)向管2內(nèi)的加長加力桿5-1輔助對位，將與導(dǎo)向管2連為一體的支架1 (至少3個腿)的中心對準(zhǔn)強(qiáng)夯中心點13，利用地錨8，將支架鏈?zhǔn)焦潭ㄔ诘孛?，防止在沖擊錘作用下，支架移位或傾斜(圖3)；第三步，按照補(bǔ)水量所需的沖孔孔徑，選擇相應(yīng)直徑的沖孔錐頭6安裝在沖孔傳力桿3下端(圖4、6)；第四步，將加力桿5(圖幻穿入沖孔傳力桿3上端下部的加力孔6內(nèi)，將吊索11 懸掛在加力桿5兩端，利用隨車吊吊臂將沖孔傳力桿3插入導(dǎo)向管內(nèi)，使沖孔錐頭6定位在強(qiáng)夯中心點13上；第五步，利用隨車吊吊臂，將沖擊錘10提起一定高度，放松吊繩對沖孔傳力桿3上端實行多次沖擊，直至沖孔錐頭6鉆入地面9達(dá)到預(yù)定深度(圖2a)；第六步，將加長加力桿5-1 (圖幻穿入加力孔6，原地旋轉(zhuǎn)促使沖孔錐頭6松動； 利用隨車吊吊臂，將沖孔傳力桿3及沖孔錐頭6拔出地面，在強(qiáng)夯中心點13下方形成成孔 12 (圖 2b)；第七步，拆除支架及導(dǎo)向管，移動至下一沖孔工點，在此過程中，可將支架導(dǎo)向管與傳力桿上端吊索連接，直接用隨車吊將整個沖孔裝置一次性轉(zhuǎn)移至下一個沖孔工點(工點間距較近僅有2. 5m)，進(jìn)一步提高工效；第八步，向成孔內(nèi)灌水，直至將孔灌滿，并將孔口覆蓋，防止雜物掉入并減少水分蒸發(fā)損失，向孔內(nèi)灌水時，最好加工制作合適的漏斗，避免造成浪費(fèi)。第九步，待水滲透后，向孔內(nèi)填土至地面，進(jìn)行強(qiáng)夯作業(yè)。本發(fā)明方法中的補(bǔ)水量根據(jù)地下土層的天然含水量與最佳含水量之差確定；根據(jù)補(bǔ)水量大小，可更換不同直徑的沖孔錐頭(圖6)，保證一次補(bǔ)水量滿足需要。沖孔深度=補(bǔ)水深度-滲透半徑。本發(fā)明沖孔深度可在3-5m選擇。補(bǔ)水后所需的滲透擴(kuò)散時間可根據(jù)強(qiáng)夯間距和原狀土的滲透系數(shù)確定。
權(quán)利要求
1.一種基于沖孔補(bǔ)水的強(qiáng)夯處理地基的方法，其特征在于，包括下述步驟 第一步，測量定位，標(biāo)出強(qiáng)夯中心點；第二步，利用臨時穿入導(dǎo)向管內(nèi)的加長加力桿輔助對位，使與導(dǎo)向管連為一體的支架中心對準(zhǔn)強(qiáng)夯中心點；并將支架臨時固定在地面上；第三步，按照補(bǔ)水量所需的沖孔孔徑，選擇相應(yīng)直徑的沖孔錐頭安裝在沖孔傳力桿下端；第四步，將加力桿穿入沖孔傳力桿上端下部的加力孔內(nèi)，將吊索懸掛在加力桿兩端，利用隨車吊吊臂將沖孔傳力桿插入導(dǎo)向管內(nèi)，使沖孔錐頭定位在強(qiáng)夯中心點上；第五步，利用連接于隨車吊吊臂的沖擊錘，對沖孔傳力桿上端實行多次沖擊，直至沖孔錐頭鉆入地面達(dá)到預(yù)定深度；第六步，將加長加力桿穿入加力孔，原地旋轉(zhuǎn)促使沖孔錐頭松動；利用隨車吊吊臂，通過吊索將沖孔傳力桿及沖孔錐頭拔出地面，在強(qiáng)夯中心點下方形成成孔； 第七步，拆除支架及導(dǎo)向管，移動至下一沖孔工點； 第八步，向成孔內(nèi)灌水，直至將孔灌滿，并將孔口覆蓋； 第九步，待水滲透后，向孔內(nèi)填土至地面，進(jìn)行強(qiáng)夯作業(yè)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于沖孔補(bǔ)水的強(qiáng)夯處理地基的方法，其特征在于，所述沖孔傳力桿下端設(shè)置有螺旋接頭與沖孔錐頭連接。
3.如權(quán)利要求1所述的基于沖孔補(bǔ)水的強(qiáng)夯處理地基的方法，其特征在于，所述沖孔錐頭包括與前端錐頭過渡的中部粗圓柱及后端細(xì)圓柱，其中，后端細(xì)圓柱尺寸相同，中部粗圓柱有多種不同直徑以供選擇。
4.如權(quán)利要求3所述的基于沖孔補(bǔ)水的強(qiáng)夯處理地基的方法，其特征在于，后端細(xì)圓柱設(shè)有可與沖孔傳力桿下端螺旋接頭連接的螺紋。
5.如權(quán)利要求3所述的基于沖孔補(bǔ)水的強(qiáng)夯處理地基的方法，其特征在于，所述沖孔錐頭中部粗圓柱與后端細(xì)圓柱連接部設(shè)計有弧形肩。
6.如權(quán)利要求1所述的基于沖孔補(bǔ)水的強(qiáng)夯處理地基的方法，其特征在于，所述拆除支架及導(dǎo)向管移動至下一沖孔工點過程中，將支架導(dǎo)向管與傳力桿上端吊索連接，用隨車吊一次移位。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于沖孔補(bǔ)水的強(qiáng)夯處理地基的方法，首先測量定位，標(biāo)出強(qiáng)夯中心點；接著將支架固定在地面上；然后按照補(bǔ)水量所需的沖孔孔徑，選擇相應(yīng)直徑的沖孔錐頭安裝在沖孔傳力桿下端；將加力桿穿入沖孔傳力桿上端下部的加力孔內(nèi)，將吊索懸掛在加力桿兩端，利用隨車吊吊臂將沖孔傳力桿插入支架上的導(dǎo)向管內(nèi)，使沖孔錐頭定位在強(qiáng)夯中心點上；利用連接于隨車吊吊臂的沖擊錘，對沖孔傳力桿上端實行多次沖擊，直至沖孔錐頭鉆入地面達(dá)到預(yù)定深度；接著利用隨車吊吊臂，通過吊索將沖孔傳力桿及沖孔錐頭拔出地面，在強(qiáng)夯中心點下方形成成孔；拆除支架及導(dǎo)向管，向成孔內(nèi)灌水至滿孔，將孔口覆蓋；最后待水滲透后，向孔內(nèi)填土至地面，進(jìn)行強(qiáng)夯作業(yè)。
文檔編號E02D3/10GK102425149SQ20111025887
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者畢永清, 王新民, 王郭波 申請人:中鐵十七局集團(tuán)第二工程有限公司