一种囊式液压激振装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型专利属于地基加固领域，具体涉及一种囊式液压激振装置，该装置主要是针对结构强度低、密度小、含水量高的饱和可液化砂土、粉土、吹填土进行加固处理
【背景技术】
[0002]在我国，高层建筑、高速公路、高速铁路得到了快速的发展，这对地基的承载能力要求越来越高，天然的结构强度低、密度小、含水量高的饱和可液化砂土、粉土、吹填土地基远远不能满足这些建筑物和构造物对地基承载力的要求。由于饱和或接近饱和的砂土、粉土在地震作用或其他外部动荷载作用下，内部产生超净孔隙水压力，当上覆荷载全部由孔隙水压力承担时砂土即处于液化状态，表现出类似于液体性质而完全丧失承载力，产生砂土振动液化。发生强烈地震时，场地粉细砂粉土甚至粗砂将发生砂土液化，淤泥质软土等饱和软土层在强烈振动作用下强度急剧降低甚至呈流动状态，土体发生软化，给场地稳定性带来极大破坏。所以针对饱和土地基，需要对其稳定性进行加固。
[0003]饱和土地基处理的目的是要提高地基的强度，保证地基的稳定，降低土的压缩性，减少基础的沉降和不均匀沉降，确保建筑物的安全和正常使用。为满足地基的强度、变形及抗震等要求，如何采用合理方法进行地基处理，以控制饱和土地基的变形及提高承载力，这是地基基础工程中的一个关键技术问题。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是针对结构强度低、密度小、含水量高的饱和可液化砂土、粉土、吹填土等地基土难以满足建(构)筑物对地基稳定问题、变形问题、渗透问题的要求，提供一种结构简单、操作方便的囊式液压激振装置以及利用该囊式液压激振装置静动联合排水固结处理饱和土地基的方法，来提高地基处理水平，保证工程质量，加快工程建设速度，节省工程建设投资。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供一种囊式液压激振装置，其特征在于:所述囊式激振装置包括步进电机驱动器或电磁调速电动机、固定支架、液压活塞、高压软管、金属导管和多段囊式振动头，所述步进电机驱动器或电磁调速电动机与液压活塞之间通过曲轴连杆连接，所述液压活塞一端固定在固定支架上，另一端与高压软管密封连接，高压软管通过三通阀与金属导管密封连通；每段囊式振动头是由金属内管、乳胶囊状外管和两端的环形钢板组成，金属内管的壁厚、外径与金属导管相同，其两端分别伸出乳胶囊状外管，两环形钢板分别套设在金属内管两端伸出的部分，并通过密封垫圈和螺丝与乳胶囊状外管两端密封连接，在金属内管置于乳胶囊状外管内的部分管壁上开设有多个圆孔；所述多段囊式振动头的金属内管之间通过丝扣完全刚性密封连接，其中最上段囊式振动头的金属内管上端与金属导管下端之间通过丝扣完全刚性密封连接，在最下段囊式振动头的金属内管下端通过丝扣完全刚性密封连接有金属管帽。
[0006]本实用新型进一步的技术方案:所述固定支架包括E型导向杆、固定底座和液压活塞支座，E型导向杆和液压活塞支座固定在固定底座上，液压活塞安装在液压活塞支座上，其活塞固定在E型导向杆中间臂杆上，并通过第一轴承与曲轴连杆相连接，在E型导向杆的上下臂杆上分别安装有水平轴承。
[0007]本实用新型较优的技术方案:所述步进电机驱动器是一种用于将控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机以固定的角位移一步一步运行来控制速度和位置的电动机，具体包括反应式步进电动机、永磁式步进电动机和混合式步进电动机，所述步进电机驱动器要求为市面上常见的驱动器，型号也非常多，两相或三相均可，只要驱动力在I?1t范围内便可；所述电磁调速电动机是一种通过电磁转差离合器实现交流无极调速的交流恒转矩调速电动机，所述电磁调速电动机为市面上常见电极，型号也非常多，只要电机功率MOMPa，调速范围>100r/min即可。
[0008]本实用新型较优的技术方案:在金属导管的上端和最上段囊式振动头的金属内管上端外壁分别刻有正向螺纹，在金属导管的下端和最下段囊式振动头的金属内管下端外壁分别刻有反向螺纹，金属管帽内壁刻有正向螺纹，所述金属导管上端通过其外壁的正向螺纹与三通阀的其中一个出口螺纹密封连接，金属导管下端通过其外壁的反向螺纹与最上段囊式振动头的金属内管上端外壁的正向螺纹密封连接，最下段囊式振动头通过其金属内管下端外壁的反向螺纹与金属管帽内壁的正向螺纹密封连接；所述多段囊式振动头中相邻管段连接丝扣长度20?40mm。
