利用高压水置换强夯压密块石墩的施工方法与流程

本发明涉及在巨厚填石层底下卧淤泥层的地基处理，具体涉及的是一种利用高压水置换强夯压密块石墩的施工方法。

背景技术：

在填海等大面积水域回填造地工程中，普遍存在着上覆巨厚填石层。下卧厚度不等淤泥层的现象。对此下卧淤泥层的处理历来是设计及施工中的难题，就所知目前国际上还没有一种既经济、又简便快捷，既又能保证工期、又能保证施工质量的方法。

目前，对上覆巨厚填石层下卧淤泥层的地基处理，通常采用置换强夯和高压旋喷桩两种方法，但这两种方法又具有局限性。

1、强夯置换块石墩，如上部填石层太厚，就很难击穿，击不穿即形成不了置换通道，置换工艺就无法进行。

2、高压旋喷桩方法处理淤泥层可行，但对大面积施工，因造价高，工期长而令人无法承受。

此外，还有插排水板、打砂桩、打碎石桩等方法，均无工程经济意义。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种利用高压水置换强夯压密块石墩的施工方法，此方法解决了巨厚填石层下处理淤泥的难题。它是一种既经济、又简便快捷，既能保证工期、又能保证施工质量的方法。

本发明可以通过以下技术方案来实现：对于巨厚填石层底下卧淤泥层的地基，利用导流管穿过填石层插入淤泥层，利用高压水气喷射旋转切削、稀释淤泥，形成泥水腔体，随着泥水在高压作用下向上涌流，腔体上方填石层向腔体塌落，形成置换块石墩。

作为本发明优选方案之一（自下而上）：所述的导流管的下部设有喷嘴，导流管插入淤泥层的下部或者底部；开启高压水泵和空气压缩机，导流管下部的喷嘴喷射高压水气射流切削并稀释淤泥，形成泥水腔体；被切削稀释的淤泥浆水沿上部淤泥层最薄弱处，即淤泥与导流管之间的缝隙向上涌流，涌至淤泥层表面即向四周填石层的缝隙中涌填，淤泥层的下部或者底部形成若干米充满高压水的泥水腔体；随着导流管向上缓慢提升，腔体随之不断向上延伸扩大，高压水不断挤进腔体，使腔体内的液体具有很高的压力，对腔体四周及顶部的淤泥层起着支撑作用，使腔体顶部的淤泥层不会随着腔体的扩大而变形垮塌；当喷嘴接近腔体顶部淤泥层及填石层底部时，填石层因失去支撑而向腔体内塌落，腔体内的淤泥浆水从下落的块石间隙中向上涌流；关闭水气射流，腔体内的压力骤减，开启导流管顶部振动器，加速块石下落速度，使块石逐渐填满泥水腔体并被振动挤密，从而形成若干米的块石墩。

对上述方案的改进：停止水气射流，拨出导流管，移向另一施工点，若干施工点施工完毕形成若干面积后，将填石层表面推平，再用强夯机对各墩点松散填石层进行点夯，夯击能量的大小视松散填石层厚度及块石墩长度确定。

对上述方案的改进：对于大面积需要处理巨厚填石层底下卧淤泥层的地基，可以合理布置导流管放置网点，从而在整块地基的下卧淤泥层中，有目标的形成若干数量的块石墩。

对上述方案的进一步改进：在填石层地表由偏心冲击器引孔，孔深穿透填石层，钢护筒护壁，将若干米长的导流管由孔洞插入，至淤泥层下部或者底部，或根据设计要求的块石墩底部深度决定。

作为本发明优选方案之二（自上而下）：所述的导流管的下部设有喷嘴，导流管端部插入淤泥层的表面若干米深处；开启高压水泵和空气压缩机，导流管的喷嘴喷出的高压水气射流切削并稀释淤泥，形成泥水腔体；导流管向上缓慢旋转提升，淤泥腔体向上延伸，当喷嘴接近腔体顶部的填石层底部时，填石层因失去支撑而向腔内塌落，腔体内的淤泥浆水从下落的块石间隙中向上涌流；完成一段置换作业后，利用导流管顶部的振动器，使导流管再次插入已完成段下部的淤泥中，插入深度为已置换部分墩体底部以下5米，然后启动水气射流，导流管缓慢旋转向上提升，淤泥腔体向上延伸，当喷嘴接近已完成置换的块石墩底部时，填石层因失去支撑而向腔体塌落，腔体内的淤泥浆水从上落的块石间隙中向上涌流；如此上述步骤多次重复，块石墩分段不停向下延伸，直至完成设计要求的深度为止。

对上述方案的改进：停止水气射流，拨出导流管，移向另一施工点，若干施工点施工完毕形成若干面积后，将填石层地面推平，再用强夯机对各墩点松散填石层进行点夯，夯击能量的大小视松散填石层厚度和块石墩长度确定。

对上述方案的改进：对于大面积需要处理的巨厚填石层底下卧淤泥层的地基，可以合理布置导流管放置网点，从而在整块地基的下卧淤泥层中，有目标的形成若干数量的块石墩。

上述两方案中所述的导流管可旋转；导流管顶部带振动器，振动器可协助导流管插入和拔出，振动器可加速块石下沉。

本发明利用高压水置换强夯压密块石墩的施工方法，有别于现行处理淤泥的方法：现行技术普遍是借助各种化学物理的方法，通过提高淤泥强度来实现加固地基的目的；本发明反其道而行之，利用高压水气稀释淤泥，通过降低淤泥强度，促使块石与淤泥位置交换以形成块石墩的方法，来实现加固地基的目的。

