一种适用于非饱和粉细砂的振冲装置及其施工方法与流程

本发明涉及岩土工程地基处理技术领域，更具体地说涉及一种适用于非饱和粉细砂的振冲装置及其施工方法。

背景技术：

目前对于深厚砂土地基最常见的处理方法是振冲，又称振动水冲法，是以起重机吊起振冲器，并启动潜水电机带动偏心块，使振动器产生高频振动，同时启动水泵并通过喷嘴喷射高压水流，在边振边冲的共同作用下，将振动器沉到土中的预定深度，经成孔后边提边振，使地基土在振动的作用下被挤密实，达到要求的密实度后即可提升振动器，如此反复直至地面。这样在地基中就会形成一个大直径的密实桩体，并与原地基构成复合地基，可有效提高地基承载力、减少沉降，被广泛应用于处理土层液化、减少山体滑坡、增加土层抗震能力、减小砂土地基沉降等多个方面，是一种快速、经济、有效的加固方法。

振冲法分为无填料振冲和有填料振冲(也称为振冲碎石桩法)，振冲器是振冲法施工中的特制机具，主要分为液压振冲器和电动振冲器，它能够产生水平向振动力振挤填料以及周围土体，从而达到提高地基承载能力、减少沉降量、增加地基稳定性、提高抗震能力的目的。对于高填方无填料粉细砂地基采用传统的振冲器振冲，检测结果显示承载力不能满足使用要求，工后沉降大等问题。主要原因是高填方粉细砂板结效应，在振冲过程中不容易塌孔，导致振冲器电机空振，起不到侧向挤压密实效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决振冲过程中粉细砂板结不容易塌孔，造成振冲器电机空振，起不到侧向挤压密实效果的问题，提供了一种适用于非饱和粉细砂的振冲装置及其施工方法，使得振冲器周边粉细砂容易塌孔，减少振冲器空振时间，提高振冲密实效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种适用于非饱和粉细砂的振冲装置，包括振冲器，在振冲器的筒体外壁上设置有径向出水管路和竖向出水管路；

所述径向出水管路包括一环形水管，该环形水管与振冲器同轴并固定在振冲器筒体外壁上，在环形水管上开设有多个出水通孔，在环形水管上具有与其连通的第一进水接管；

所述竖向出水管路包括两个竖直管，两个竖直管对称固定在振冲器筒体外壁上，两个竖直管的底端出水口伸至振冲器底部，两个竖直管的上端进水口通过一半圆环形水管相连通，该半圆环形水管位于环形水管之下，半圆环形水管上具有与其连通的第二进水接管；

还包括振冲器导杆，在振冲器导杆上沿其长度方向固定设置有第一外部进水管和第二外部进水管，第一外部进水管通过第一钢丝软管与环形水管上的第一进水接管连接；第二外部进水管通过第二钢丝软管与半圆环形水管上的第二进水接管连接。

在上述技术方案中，出水通孔沿环形水管等间距布置。

在上述技术方案中，第一进水接管长4-7cm。

在上述技术方案中，所述环形水管距离振冲器顶面7-12cm。

在上述技术方案中，所述环形水管、第一进水接管均采用钢管，环形水管和第一进水接管之间焊接连接。

在上述技术方案中，竖直管的底端出水口距离振冲器底面5-10cm。

在上述技术方案中，第二进水接管的长度为7-15cm。

在上述技术方案中，第二进水接管的与环形水管的交叉处采用向外弯曲结构，以使第二进水接管能够向上引至环形水管的上方。

在上述技术方案中，所述竖直管、半圆环形水管和第二进水接管均采用钢管，竖直管和半圆环形水管之间焊接连接，半圆环形水管和第二进水接管之间焊接连接。

在上述技术方案中，在振冲器筒体外壁上还对称设置有两组水道板，所述水道板为长条形，水道板上设置有沿其长向设置的导水通槽。

所述振冲装置的施工方法如下：

步骤一，分层回填粉细砂，预留振冲下沉量；

步骤二，整平场地，放样振冲孔位；

步骤三，振冲前，对振冲区域进行浸水处理，使地基充分湿润；

步骤四，吊机就位，振冲器对准振冲点位，开启振冲器，开启水泵、气泵；

步骤五，振冲器匀速下沉，保证振冲器垂直，将竖向出水管路出水量开到30m³/h～50m³/h，径向出水管路出水量尽量调低，当振冲器达到设计振冲深度，关闭气泵，留振20s；

步骤六，开始提升振冲器，提升过程中将竖向出水管路水量尽量调低，径向出水管路水量尽量开到最大，提升速度由现场提升难易程度决定，每提升0.5m留振20s，振冲器顶部距孔口0.5m，处留振120s，密切关注密实电流；如果出现电流偏低应进行上下往复反插拔振冲器，避免局部振冲不密实现象；如果出现电流突然增大，迅速上提振冲器，避免出现“抱死”现象；

