专利名称：一种松软土地基的无排土无振动成孔挤密处理方法
技术领域：
本发明属于地基加固处理技术领域，涉及一种松软土地基的挤密加固处理方法，尤其涉及一种小空间、狭小地带、严格控制振动的施工场地如黄土、填土等松软土地基的无排土无振动挤密处理方法。
背景技术：
黄土、填土等松软土因其具有压缩性高、强度低、浸水易发生湿陷变形等缺点，所以在施工前必须对松软土地基进行处理。随着我国社会经济的快速发展，铁路、公路、房屋等建设等级不断提升，对工后沉降控制的要求更加严格，尤其是在小空间、狭小、严格控制振动的松软土地基施工场地，现有处理方法受到一定的限制，已无法满足高标准要求。小空间松软土地基施工场地，如黄土隧道，施工容许高度和宽度要求分别小于6. 7m,7. 8m，松软土区既有工民建、古建筑的地基加固处理中，施工容许高度小于3m，这就要求相应的施工设备实现小型化。狭小的松软土地基施工场地，如位于城市中心的建筑群，进行黄土、填土等松软土地基的加固处理时，施工场地受周围建筑物或构筑物的影响而非常狭小。在如此狭小的场地进行地基土的挤密处理时，施工设备需要小巧灵活、易于操作，且施工干扰小。严格控制振动的松软土地基施工场地，如穿越黄土层的铁路隧道、公路隧道因施工中的洞体开挖，使土体原有受力状态受到了扰动，施工中的振动易造成隧道土体破坏、山体开裂、塌方；城市建设中，振动的主要危害表现为对建筑物安全的影响，以及室内环境中对人体舒适度的影响。因此，在对振动有严格控制要求的施工场地，采用冲击挤密的冲击锤、振动打桩机、柴油锤打桩机等具有较大振动的现有处理方法受到一定的限制或不再适用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的问题和缺陷，提供一种松软土地基的无排土无振动挤密处理方法。本发明松软土地基的无排土无振动挤密处理方法，包括以下工艺步骤
(I)桩孔布置方式及设计参数的确定在松软土地基拟处理范围内，根据《湿陷性黄土地区建筑规范》、《建筑地基处理技术规范》、《铁路工程地基处理技术规程》等相关规范标准以及实际情况确定挤密处理层厚度、桩孔布置方式、桩孔直径、桩孔间距和桩孔深度。(2)排土无振动挤密成孔
先在各桩孔位正中心处进行预处理形成导向孔；再采用自进式无排土无振动挤密装置对导向孔进行连续的横向变径和竖向挤进，使周围土体被连续挤密而形成设计孔径和孔深的挤密成孔。所述导向孔的深度、直径分别不小于自进式无排土无振动成孔挤密装置的长度、挤土锥的直径。所述导向孔的垂直度偏差不大于1% ;所述自进式无排土无振动挤密装置的有效高度不小于导向孔的深度。所述桩孔的垂直度偏差不大于1. 5%。(3)形成复合地基挤密成孔后，向孔内分层填筑或灌注成桩材料，并挤压或振捣密实，使桩体与被挤密的桩间土共同形成复合地基。为了进一步提闻地基的承载能力，在挤密孔中进行承载力粧基的施工，形成闻承载力桩基。所述自进式无排土无振动挤密装置，包括锥形机架及与锥形机架通过法兰连接的液压缸，并在液压缸的顶部设有吊环；所述锥形机架内设置有动力锥，且动力锥尾端与液压缸的活塞杆连接；锥形机架外周活动设置有与其相适配的挤土叶片，并在挤土叶片外侧的结合处活动设置有封土叶片；所述挤土叶片上设置有滑块，且滑块穿过设置在锥形机架上的导向槽与动力锥接触连接；所述动力锥的锥顶通过连杆连接有挤土锥。所述动力锥上设置有燕尾槽，所述滑块在该燕尾槽内滑动。所述液压缸外设有护筒。所述动力锥至少为两个，且依次同向叠加。本发明相对于现有技术具有以下优点1、本发明采用自进式无排土无振动挤密装置进行连续的横向变径和竖向挤进，通过静压的方式实现挤土成孔，使地基处理范围内的原有黄土、填土等松软土的密实度增强、承载力提高、湿陷性消除，并通过在挤密孔中填筑或灌注半钢性成桩材料成桩，形成复合地基，从而提高黄土、填土等松软土地基的承载力和控制地基的工后变形，满足了黄土隧道、既有工民建、古建筑等小空间的施工空间要求，也可满足在城市中心的建筑群等狭小场地的施工要求。2、本发明施工时不排土，无振动，无噪音，可满足小空间、狭小地带、严格控制振动的施工场地的黄土、填土等松软土地基的挤密处理。3、本发明通过挤土叶片的横向扩径及挤土锥向下伸展，实现了施工过程中一次性达到设计孔径和设计孔深，施工效率高，质量好。