本发明利用高压水置换强夯压密块石墩的施工方法，填补了世界上对巨厚填石层底下卧不等厚度淤泥层地基处理的空白，此方法有以下显著的优点：

1、工效高：按工艺推论，每2小时可处理约140平方米填石层底部的淤泥。工效较高压旋喷桩约提高3-5倍。

2、造价低：单位造价约为高压旋喷桩的1/3-1/5。

3、针对性强：高压旋喷桩和置换强夯等施工方法在特定条件下难以实现的施工效果，本方法皆可实现。

附图说明

附图1为本发明利用高压水置换强夯压密块石墩的施工方法的实施例一示意图；

附图2为本发明利用高压水置换强夯压密块石墩的施工方法的实施例二示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明产品作进一步详细的说明。

如图1中，为本发明第一种实施例，它是对淤泥层采取“自下而上”的处理过程，在填海造地工程中，在淤泥层2的上方覆盖了填石垫层1。图1中分为a-e五个过程。

如图1a所示，1、在填石层地表由偏心冲击器引孔，孔深穿透填石层，钢护筒护壁；2、将约20米长钢导流管由孔洞插入，至淤泥层的下部或者底部（设计要求的块石墩柱底部深度），如图1a所示；3、开启高压水泵和空气压缩机，导流管的喷嘴喷出的高压水气射流切削并稀释淤泥，切削半径约1.2-2.0米；4、被切削稀释的淤泥浆水沿上部淤泥层最薄弱处，即淤泥与导流管之间的缝隙向上涌流，涌至淤泥层表面即向四周填石层的缝隙中涌填,如图1b所示；5、淤泥层的下部或者底部形成若干米充满泥水的高压腔体,随着导流管向上缓慢提升，腔体随之不断向上延伸扩大,如图1c所示；6、高压水气以每小时大于500立方米的流量不断挤进腔体，使腔体内的液体具有很高的压力，对腔体四周及顶部的淤泥层起着支撑作用，使腔体顶部的淤泥层不会随着腔体的扩大而变形垮塌,如图1c所示；7、重复上述步骤，导流管不断向上提升；8、当喷嘴接近腔体顶部淤泥层及填石层底部时，填石层因失去支撑而向腔体塌落，腔体内的淤泥浆水从下落的块石间隙中向上涌流,如图1d所示；9、关闭水气射流，腔体内的压力骤减，启动导流管顶端的振动器，加速上部块石填满腔体，从而形成直径2.4-4.0米，高若干米的块石墩，如图1e所示；10、拨出导流管移向下一个施工点；11、若干施工点施工完毕形成若干面积后，将填石层地表推平，再用强夯机对各墩点松散填石层进行点夯；12、夯击能量的大小视松散填石层厚度及墩长确定。

本实施例中对于大面积需要处理的巨厚填石层底下卧淤泥层的地基，可以合理布置导流管放置网点，从而在整块地基的下卧淤泥层中，有目标的形成若干数量的块石墩。

本实施例中将若干米长的导流管由孔洞插入，至淤泥层下部或者底部，可以根据设计要求的块石墩底部深度决定。

如图2中，为本发明第二种实施例，它是对淤泥层采取“自上而下”的处理过程，在填海造地工程中，在淤泥层2的上方覆盖了块石垫层1。图2中分为a-d四个过程。

1、在填石层地表由偏心冲击器引孔，孔深穿透填石层，钢护筒护壁，如图1a所示；2、将若干米长钢导流管由孔洞插入，导流管端部插入淤泥层的表面5米深处，如图1a所示；3、开启高压水泵和空气压缩机，导流管的喷嘴喷出的高压水气射流切削并稀释淤泥，形成泥水腔体；4、被切削稀释淤泥浆水向四周及上部的填石层间隙中涌流，淤泥层顶部逐渐形成一个若干米的淤泥腔体，如图1b所示；5、导流管向上缓慢旋转提升，淤泥腔体向上延伸，如图1b所示；6、在每小时大于500立方米流量的高压水气射流冲击下，当喷嘴接近腔体顶部的填石层底部时，填石层因失去支撑而向腔体内塌落，腔体内的淤泥浆水从上层的块石间隙中向上涌流，如图1c所示；7、完成一段置换作业后，利用导流管顶部的振动器，使导流管再次插入已完成段下部的淤泥中，插入深度为已置换部分墩体底部以下5米，然后启动水气射流，导流管缓慢旋转向上提升，淤泥腔体向上延伸，当喷嘴接近已完成置换的块石墩底部时，填石层因失去支撑而向腔体塌落，腔体内的淤泥浆水从下落的块石间隙中向上涌流，如图1d所示；8、如此上述步骤多次重复，块石墩分段不停向下延伸，直至满足设计要求的深度为止；9、停止水气射流，拨出导流管，移向另一施工点；10、若干施工点施工完毕形成若干面积后，将填石层地表推平，再用强夯机对各墩点松散填石层进行点夯；11、夯击能量的大小视松散填石层厚度确定。对于大面积需要处理的巨厚填石层底下卧淤泥层的地基，可以合理布置导流管放置网点，有目标的形成若干数量的块石墩。

上述两个实施例中所述的导流管可旋转，导流管顶部带振动器，振动器可协助导流管插入和拔出，振动器可加速块石下沉。

上述两个实施例，都能实现对于巨厚填石层底下卧淤泥层的地基进行有效的处理。振动器、空气压缩机能够更有效，完成更大的切削半径。

本发明利用高压水置换强夯压密块石墩的施工方法分为“自下而上”和“自上而下”两种工艺来实现。在具体实施中采用哪种工艺，视地质资料揭示的淤泥性状、回填层石料颗粒，需要加固的深度及置换率等条件而确定。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。