步骤七，重复步骤四～六，间排进行振冲，避免串孔，最后达到整个场地全部振冲挤密效果。

本发明的优点和有益效果为：

(1)本装置通过外部进水通道，加大非饱和砂的含水量，在振冲器强力振动过程中，砂土更容易液化，砂颗粒重新排列，孔隙减少；

(2)本装置通过设置径向出水管路，振冲器外侧粉细砂更容易塌孔，避免振冲器电机空振，利用振冲器水平侧向挤压来提高砂层振冲密实效果；

(3)本装置设计精巧、结构简单、制造成本较低，操作简单，装卸方便，能够有效地提高工作效率。

附图说明

图1是本发明的适用于非饱和粉细砂的振冲装置的结构示意图。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

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方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

参见附图，一种适用于非饱和粉细砂的振冲装置，包括振冲器a，在振冲器的筒体外壁上设置有径向出水管路和竖向出水管路。

所述径向出水管路包括一环形水管1-1，该环形水管与振冲器同轴并焊接固定在振冲器筒体外壁上，在环形水管1-1上开设有多个出水通孔1-2，出水通孔沿环形水管1-1等间距布置，在环形水管1-1上具有与其连通的第一进水接管1-3，第一进水接管长4-7cm，水从第一进水接管1-3进入环形水管1-1，然后从出水通孔1-2进行径向喷水，进一步说，所述环形水管1-1位于振冲器1的顶部位置，优选为，环形水管1-1距离振冲器1顶面7-12cm，这样可以使环形水管1-1喷出的水作用于振冲器周围的细沙，加大非饱和砂的含水量。进一步的，所述环形水管1-1、第一进水接管1-3均采用钢管，环形水管和第一进水接管之间焊接连接。

所述竖向出水管路包括两个竖直管2-1，两个竖直管对称固定在振冲器筒体外壁上，两个竖直管的底端出水口伸至振冲器1底部(优选为，竖直管的底端出水口距离振冲器1底面5-10cm)，两个竖直管的上端进水口通过一半圆环形水管2-2相连通，该半圆环形水管位于环形水管1-1之下，半圆环形水管2-2上具有与其连通的第二进水接管2-3，第二进水接管的长度为7-15cm，第二进水接管的与环形水管1-1的交叉处采用向外弯曲结构2-31，以使第二进水接管能够向上引至环形水管1-1的上方。进一步的，所述竖直管2-1、半圆环形水管2-2和第二进水接管2-3均采用钢管，竖直管和半圆环形水管之间焊接连接，半圆环形水管和第二进水接管之间焊接连接。

还包括振冲器导杆b，在振冲器导杆上沿其长度方向固定设置有第一外部进水管3和第二外部进水管4，第一外部进水管3通过第一钢丝软管5与环形水管1-1上的第一进水接管1-3连接；第二外部进水管4通过第二钢丝软管6与半圆环形水管2-2上的第二进水接管2-3连接。使用时，将第一外部进水管3和第二外部进水管4的顶部进水口分别与供水管路连接，实现供水。

实施例二

在实施例一的基础上，进一步的，在振冲器筒体外壁上还对称设置有两组水道板7，所述水道板7为长条形，水道板7上设置有沿其长向设置的导水通槽7-1，工作时，振冲器底部的水能够通过水道板7的导水通槽7-1向上流动，进一步加大振冲器周围的非饱和砂的含水量。

实施例三

某工程，采用高填方粉细砂作为飞机跑道地基，填方高度为30m，地基处理采用无填料振冲工艺。振冲点位正三角形布置，间距3.5m，振冲深度15m～18m，振冲器功率为130kw，振冲器孔端喷水压力0.7mpa～0.8mpa，电源控制在380±20v，密实电流130a～160a。

步骤一，分层回填粉细砂，预留振冲下沉量，回填总高度为31m；

步骤二，整平场地，放样振冲孔位；

步骤三，振冲前，对振冲区域进行浸水处理，使地基充分湿润；

步骤四，吊机就位，振冲器对准振冲点位，开启振冲器，开启水泵、气泵；

步骤五，振冲器匀速下沉，保证振冲器垂直，将竖向出水管路出水量开到30m³/h～50m³/h，径向出水管路出水量尽量调低，当振冲器达到设计振冲深度，关闭气泵，留振20s；此步骤的目的是下沉振冲器，所以竖向出水管路出水量较大，来加速振冲器下沉，而径向出水管路不需要较大出水，但是为了防止细沙堵塞环形水管的出水通孔，所以径向出水管路需要保持一定的较低出水量；

步骤六，开始提升振冲器，提升过程中将竖向出水管路水量尽量调低，径向出水管路水量尽量开到最大，提升速度由现场提升难易程度决定，每提升0.5m留振20s，振冲器顶部距孔口0.5m，处留振120s，密切关注密实电流。如果出现电流偏低应进行上下往复反插拔振冲器，避免局部振冲不密实现象；如果出现电流突然增大，迅速上提振冲器，避免出现“抱死”现象；此步骤的目的是对振冲器周围的粉细砂振冲挤密，所以讲径向出水管路水量尽量开到最大，加大非饱和砂的含水量，在振冲器强力振动过程中，粉细砂更容易液化，砂颗粒重新排列，更容易塌孔，从而避免振冲器电机空振，利用振冲器水平侧向挤压来提高砂层振冲密实效果；

步骤七，重复步骤四～六，间排进行振冲，避免串孔，最后达到整个场地全部振冲挤密效果。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。