形成有效桩径碎石桩的振冲方法与流程

本发明涉及桩机施工，尤其涉及一种形成有效桩径碎石桩的振冲方法。

背景技术：

1、振冲法是一种地基处理的方法，在振冲器水平振动和高压水或辅以高压空气的共同作用下，使松散地基土层振密；或在地基土层中成孔后，回填性能稳定的硬质粗颗粒材料，经振密形成的增强体(振冲桩)和周围地基土形成复合地基的地基处理方法。

2、利用振冲法施工的过程中，如果遇到地基原状土硬度大、土层组成结构复杂的特殊地层，在振冲器水平振动作用下不能保证施工效果时，通过高压水对地层进行水冲预破坏，有利于提高振冲器的穿透和造孔能力。

3、《水电水利工程振冲法地基处理技术规范》(dl/t524-2016)规定：水泵是将储水设施中的水加压送至振冲器供水。根据施工需要可选用多级泵或单级泵，以满足施工水压和水量为原则。一般情况下，选择供水压力0.3mpa～1.0mpa，供水量不宜小于15m3/h(250l/min)的水泵即可。

4、上述规定只是根据工程实践(国内振冲碎石桩现有施工水平35m以内，且均是地层相对单一的浅孔振冲)的经验进行了归纳性总结，而且仅给出了水泵的供水压力和供水量的一个大致范围，对于何种地层应采取多大水压，没有具体规定。而对于50m以上深厚覆盖层而言，往往存在软弱夹层(如湖相沉积淤泥质黏土)和相对密实的硬层(如砂层或砂层夹砾石)，这两种地层在造孔中所遇到的问题完全不同，因此，上述规定已不能适用于50m以上深厚覆盖层地层。

5、此外，在振冲造孔施工的过程中，通常需要限制造孔速度，因为如果造孔速度过快说明土层过于松软，导致振冲器还没有挤密周围土层的情况下便完成造孔施工，因而造出的碎石桩孔容易塌陷或缩径。

6、现有技术通常根据造孔速度控制造孔施工过程，比如将当前造孔速度与最高造孔速度进行比较，若高于最高造孔速度就降低卷扬机下放振冲器的速度，这会造成造孔速度的频繁调整。

7、此外，现有的振冲器的振冲加密均为根据加密电流进行控制，但是加密电流通常不能准确确定，因而根据加密电流对振冲器进行加密控制所得到的碎石桩不能与土层紧密结合。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种形成有效桩径碎石桩的振冲方法，根据不同地层密实度精确控制下水压力的供给量，使50m以上深厚覆盖层地层振冲施工加速进行，并使振冲碎石填料形成的碎石桩与土层紧密结合在一起，可以避免造孔速度的频繁调整。

