岛礁珊瑚吹填碎块砂土的快速共振密实方法
【专利摘要】本发明公开了一种岛礁珊瑚吹填碎块砂土的快速共振密实方法，包括在高压水冲的配合下，将数头振冲器的振动头插入被处理的砂性土中至所需的深度，然后逐级提升振动头，每提升0.5～2米，就地用砂土或珊瑚礁碎块填入振冲形成的成孔中，停留振动适当时间后继续提升，重复填砂土或珊瑚礁碎块以及停留振动的步骤直至被处理土体顶部，其中，所述振动头的间距设置为1～8米，所述振动头的电机功率为75～320KW。本发明的方法由于就地取用珊瑚礁碎块作为填料等因素，不仅施工速度快，而且更加环保，施工成本相比现有方法也可以节省约30％。
【专利说明】
岛礁珊瑚吹填碎块砂土的快速共振密实方法
技术领域
[0001]本发明涉及砂性土地基处理技术领域，具体涉及一种适用于岛礁等场合的岛礁珊瑚吹填碎块砂土的快速共振密实方法。【背景技术】
[0002]对于砂性土地基的处理，现有技术已有很多的方法，常用的例如水坠砂换填、强夯、水泥搅拌粧、灰土挤密粧、适用于处理粘粒含量不大于10%的中砂、粗砂地基等的振冲密实法等。但是，由于砂性土地基的地质具有以下特点:一是上部风积砂非常松散，承载力较低且不均勾，工程性能差；二是砂子粘粒含量较小、砂颗粒间黏聚性差，孔隙比大、渗水性强；三是不饱和砂粒间内摩擦力较大；四是浅层地下水蕴藏丰富等。因而，采用上述常用地基处理方法对砂性土地基进行处理时，均不同程度地存在投入成本较高、施工工艺复杂、施工效率较低、地基加固处理效果较差、不适宜深层地基加固等多种缺陷和不足。因而，砂性土地基的上述地质特性使得目前常用的各类地基处理方法均不能完全适用。
[0003]CN103215944B号中国专利公开了一种数头振冲器共振地基处理设备及方法，该专利公开的施工设备为数头振动器，包括通过吊索悬挂在设备主体悬臂上的横梁(槽钢)，横梁两端又通过钢索设置2个振动头(振动装置)，振动头上设置有进水口并连接至高压水栗。相应的施工方法的步骤包括在高压水冲的配合下将振动臂插入被处理土体至所需的深度进行振动密实，然后逐级提升，每次提升一定高度后都停顿适当的时间以进行振动密实， 如此直至提升出土体。该专利公开的设备及方法对于普通的砂性土地基处理效果较佳，但对于岛礁等场合的砂性土则不适用，主要存在的问题如下:
[0004]1、岛礁的土体构成比较复杂，其中往往伴有很多的碎石和珊瑚礁碎块，其中的珊瑚礁又因其形成年代的不同而又存在较大的差异，例如松散度、硬度、埋深等。
[0005]2、数头振冲器共振施工的过程中需要往振动臂震动形成的成孔内填充吹填土，而岛礁上往往缺少这种填充土，这同样会导致施工成本大幅增加。
[0006]3、岛礁上的环境往往比较潮湿，加上海水中含盐分较多，导致施工设备外表比较湿滑粘稠，不利于设备的散热，实际施工过程中经常遇到施工设备过热的情况，严重的会导致电机被烧坏。
[0007]因此，需要对现有砂性土地基的处理方法加以改进，以使其适合对岛礁等场合的砂性土地基的密实处理施工。
【发明内容】
[0008]本发明的首要目的就在于克服现有的砂性土地基处理方法不适用于岛礁等场合的缺点，从而提供一种岛礁珊瑚吹填碎块砂土的快速共振密实方法。
[0009]本发明的岛礁珊瑚吹填碎块砂土的快速共振密实方法，该方法使用的施工设备为数头振动器，包括通过吊索悬挂在设备主体悬臂上的横梁，横梁两端又通过钢索设置两个振动头，振动头上设置有进水口，该进水口通过管路连接至高压水栗，其中，所述快速密实方法包括在高压水冲的配合下，将数头振冲器的振动头插入被处理的砂性土中至所需的深度，然后逐级提升振动头，每提升0.5?2米，就地用砂土或珊瑚礁碎块填入振冲形成的成孔中，停留振动适当时间后继续提升，重复填砂土或珊瑚礁碎块以及停留振动的步骤直至提升到被处理土体顶部，其中，所述振动头的间距设置为1?8米，所述振动头的电机功率为 75 ?320KW。
[0010]根据本发明的实施例，所述数头振动器设置有多个横梁。
[0011]根据本发明，所述数头振动器的横梁两端平衡设置有多个振动头。
