專(zhuān)利名稱(chēng)：濕陷性黃土地基的無(wú)振動(dòng)擠密處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地基加固處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種濕陷性黃土地基的加固處理方法， 尤其涉及一種濕陷性黃土地基的無(wú)振動(dòng)擠密處理方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)高速鐵路設(shè)計(jì)行車(chē)速度為250 350km/h，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定隧道內(nèi)線路要有高平順性，工后沉降不大于15mm，不同結(jié)構(gòu)物間的差異沉降不應(yīng)大于5mm。針對(duì)高速鐵路濕陷性黃土隧道內(nèi)有限的施工空間和地基處理要求，目前主要采取換填墊層、灰土 (水泥土)沖擊擠密樁、樹(shù)根樁、高壓旋噴樁等處理方式。其主要缺陷為①換填墊層法對(duì)隧道其它施工工序產(chǎn)生較大影響，且挖除換填時(shí)增加了隧道基礎(chǔ)開(kāi)挖面積，墊層的夯實(shí)同樣產(chǎn)生較大振動(dòng)；②灰土 (水泥土)沖擊擠密樁施工過(guò)程中的振動(dòng)實(shí)測(cè)波速約為 5cm/s，而振動(dòng)安全要求波速為2 3cm/s，容易造成隧道開(kāi)裂及掉塊現(xiàn)象；③樹(shù)根樁和高壓旋噴樁對(duì)樁間土的黃土濕陷性基本沒(méi)有消除作用，且注漿漿液較難控制，會(huì)造成環(huán)境污染和濕陷性黃土隧道地基的附加濕陷變形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題和缺陷，提供一種濕陷性黃土地基的無(wú)振動(dòng)擠密處理方法。本發(fā)明濕陷性黃土地基的無(wú)振動(dòng)擠密處理方法，包括以下工藝步驟
(1)確定擠密處理層厚度及樁孔布置方式和樁間距在地基擬處理范圍內(nèi)，確定無(wú)振動(dòng)擠密處理時(shí)的樁孔布置方式和樁間距；
(2)無(wú)振動(dòng)擠密擴(kuò)孔先利用螺旋鉆、地質(zhì)鉆等小型鉆機(jī)設(shè)備，在需加固處理的濕陷性黃土層中，按設(shè)計(jì)樁孔布置方式和樁間距隔孔進(jìn)行排土預(yù)鉆孔，預(yù)鉆孔直徑為150 士 5mm，預(yù)鉆孔深度較實(shí)際處理深度大0. 3 0. 5m ；然后采用無(wú)振動(dòng)擠密擴(kuò)孔設(shè)備的擠密擴(kuò)孔裝置對(duì)預(yù)鉆孔進(jìn)行擠密擴(kuò)孔；擠密擴(kuò)孔后的孔徑為350 400mm ；
為了減小擠密擴(kuò)孔時(shí)的反力和克服較小孔徑內(nèi)擠密擴(kuò)孔裝置有限行程的影響，擠密擴(kuò)孔時(shí)，利用不同規(guī)格的擠密擴(kuò)孔裝置，將預(yù)鉆孔依次擠密擴(kuò)孔成直徑為210士 10mm、 300 士 10mm、350 400mm 的孔。(3)形成半鋼性擠密樁復(fù)合地基擠密擴(kuò)孔后，向孔內(nèi)分層灌注半鋼性成樁材料， 并振搗密實(shí)，使半鋼性樁與被擠密樁間黃土共同形成復(fù)合地基。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、通過(guò)將擬加固處理地基的濕陷性黃土進(jìn)行擠密加固，使地基處理范圍內(nèi)的原有黃土的濕陷性消除，并通過(guò)在倒拔或橫向擠密孔中灌注半鋼性成樁材料成樁，使半鋼性樁與被擠密的樁間黃土共同形成復(fù)合地基，從而提高濕陷性黃土隧道地基的承載力和控制地基的工后沉降，滿(mǎn)足我國(guó)高速鐵路高平順性和高穩(wěn)定性的要求。