图1为本发明无排土无振动挤密处理方法的示意图2为本发明自进式无排土无振动挤密装置的竖向剖面图3为本发明自进式无排土无振动挤密装置的横向截面图4为本发明自进式无排土无振动挤密装置工作状态图。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明自进式无排土无振动挤密装置的结构及松软土地基的无排土无振动挤密处理方法进行详细说明。1、自进式无排土无振动挤密装置
本发明所涉及的自进式无排土无振动挤密装置，包括锥形机架I及与锥形机架I通过法兰9连接的液压缸2，液压缸2外设有护筒8，液压缸2的顶部设有吊环10。在锥形机架I内设置有动力锥3 (可根据施工场地，动力锥为两个依次同向叠加)，且动力锥3与液压缸2的活塞杆通过螺纹连接或焊接成一体；锥形机架I外周活动设置有与其相适配的挤土叶片4，并在挤土叶片4外侧的结合处设置有封土叶片5 (见图3);挤土叶片4上通过螺栓固定设置有滑块11，且滑块11穿过设置在锥形机架上的导向槽与动力锥3接触，并于设置在动力锥3上的燕尾槽内滑动；动力锥3的锥顶通过连杆6连接有挤土锥7，且连杆6与动力锥3的锥顶及挤土锥7通过螺纹连接或焊接成一体。2、松软土地基的无排土无振动挤密处理方法(O处理层厚度及桩孔布置方式等的确定
在黄土、填土等松软土地基拟处理范围内，根据《岩土工程勘察规范》的具体要求查明地基土层的地质情况，查明土层的厚度和确定地基土无排土无振动挤密处理的厚度；并取原状样，按《土工试验规程》的具体要求进行各土层的含水率、密度、土粒比重、孔隙比、湿陷系数等基本参数的相关室内土工试验。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》、《建筑地基处理技术规范》、《铁路工程地基处理技术规程》等相关规范及标准，确定无排土无振动挤密处理时的桩孔布置方式、桩孔直径、桩孔间距和处理深度。以兰州某地黄土地基挤密处理试验场地为例，确定其处理层厚度为10±0. 3m，桩孔布置方式为正三角形，桩孔间距为O. 8±0. 005m，桩孔孔径为 O. 41 ±O. 005m，桩孔深度为 10 ±O. 3m。(2 )无排土无振动挤密成孔
对黄土场地拟处理地基进行挤密处理前，先利用螺旋钻、地质钻或手动洛阳铲等小型钻机设备，在各孔位正中心处预形成直径为O. 15 O. 20m，深度为1.1 1. 5m的导向孔，导向孔垂直度偏差小于1%。导向孔完成后，将自进式无排土无振动挤密装置正对孔位中心，在液压系统的作用下，液压缸2通过其活塞杆将动力传至动力锥3，动力锥3又将动力分别通过连杆6和滑块11传至挤土锥7及挤土叶片4、封土叶片5，并控制挤土锥7的竖向伸缩及挤土叶片4与封土叶片5的横向变径。在挤土叶片4与封土叶片5的横向扩大变径过程中，周围的土体被挤密，孔径由下往上连续扩大，至上部呈最大直径(O. 41m)且进行孔壁竖向修正，以保证孔壁的垂直性(使挤密孔的垂直度偏差不大于1. 5%);挤土锥7向下伸展过程中，挤土锥7周围的土体被挤开而成孔。在挤土锥7向上收缩，同时挤土叶片4与封土叶片5横向收缩变径过程中，自进式无排土无振动挤密装置在自重作用下整体向下移动。如此往复循环，在无排土无振动的情况下一次性达到设计孔径和设计孔深。(3)形成复合地基