[0012]根据本发明的优选实施例，所述振动头的电机的外壳壁的内部自上而下进一步开设有若干个通孔，并引导部分高压水流经该通孔。
[0013]根据本发明，所述振动头的电机内设有温度传感器，以用于对电机的温度进行监测；相应的，所述振动器设有控制器，并设置有调频调压限温装置，以通过调频调压的方式防止电机过热。
[0014]根据本发明，所述振动器设有控制器，用于自动记录施工过程中每一个振动深度所对应的密实电流的大小，以进一步保证施工质量。
[0015]根据本发明，所述被处理吹填物的密实深度为3?50米。
[0016]根据本发明的优选，所述振动头插入被处理砂性土的过程中，高压水栗提供的压力为5?15MPa，且其供水量为100L/min?900L/min。
[0017]根据本发明的优选，所述振动头提升的过程中，高压水栗提供的压力为2.5? 15MPa，且其供水量为 150L/min ?650L/min。
[0018]进一步的，所述施工过程中停顿的时间为2?40秒。
[0019]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0020]1、充分利用了岛礁上珊瑚礁碎块多的自身特点，就地取材，在确保施工质量的基础上大幅节约了成本。
[0021]2、开创性的在电机外壳壁的内部开设了通孔，将高压水引入通孔中以对电机进行降温，很好的解决了在岛礁上施工经常遇到的电机过热甚至烧坏的问题。
[0022]3、施工速度快，且更加环保，施工成本相比现有方法也可以节省约30%。【附图说明】
[0023]图1为实施例1的数头振冲器的结构示意图。
[0024]图2显不了电机外壳壁内部开设通孔的局部放大不意图。【具体实施方式】
[0025]以下结合具体实施例，对本发明的岛礁珊瑚吹填碎块砂土的快速共振密实方法作进一步详细说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
[0026]实施例1
[0027]本发明的岛礁珊瑚吹填碎块砂土的快速共振密实方法，所使用的设备可以参考 CN103215944B号中国专利。如图1所示，本实施例的数头振冲器包括通过吊索1悬挂在设备主体8的悬臂9上的横梁2,该横梁2的两端又通过钢索3设置两个振动头4,振动头4 上设置有高压水进水口 6,该高压水进水口 6通过管路连接至高压水栗7,其中，钢索3及其对应的振动头4在横梁2上的位置可调，即可以沿横梁2在长度方向上移动。
[0028]本实施例中，所述设备主体8可以设置多个横梁2,以配置更多的振动头4,这对于本领域的技术人员来说是显而易见的；另外，一个横梁2上可以设置更多个振动头4,例如三个或四个，只要在横梁2上平衡设置即可，这对于本领域的技术人员来说也是显而易见的。
[0029]另外，由于岛礁上的空气湿度较大，且含盐分较多，导致施工设备外表比较湿滑粘稠，不利于设备的散热，实际施工过程中经常遇到施工设备过热的情况，严重的会导致电机被烧坏。为了解决电机易发生过热的情况，如图2所示，本发明开创性的在电机外壳壁10 的内部自上而下开设有若干个通孔11，并引导部分高压水流经该通孔11，以通过高压水对电机进行降温。
[0030]进一步的，所述振动器设有控制器，可使用普通单片机，并设置有调频调压限温装置，相应的，所述振动头的电机内设有温度传感器，以用于对电机的温度进行监测，配合调频调压限温装置，以在电机温度过高时通过调频调压的方式，降低电机温度，防止电机因过热而损坏。此外，所述控制器还自动记录施工过程中每一个振动深度所对应的密实电流的大小，以进一步保证施工质量。上述温度传感器及调频调压限温装置本身都是现有技术已有的，非本发明的发明点所在，因此这里不做详细描述。
[0031]实施例2
[0032]某岛礁珊瑚吹填碎块砂土地基，厚度为3?18米，碎石和珊瑚礁碎块含量3? 42wt%，渗透系数10 3cm/s。设计要求:18米砂性土地基的承载力达到120KPa。