2、避免現(xiàn)有隧道地基處理時(shí)換填墊層法大面積開(kāi)挖或灰土 (水泥土)沖擊擠密樁法產(chǎn)生的較大振動(dòng)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中樹(shù)根樁和高壓旋噴樁對(duì)樁間土的黃土濕陷性基本沒(méi)有消除作用和對(duì)環(huán)境造成的污染或?qū)裣菪渣S土地基產(chǎn)生的附加濕陷變形的缺陷。3、實(shí)用性強(qiáng)不僅適用于濕陷性黃土隧道地基的加固處理中，還可以用于濕陷性黃土區(qū)和松軟土區(qū)的房屋、道路等地基加固處理中。


圖1為本發(fā)明無(wú)振動(dòng)擠密擴(kuò)孔設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明無(wú)振動(dòng)擠密擴(kuò)孔設(shè)備傘狀擴(kuò)孔裝置的結(jié)構(gòu)示意3為圖2的1一1截面圖。
具體實(shí)施例方式一、無(wú)振動(dòng)擠密擴(kuò)孔設(shè)備
參見(jiàn)圖1，在機(jī)架1上設(shè)置有液壓裝置2，在機(jī)架頂部設(shè)置有液壓絞盤(pán)3，機(jī)架1的底部設(shè)置有液壓支腿6 ；液壓絞盤(pán)3通過(guò)鋼絲繩9連接有擠密擴(kuò)孔裝置4 ；該擠密擴(kuò)孔裝置4通過(guò)高壓油管10與液壓裝置2連接。機(jī)架1是安裝各部件的平臺(tái)，由鋼結(jié)構(gòu)焊接而成。液壓裝置2通過(guò)螺栓安裝在機(jī)架1的下部，主要由液壓油箱、液壓泵、電動(dòng)機(jī)、控制閥組成，用以驅(qū)動(dòng)液壓支腿6、液壓絞盤(pán)3和擠密擴(kuò)孔裝置4正常工作。液壓絞盤(pán)3通過(guò)高強(qiáng)螺栓安裝在機(jī)架1的頂部，其在液壓裝置2的驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)鋼絲繩9將擠密擴(kuò)孔裝置4置于預(yù)土排孔中；擠密擴(kuò)孔裝置4完成擴(kuò)孔后，在液壓裝置2的控制下，將擠密擴(kuò)孔裝置4起拔。液壓支腿6連接在機(jī)架1的底部的四角，由液壓裝置2驅(qū)動(dòng)，為該設(shè)備的調(diào)平及起拔起到反力支撐作用。在機(jī)架1的底部的四角通過(guò)高強(qiáng)螺栓安裝有四個(gè)萬(wàn)向輪5，以便于搬運(yùn)、移動(dòng)；同時(shí)在機(jī)架1上設(shè)置移動(dòng)把手8。在機(jī)架1的底部還設(shè)置有封土鋼板及導(dǎo)軌21，其可鋪設(shè)在擬擠密孔兩側(cè)并與地面直接接觸，其作用是將靜拔反力均勻地分布在地面上，同時(shí)起到保護(hù)孔口土體不被破壞的功能；在擠密擴(kuò)孔完成后，還可作為行走輪的運(yùn)動(dòng)軌道。在機(jī)架1上設(shè)置有操作控制臺(tái)，用于驅(qū)動(dòng)、控制液壓支腿6的伸縮；驅(qū)動(dòng)控制液壓絞盤(pán)3的正反轉(zhuǎn)及速度；驅(qū)動(dòng)控制擠密擴(kuò)孔裝置4擠土葉片的開(kāi)合。在操作控制臺(tái)7上可設(shè)置有各部件液壓壓力表和起拔重力及鋼絲繩升降長(zhǎng)度的顯示裝置。在機(jī)架1上設(shè)置有擴(kuò)孔裝置放置支架22，用于放置備用的擠密擴(kuò)孔裝置。