2、为实现本发明的上述目的，本发明提供一种形成有效桩径碎石桩的振冲方法，包括：

3、通过对包括伸缩导杆和振冲器的振冲碎石桩机的下水进行自适应控制，快速完成碎石桩孔的振冲施工；

4、将碎石填料置入所述碎石桩孔中，使所述振冲器对其周围的碎石填料进行振冲加密；

5、在所述振冲器对其周围碎石填料进行振冲加密期间，设置在振冲器内的流速传感器生成对应于振冲器振幅的实时电信号；

6、根据设置在振冲器内的流速传感器生成的所述实时电信号，对所述振冲器的振冲加密进行控制，使填入碎石桩孔中的碎石填料形成碎石桩的桩径等于有效桩径。

7、优选地，通过对包括伸缩导杆和振冲器的振冲碎石桩机的下水进行自适应控制包括：

8、将用于供应下水的管道穿过伸缩导杆和振冲器后从振冲器的底端伸出，以便下水从振冲器底端喷出对地层进行水冲预破坏；

9、根据振冲器造孔速度变化趋势，控制下水的流量，形成碎石桩孔。

10、优选地，根据振冲器造孔速度变化趋势，控制下水的流量包括：

11、在判断振冲器当前造孔速度小于最高造孔速度且大于最低造孔速度时，根据振冲器当前造孔速度，确定所述振冲器造孔速度变化趋势；

12、根据所确定的振冲器造孔速度变化趋势，控制从振冲器底端喷出的下水的流量，使振冲器造孔速度保持在一个合适的速度区间，并始终低于最高造孔速度。

13、优选地，根据所确定的振冲器造孔速度变化趋势，控制从振冲器底端喷出的下水的流量包括：

14、当确定所述振冲器造孔速度变化趋势呈上升趋势时，减少下水的当前下水流量；

15、当确定所述振冲器造孔速度变化趋势呈下降趋势时，增加下水的当前下水流量；

16、当确定所述振冲器造孔速度变化趋势呈不变趋势时，保持下水的当前下水流量。

17、优选地，在判断振冲器当前造孔速度大于最高造孔速度时，直接减少下水的当前下水流量；在判断振冲器当前造孔速度小于最低造孔速度时，直接增加下水的当前下水流量。

18、优选地，根据所获取的造孔速度，确定所述振冲器造孔速度变化趋势包括：

19、按照预定的时间间隔检测振冲器造孔速度，并将每一次检测得到的振冲器造孔速度与前一次造孔速度进行比较，得到按照时间序列排列的造孔速度差值序列；

20、根据所得到的所述造孔速度差值序列中造孔速度差值的变化形态，确定所述振冲器造孔速度变化趋势。

21、优选地，所述造孔速度差值序列至少包括振冲器当前造孔速度vn与在前造孔速度vn-1的当前造孔速度差值vn—vn-1和在前造孔速度差值vn-1—vn-2。

22、优选地，根据地层密实度控制增加或减少供应下水的水流量大小，包括：

23、在振冲施工过程中获取当前地层密实度；

24、获取供应下水的瞬时下水压力，并将获取的瞬时下水压力确定为当前下水压力；

25、根据预置的下水压力与地层密实度的对应关系，查找与当前地层密实度相对应的目标下水压力；

26、控制供应下水的下水流量大小，使当前下水压力达到所述目标下水压力，以便利用振冲器振冲和目标下水压力完成碎石桩孔的振冲施工。

27、优选地，所述获取当前地层密实度包括：

28、获取振冲器的当前振冲电流；

29、根据预置的振冲电流与地层密实度的对应关系，查找与当前振冲电流相对应的地层密实度；

30、将所查找到的地层密实度确定为当前地层密实度。

31、在本发明一个实例中，设置在振冲器内的流速传感器包括：

32、其一端安装到振冲器电机壳体上的支撑杆；

33、安装在所述支撑杆另一端的装有液体的缸体；

34、安装在振冲器壳体内侧并伸入到所述缸体内的包括活塞杆和活塞头的活塞，所述活塞头将所述缸体内腔分割成第一空腔和第二空腔；

35、连接所述第一空腔和所述第二空腔的管路；

36、安装在所述管路上的流速检测器；

37、其中，在所述活塞随着振冲器壳体振动而在缸体内移动期间，缸体内的液体经由所述管路流过所述流速检测器，使所述流速检测器生成对应于所述振冲器壳体振动幅度的电信号。

38、在本发明另一个实例中，设置在振冲器内的流速传感器包括：

39、安装在振冲器壳体内侧的其内装有液体的缸体；

40、其一端安装到振冲器电机壳体上的支撑杆；

41、安装在所述支撑杆另一端的包括活塞杆和活塞头的活塞，所述活塞头伸入到所述缸体内，将缸体内腔分割成第一空腔和第二空腔；

42、连接所述第一空腔和所述第二空腔的管路；

43、安装在所述管路上的流速检测器；

44、其中，在所述缸体随着振冲器壳体振动而相对所述活塞移动期间，缸体内的液体经由所述管路流过所述流速检测器，使所述流速检测器生成对应于所述振冲器壳体振动幅度的电信号。

45、优选地，根据设置在振冲器内的流速传感器生成的所述实时电信号，对所述振冲器的振冲加密进行控制包括：

46、将实时电信号的幅度与预设幅度进行比较；

47、当所述电信号的幅度小于或等于预设幅度时，判断将要形成的碎石桩的桩径等于有效桩径，并向上提升振冲器，对将要形成的振冲碎石桩的中间部分的碎石进行振冲，从而最终形成桩径等于有效桩径的碎石桩；

48、当所述电信号的幅度大于所述预设幅度时，控制振冲器继续对嵌入到碎石桩孔周围土层中的碎石进行振冲。

49、优选地，所述预设幅度是预先获得的振动器振幅降低到最小时的幅度。

50、优选地，根据设置在振冲器内的流速传感器生成的所述实时电信号，对所述振冲器的振冲加密进行控制包括：

51、对振冲时段内流速传感器获得的在前电信号的幅度和在后电信号的幅度进行分析；

52、当在后电信号的幅度小于在前电信号的幅度且保持一段时间时，判断将要形成的碎石桩的桩径等于有效桩径，并向上提升振冲器，对将要形成的振冲碎石桩的中间部分的碎石进行振冲，从而最终形成桩径等于有效桩径的碎石桩。

53、与现有技术相比，本发明形成有效桩径碎石桩的振冲方法具有如下优点：

54、1、本发明对于深厚覆盖的复杂地层，在根据造孔速度变化趋势调整造孔速度时，根据不同地层密实度精确控制下水压力的供给量，以便振冲器与合适下水压力共同作用，顺利完成复杂地层的深孔振冲施工，从而解决了50m以上深厚覆盖层地层振冲施工的难题。

55、2、本发明对局部分布不均匀的地层获取的振冲电流瞬时值进行平均处理，避免由于振冲电流频繁突变而频繁调整供应下水的下水压力，保证水泵供水平稳，延长水泵使用寿命。

56、3、本发明根据造孔速度变化趋势，调整造孔速度，从而避免了造孔速度的频繁调整。

57、4、本发明能够使碎石桩与周围土层紧密结合在一起，使碎石桩的桩径真正达到设计要求。

58、下面结合附图对本发明进行详细说明。