[0033]施工前，按照常规的方法，在需施工的砂性土地基上进行砂层密实深度测量，所述砂层密实深度为18米。
[0034]使用实施例1所述的数头振冲器进行施工，电机功率320KW，振冲器横梁的两端通过钢索设置有两个振动头，调整两个振动头之间的间距为5米，每个振动装置分别与高压水栗连接，在所施工的砂性土地基上选定若干个需施工位置，所述需施工位置与振动头的分布位置相适配，每个需施工位置的施工方法均相同，对于任一个需施工位置而言，其施工过程如下:
[0035]第一步，将数头振动器的振动头对准需施工的位置；
[0036]第二步，在高压水冲的配合下，控制钢索下方的振动头垂直进入需施工的砂性土地基内，直至下降至所述砂层密实深度；振动头下移的过程中，所述高压水栗提供的压力为 lOMPa，且其供水量为400L/min ;
[0037]第三步，控制钢索下方的振动头逐步向上提升，振动头每次提升的距离控制在 1.5?2米，每次提升后停顿40秒的时间；如此逐步提升直至振动头提升至被处理土体的顶部；每一次振动头提升后，就地取碎石和珊瑚礁碎块填入振动形成的凹坑中；振动头提升过程中，所述高压水栗提供的压力控制在2.5MPa，且供水量控制在150L/min，其中部分高压水从电机外壳壁内部开设有的若干个通孔中流过，以对电机进行降温。
[0038]根据设计要求，重复以上一到三的步骤三次，然后移动位置，对其他需施工位置进行振动施工。
[0039]施工后检测，砂性土地基的承载力达到设计要求。
[0040]经测算，按上述方法施工，由于就地取用碎石和珊瑚礁碎块作为填料等因素，不仅施工速度快，而且更加环保，施工成本相比现有方法也可以节省约30 %。
[0041]实施例3
[0042]某岛礁珊瑚吹填碎块砂土地基，厚度为8?40米，碎石和珊瑚礁碎块含量10? 50wt%，渗透系数10 4cm/s。设计要求:40米砂性土地基的承载力达到120KPa。
[0043]施工前，按照常规的方法，在需施工的砂性土地基上进行砂层密实深度测量，所述砂层密实深度为40米。
[0044]使用实施例1所述的数头振冲器进行施工，电机功率220KW，振冲器横梁的两端通过钢索设置有两个振动头，调整两个振动头之间的间距为1米，每个振动装置分别与高压水栗连接，在所施工的砂性土地基上选定若干个需施工位置，所述需施工位置与振动头的分布位置相适配，每个需施工位置的施工方法均相同，对于任一个需施工位置而言，其施工过程如下:
[0045]第一步，将数头振动器的振动头对准需施工的位置；
[0046]第二步，在高压水冲的配合下，控制钢索下方的振动头垂直进入需施工的砂性土地基内，直至下降至所述砂层密实深度；振动头下移的过程中，所述高压水栗提供的压力为 5.0MPa，且其供水量为100L/min ;
[0047]第三步，控制钢索下方的振动头逐步向上提升，振动头每次提升的距离控制在 1.0?1.5米，每次提升后停顿2秒的时间；如此逐步提升直至振动头提升至被处理土体的顶部；每一次振动头提升后，就地取碎石和珊瑚礁碎块填入振动形成的凹坑中；振动头提升过程中，所述高压水栗提供的压力控制在lOMPa，且供水量控制在500L/min，其中部分高压水从电机外壳壁内部开设有的若干个通孔中流过，以对电机进行降温。
[0048]根据设计要求，重复以上一到三的步骤二次，然后移动位置，对其他需施工位置进行振动施工。
[0049]施工后检测，砂性土地基的承载力达到设计要求。
[0050]经测算，按上述方法施工，由于就地取用碎石和珊瑚礁碎块作为填料等因素，不仅施工速度快，而且更加环保，施工成本相比现有方法也可以节省约30 %。
[0051]实施例4
[0052]某岛礁珊瑚吹填碎块砂土地基，厚度为15?50米，碎石和珊瑚礁碎块含量8? 45wt%，渗透系数10 3cm/s。设计要求:50米砂性土地基的承载力达到llOKPa。
[0053]施工前，按照常规的方法，在需施工的砂性土地基上进行砂层密实深度测量，所述砂层密实深度为50米。