上述擠密擴(kuò)孔裝置4的結(jié)構(gòu)如下(參見(jiàn)圖2、3)，包括圓柱狀骨架16，在圓柱狀骨架 16內(nèi)的上部設(shè)置有液壓缸17，下部設(shè)置有錐頭18，且錐頭18與液壓缸17的活塞桿13通過(guò)螺栓連接。在圓柱狀骨架16外均勻設(shè)有六塊擠土葉片12和封土葉片11。其中擠土葉片 12呈長(zhǎng)方形，并均勻鉸接在柱狀骨架16的上部；所述擠土葉片12呈長(zhǎng)方形，并均勻設(shè)置在柱狀骨架16外；所述封土葉片11呈扇形，其小頭朝上均勻設(shè)置在擠土葉片11外的間隙處； 擠土葉片12上設(shè)置有滑桿19，且該滑桿19穿過(guò)柱狀骨架16與錐頭18點(diǎn)接觸。封土葉片 11的下端通過(guò)回位彈簧15與擠土葉片12連接，以便于作業(yè)完成后擠土葉片12的回位；同理，在錐頭18的端頭設(shè)置有回位彈簧20。為了便于操作，在柱狀骨架16的頂端設(shè)置有在吊環(huán)14。工作時(shí)，通過(guò)液壓絞盤(pán)3和鋼絲繩9將擠密擴(kuò)孔裝置放入先階段預(yù)成孔孔底，液壓缸17在液壓裝置2的驅(qū)動(dòng)下，液壓缸內(nèi)的活塞向下滑動(dòng)，錐頭18隨活塞向下滑動(dòng)時(shí)將滑桿 19沿水平方向推出，擠土葉片12和封土葉片11在滑桿19的推動(dòng)下同步張開(kāi)，隨后通過(guò)液壓絞盤(pán)3和鋼絲繩9將擠密擴(kuò)孔裝置一次性拔出擴(kuò)孔，對(duì)地基土實(shí)施擠壓加密。作業(yè)完成后，液壓缸17中的液壓油卸除，在回位彈簧20的驅(qū)動(dòng)下，滑桿19隨錐頭18的豎向回位而進(jìn)行同步的水平回位，同時(shí)擠土葉片12和封土葉片11在滑桿19及回位彈簧15的驅(qū)動(dòng)下同步回位。如此往復(fù)循環(huán)，直至分階段擠密擴(kuò)孔至設(shè)計(jì)孔徑。二、濕陷性黃土地基無(wú)振動(dòng)擠密處理方法
1、確定擠密處理層厚度及樁孔布置方式和樁間距
在地基擬處理范圍內(nèi)根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》的具體要求查明地基土層的地質(zhì)情況， 查明濕陷性黃土層的厚度和確定地基土無(wú)振動(dòng)擠密處理厚度；并取原狀樣，按《土工試驗(yàn)規(guī)程》的具體要求進(jìn)行各土層的含水率、密度、土粒比重、孔隙比、濕陷系數(shù)等基本參數(shù)的相關(guān)室內(nèi)土工試驗(yàn)；按《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)確定無(wú)振動(dòng)擠密處理時(shí)的樁孔布置方式和樁間距。以蘭州陽(yáng)洼溝濕陷性黃土地基擠密處理試驗(yàn)場(chǎng)地為例，確定其處理層厚度為8士0. 3m，樁孔布置方式為正三角形呈梅花形式，樁間距為700 士 5mm，排土預(yù)鉆孔孔徑為150 士 5mm，擠密擴(kuò)孔最終孔徑為350 400mm。2、無(wú)振動(dòng)擠密成孔 (1)排土預(yù)鉆孔
在對(duì)擬處理地基的濕陷性黃土進(jìn)行無(wú)振動(dòng)擠密擴(kuò)孔前，須利用螺旋鉆、地質(zhì)鉆等小型鉆機(jī)設(shè)備，在需加固處理的濕陷性黃土層中，按設(shè)計(jì)樁孔布置方式和樁間距隔孔進(jìn)行排土預(yù)鉆孔，預(yù)鉆孔直徑為150士5mm，預(yù)鉆孔深度較實(shí)際處理深度大0. 3^0. 5m以上。(2)無(wú)振動(dòng)擠密擴(kuò)孔