无排土无振动挤密成孔后，挤密孔内分层填筑或灌注半钢性成桩材料，并挤压或振捣密实。待成桩材料形成强度后，按照步骤(2)的操作方式进行其它相邻桩孔的挤密成孔成桩作业，最终形成复合地基。此外，还可在挤密孔中进行承载力桩基的施工，形成高承载力粧基。
权利要求
1.一种松软土地基的无排土无振动成孔挤密处理方法，包括以下工艺步骤(1)桩孔布置方式及设计参数的确定在松软土地基拟处理范围内，确定挤密处理层厚度、桩孔布置方式、桩孔直径、桩孔间距和桩孔深度；(2)无排土无振动挤密成孔先在各桩孔位正中心预处理形成导向孔；再采用自进式无排土无振动成孔挤密装置对导向孔进行连续的横向变径和竖向挤进，使周围土体被连续挤密而形成设计孔径和孔深的挤S成孔；(3)形成复合地基挤密成孔后，向孔内分层填筑或灌注成桩材料，并挤压或振捣密实， 使桩体与被挤密的桩间土共同形成复合地基。
2.如权利要求1所述松软土地基的无排土无振动挤密处理方法，其特征在于所述导向孔的深度不小于自进式无排土无振动成孔挤密装置的有效高度。
3.如权利要求1或2所述松软土地基的无排土无振动挤密处理方法，其特征在于所述导向孔的直径分别不小于自进式无排土无振动成孔挤密装置挤土锥的直径。
4.如权利要求1或2所述松软土地基的无排土无振动挤密处理方法，其特征在于所述桩孔的垂直度偏差不大于1. 5%。
5.如权利要求1所述松软土地基的无排土无振动挤密处理方法，其特征在于所述导向孔的垂直度偏差不大于1%。
6.如权利要求1或2所述松软土地基的无排土无振动挤密处理方法，其特征在于在形成复合地基中，在挤密成孔中进行承载力粧基的施工，形成闻承载力粧基。
7.如权利要求1所述松软土地基的无排土无振动挤密处理方法，其特征在于所述自进式无排土无振动成孔挤密装置包括锥形机架(I)及与锥形机架(I)通过法兰(9)连接的液压缸(2)，液压缸(2)的顶部设有吊环(10);所述锥形机架(I)内设置有动力锥(3)，且动力锥(3)尾端与液压缸(2)的活塞杆连接；锥形机架(I)外周活动设置有与其相适配的挤土叶片(4)，并在挤土叶片(4)外侧的结合处活动设置有封土叶片(5);所述挤土叶片(4)上设置有滑块(11)，且滑块(11)穿过设置在锥形机架(I)上的导向槽与动力锥(3)接触连接； 所述动力锥(3)的锥顶通过连杆(6)连接有挤土锥(7)。
8.如权利要求7所述松软土地基的无排土无振动挤密处理方法，其特征在于所述动力锥(3 )上设置有燕尾槽，所述滑块(11)在该燕尾槽内滑动。
9.如权利要求7所述松软土地基的无排土无振动挤密处理方法，其特征在于所述动力锥(3)所述至少为两个，且依次同向叠加。
10.如权利要求7所述松软土地基的无排土无振动挤密处理方法，其特征在于所述液压缸(2)外设有护筒(8)。
全文摘要
本发明提供一种松软土地基的自进式无排土无振动成孔挤密处理方法，该方法是先在松软土地基拟处理范围内，确定挤密处理的桩孔布置方式、桩孔直径、桩孔间距和处理深度；再在各桩孔位正中心处进行预处理形成导向孔；然后采用自进式无排土无振动成孔挤密装置对导向孔进行连续的横向变径和竖向挤进，使周围土体被连续挤密而形成设计孔径和孔深的挤密成孔。本发明处理松软土地基的方法简单，无振动，效率高，质量好；采用的自进式无排土无振动成孔挤密装置结构简单，体型小，轻便灵活，特别适用于小空间、狭小及严格控制振动的施工场地的黄土、填土等松软土地基的成孔挤密处理。
文档编号E02D5/36GK103015394SQ201210493278
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者米维军, 熊治文, 郑静, 贾鋆, 孔德刚, 马周全, 武小鹏, 屈耀辉, 魏永梁 申请人:中铁西北科学研究院有限公司