[0054]使用实施例1所述的数头振冲器进行施工，电机功率75KW，振冲器横梁的两端通过钢索设置有两个振动头，调整两个振动头之间的间距为8米，每个振动装置分别与高压水栗连接，在所施工的砂性土地基上选定若干个需施工位置，所述需施工位置与振动头的分布位置相适配，每个需施工位置的施工方法均相同，对于任一个需施工位置而言，其施工过程如下:
[0055]第一步，将数头振动器的振动头对准需施工的位置；
[0056]第二步，在高压水冲的配合下，控制钢索下方的振动头垂直进入需施工的砂性土地基内，直至下降至所述砂层密实深度；振动头下移的过程中，所述高压水栗提供的压力为 15MPa，且其供水量为900L/min ;
[0057]第三步，控制钢索下方的振动头逐步向上提升，振动头每次提升的距离控制在 0.5?1米，每次提升后停顿30秒的时间；如此逐步提升直至振动头提升至被处理土体的顶部；每一次振动头提升后，就地取碎石和珊瑚礁碎块填入振动形成的凹坑中；振动头提升过程中，所述高压水栗提供的压力控制在15MPa，且供水量控制在650L/min，其中部分高压水从电机外壳壁内部开设有的若干个通孔中流过，以对电机进行降温。
[0058]根据设计要求，重复以上一到三的步骤三次，然后移动位置，对其他需施工位置进行振动施工。
[0059]施工后检测，砂性土地基的承载力达到设计要求。
[0060]经测算，按上述方法施工，由于就地取用碎石和珊瑚礁碎块作为填料等因素，不仅施工速度快，而且更加环保，施工成本相比现有方法也可以节省约30 %。
【主权项】
1.一种岛礁珊瑚吹填碎块砂土的快速共振密实方法，该方法使用的施工设备为数头振 动器，包括通过吊索悬挂在设备主体悬臂上的横梁，横梁两端又通过钢索设置两个振动头， 振动头上设置有进水口，该进水口通过管路连接至高压水栗，其特征在于，所述快速密实方 法包括在高压水冲的配合下，将数头振冲器的振动头插入被处理的砂性土中至所需的深 度，然后逐级提升振动头，每提升0.5?2米，就地用砂土或珊瑚礁碎块填入振冲形成的成 孔中，停留振动适当时间后继续提升，重复填砂土或珊瑚礁碎块以及停留振动的步骤直至 提升到被处理土体顶部，其中，所述振动头的间距设置为1?8米，所述振动头的电机功率 为 75 ?320KW。2.如权利要求1所述的快速共振密实方法，其特征在于，所述数头振动器设置有多个 横梁。3.如权利要求1或2所述的快速共振密实方法，其特征在于，所述数头振动器的横梁两 端平衡设置有多个振动头。4.如权利要求1所述的快速共振密实方法，其特征在于，所述振动头的电机的外壳壁 的内部自上而下进一步开设有若干个通孔，并引导部分高压水流经该通孔。5.如权利要求1所述的快速共振密实方法，其特征在于，所述振动头的电机内设有温 度传感器，以用于对电机的温度进行监测；相应的，所述振动器设有控制器，并设置有调频 调压限温装置，以通过调频调压的方式防止电机过热。6.如权利要求1所述的快速共振密实方法，其特征在于，所述振动器设有控制器，用于 自动记录施工过程中每一个振动深度所对应的密实电流的大小，以进一步保证施工质量。7.如权利要求1所述的快速共振密实方法，其特征在于，所述被处理吹填物的密实深 度为3?50米。8.如权利要求1所述的快速共振密实方法，其特征在于，所述振动头插入被处理物的 过程中，高压水栗提供的压力为5?15MPa，且其供水量为100L/min?900L/min。9.如权利要求1所述的快速共振密实方法，其特征在于，所述振动头提升的过程中，高 压水栗提供的压力为2.5?15MPa，且其供水量为150L/min?650L/min。10.如权利要求1所述的快速共振密实方法，其特征在于，所述施工过程中停顿的时间 为2?40秒。
【文档编号】E02D3/054GK105986567SQ201510053459
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月2日
【发明人】王建平, 徐士龙, 徐望
【申请人】上海港湾基础建设（集团）有限公司