排土預(yù)鉆孔完成后，將無(wú)振動(dòng)擠密擴(kuò)孔設(shè)備的擠密擴(kuò)孔裝置4置于排土預(yù)鉆孔的孔底，然后利用液壓系統(tǒng)2控制液壓油管10將擠密擴(kuò)孔裝置4的擠土葉片張開(kāi)，然后利用液壓絞盤(pán)3和鋼絲繩9連續(xù)性拔出，實(shí)現(xiàn)對(duì)排土預(yù)鉆孔的擴(kuò)孔。每個(gè)擠密孔分以下三階段完成
a:當(dāng)直徑為150士5mm的排土預(yù)鉆孔完成后，先采用較小規(guī)格的擠密擴(kuò)孔裝置將排土預(yù)鉆孔擠密擴(kuò)成直徑為210士 IOmm的孔。b 當(dāng)?shù)谝浑A段直徑為210士 IOmm的擠密孔完成后，再采用較大規(guī)格的擠密擴(kuò)孔裝置繼續(xù)擠密擴(kuò)孔至直徑為300 士 10mm。c 當(dāng)?shù)诙A段直徑為300士 IOmm的擠密孔完成后，采用更大規(guī)格的擠密擴(kuò)孔裝置擠密擴(kuò)孔至直徑為350 400mm的最終孔。(3)形成半鋼性擠密樁復(fù)合地基
在按設(shè)計(jì)樁孔布置方式和樁間距隔孔完成無(wú)振動(dòng)擠密成孔后，向無(wú)振動(dòng)擠密成孔內(nèi)分層灌注半鋼性成樁材料，并振搗密實(shí)。待半鋼性成樁材料初凝后，可按照步驟(2)的操作順序進(jìn)行其它相鄰的擠密成孔并進(jìn)行灌注粉煤灰混凝成樁作業(yè)，最終形成半鋼性擠密樁復(fù)合地基。
權(quán)利要求
1.一種濕陷性黃土地基的無(wú)振動(dòng)擠密處理方法，包括以下工藝步驟(1)確定擠密處理層厚度及樁孔布置方式和樁間距在地基擬處理范圍內(nèi)，確定無(wú)振動(dòng)擠密處理時(shí)的樁孔布置方式和樁間距；(2)無(wú)振動(dòng)擠密成孔先利用螺旋鉆、地質(zhì)鉆等小型鉆機(jī)設(shè)備，在需加固處理的濕陷性黃土層中，按設(shè)計(jì)樁孔布置方式和樁間距隔孔進(jìn)行排土預(yù)鉆孔，預(yù)鉆孔直徑為150 士 5mm，預(yù)鉆孔深度較實(shí)際處理深度大0. 3 0. 5m ；然后采用無(wú)振動(dòng)擠密成孔設(shè)備對(duì)預(yù)鉆孔進(jìn)行分階段擠密擴(kuò)孔；擠密擴(kuò)孔后的孔徑為350 400mm ；(3)形成半鋼性擠密樁復(fù)合地基擠密擴(kuò)孔后，向孔內(nèi)分層灌注半鋼性成樁材料，并振搗密實(shí)，使半鋼性樁與被擠密樁間黃土共同形成復(fù)合地基。
2.如權(quán)利要求1所述濕陷性黃土地基的無(wú)振動(dòng)擠密處理方法，其特征在于步驟 (2)中所述擠密擴(kuò)孔工藝為利用不同規(guī)格的擴(kuò)孔裝置，將預(yù)鉆孔依次擠密擴(kuò)孔成直徑為 210士 10mm、300士 10mm、350 400mm 的孔。
全文摘要
本發(fā)明提供一種濕陷性黃土地基的無(wú)振動(dòng)擠密處理方法，該方法通過(guò)采用倒拔擠密擴(kuò)孔或橫向靜壓擠密擴(kuò)孔的方式，在擠密孔周?chē)纬蓴D密區(qū)，使地基黃土原有的濕陷性得以消除，并通過(guò)向擠密孔中灌注半剛性成樁材料成樁，使半剛性樁與被擠密的樁間黃土共同形成復(fù)合地基，從而提高濕陷性黃土地基的承載力和控制地基的工后沉降，滿(mǎn)足我國(guó)工民建對(duì)地基的高穩(wěn)定要求。該發(fā)明主要適用于濕陷性黃土隧道地基的加固處理及濕陷性黃土區(qū)和松軟土區(qū)的房屋、道路等地基加固處理中。
文檔編號(hào)E02D5/34GK102162246SQ20111012910
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者屈耀輝, 武小鵬, 熊治文, 米維軍, 鄭靜, 韓龍武, 魏永梁 申請(qǐng)人:中鐵西北科學(xué)研究院有限公司