[0009]本实用新型较优的技术方案:所述三通阀的阀体包括一进两出三口，分别为进口A、出口 B、出口 C，在阀体上设有阀芯换向执行机构，执行机构控制阀芯转动关闭阀门，或连通进口 A和出口 B，或连通进口 A和出口 C ;所述三通阀体的出口 C与高压软管密封连通，出口 B与金属导管密封连通。
[0010]本实用新型较优的技术方案:所述金属导管壁厚8?10mm，外径45?50mm，长度2m?3m ;每段囊式振动头的金属内管长80?10cm ;环形钢板厚度为1.5?2.5cm，外径为13?15cm，内径与金属内管的外径大小相同；乳胶囊状外管高度为75?95cm，内径与环形钢板外径大小相同，两端开口，开口直径与金属内管外径相同，夕卜管壁厚度为1.5?2.5mm,顶底板厚度为2.5?3.5mm ;金属内管的两端与环形钢板之间通过丝扣密封刚性连接，在囊式激振装置工作时，金属导管和囊式振动头内充满液体，乳胶囊状外管张开成椭球状。
[0011]本实用新型较优的技术方案:所述液压活塞的液压缸直径10?30cm，长度20?80cm，液压缸内有活塞，所述液压缸的缸体通过液压缸接头与高压软管密封接通；所述曲轴连杆是由曲轴、连杆和设置在曲轴中央部位的第二轴承组成，曲轴通过第二轴承与连杆的其中一端连接，曲轴与步进电机驱动器或与电磁调速电动机的传动轴连接，液压活塞的活塞通过第一轴承与连杆的另一端连接。
[0012]为实现上述目的，使用本实用新型所述的囊式液压激振装置处理饱和土地基的方法，其特征在于该方法包括以下步骤:
[0013](I)在待加固地的地基布置多个试验点，并在每个试验点埋设囊式液压激振装置，通过调试囊式液压激振装置的不同驱动力和驱动频率，测试出使该加固地基土体产生液化的囊式液压激振装置的最佳驱动力F、驱动频率f，以及土体产生液化的影响半径R ;
[0014](2)按照囊式液压激振装置使土体产生液化的影响半径R，在地基处理区域内钻孔布置囊式液压激振装置，钻孔的深度为地基待加固的深度；
[0015](3)在地基加固深度范围内布置水平排水系统及竖向排水系统，竖向排水系统的深度与地基待加固深度相同；
[0016](4)工作时使步进电机驱动器或电磁调速电动机的驱动力、驱动频率等于土体产生液化时的最佳驱动力F、驱动频率f，通过步进电机或电磁调速电动机驱动液压活塞做往复运动，激发囊式液压激振装置的囊式振动头振动，对周围土体施加循环荷载，产生一定频率与振幅的振动波，影响区域的土体在循环荷载的振动作用下产生液化或软化，土体有效应力降低或丧失，孔隙水压力变大，土体中的自由水通过竖向排水系统和水平排水系统排出，孔隙水压力消散后土颗粒重新排列，土体被挤密并固结；
[0017](5)待土体排水固结稳定后，给囊式振动头施加一定的液压，通过囊式振动头囊壁给周围土体施加一定压力，周围土体在囊壁的静压力作用下继续排水固结，直至地基土排水固结稳定；
[0018](6)将囊式振动头内液体抽出，通过钻机将金属导管及囊式振动头取出，回收囊式液压激振装置。
[0019]在步骤(3)中的水平排水系统是在待加固地基上面铺设砂垫层及排水沟形成的水平排水通道；所述竖向排水系统包括普通砂井、袋装沙井、塑料排水板带中的一种或多种垂直排水通道，每个垂直排水通道延伸至加固地基设计底部标高。
[0020]在步骤(2)中的安放囊式激振装置，按照平面布置，通过普通钻探机按地基处理设计底部标高打孔，并在孔内依次安放囊式液压激振装置的若干振动头、金属导管至地面，并与三通阀其中一个出口连接，在地面上安装高压水流控制装置、液压活塞、步进电机驱动器或电磁调速电动机。
[0021]本实用新型所述的囊式液压激振装置的工作原理是，液压活塞腔与若干个囊式振动头通过金属导管连接形成密封体，通过三通阀使内部充满液体，通过步进电机或电磁调速电动机驱动液压活塞做往复运动，激发囊式振动头振动，对周围土体施加循环荷载，产生一定频率与振幅的振动波，周围土体在循环荷载的振动作用下产生液化，土体有效应力降低甚至消失，土体中产生超净孔隙