一種高頻振動密實砂石地基的方法與流程

本發明屬于地基處理技術領域，具體地說，是一種高頻振動密實砂石地基的方法。

背景技術：

在地基處理過程后中，經常會遇到天然或回填的砂石地基，而這種地基必須經過密實處理才能滿足設計的承載力、工后沉降、差異沉降等要求。目前，對于這類地基的處理方法常見的有強夯法、振沖法、以及高頻振動法。其中的強夯法，對于處理深度達到10米以上的砂石地基，造價特別高，超過15米的更高；而且，由于強夯法的能量是從上到下快速遞減，造成地基的不均勻，對高精度工后沉降的設計指標難以達到。對于振動法，目前國內外大功率的振沖器，由于其工作原理是電機帶動偏心塊，進而帶動振沖器以產生橫向的振動力，其密實地基只靠橫向振力來密實砂土，雖然能信息化控制均勻密實砂石地基，且處理深度較深，但該方法遇到堅硬砂石或部分大塊石地基時，因沒有豎向沖力，振沖器無法穿透硬層，因而無法使用。而高頻振動器，其結構主要是高頻電動或液壓馬達配合偏心塊以及減振彈簧，主要產生豎向激振力，一般使用在插打樁基、振動篩等，但未見有應用于地基密實的。

技術實現要素：

本發明的目的在于改進現有地基處理方法的上述缺點和不足，從而提供一種高頻振動密實砂石地基的方法。

為實現上述目的，本發明的高頻振動密實砂石地基的方法，包括以下步驟：

第一步：根據施工區域的面積將施工區域分成若干個小區，對每個小區分別進行施工前的勘察，根據勘察的結果，計算出各個小區的施工控制沉降量；

第二步：各小區依次采用適功率的高頻振動器，通過高頻振動使高頻振動器的導桿及其前端的振動頭依靠豎向激振力穿透硬層，導桿插入成孔擠密砂石；然后拔出導桿，孔內灌入砂石。

根據本發明的一個優選實施例，所述第二步的插入成孔后，進一步采用振沖器分段留振的方式，即孔內分批少量灌入砂石，每次少量灌入砂石后用振沖器留振適當時間，進一步密實砂石；其中，所述振沖器內部設有電機及主要產生橫向力的偏心塊。

根據另一個優選實施例，所述第二步的插入成孔后，進一步采用振動振沖器分段留振的方式，即孔內分批少量灌入砂石，每次少量灌入砂石后用振動振沖器留振適當時間，進一步密實砂石；其中，所述振動振沖器包括導桿、導桿頂端設置的振動器、以及導桿下端設置的振沖器，所述振動器包括電機以及主要產生豎向力的偏心塊，所述振沖器包括電機以及主要產生橫向力的偏心塊。

根據本發明，所述高頻振動設備包括吊機，吊機上向外伸出的吊機臂，前端設有振動頭的導桿，導桿上端所設的高頻振動器，以及后端纏繞于吊機上、前端繞過吊機臂的前端連接于高頻振動器的鋼索；其中：

所述高頻振動器內部設有電機以及主要產生豎向力的偏心塊，用于產生豎向的激振力。

根據本發明，所述施工控制沉降量所述施工控制沉降量S采用以下公式計算獲得：

$S=\frac{m_2-m_1}{m_2}H\≥S_{\mathrm{\∞}}-\[S\]$

其中：

S_∞：不處理情況下產生的最終沉降量；

[S]：規范要求的建筑或場地允許沉降量；

H：土層厚度；

m1:加固前的土體固體體積率；

m2:設計要求加固后的土體固體體積率。

本發明的高頻振動密實砂石地基的方法，由于其采用了具有豎向激振力的高頻振動設備，對于砂石地基的硬層具有很好的穿透效果，因而可以有效的處理砂石地基，解決現有振沖設備無法穿透硬層的砂石地基的問題，確保工后沉降達到設計要求。

附圖說明

圖1是實施例1所使用的高頻振動設備的結構示意圖。

圖2為實施例2的第二步所使用的振沖器的結構示意圖。

圖3為實施例3的第二步所使用振動振沖器的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖，通過具體實施例對本發明的高頻振動密實砂石地基的方法作進一步詳細說明。應理解，以下實施例僅用于說明本發明而非用于限定本發明的范圍。

以下實施例中所使用的振動密實設備包括三種類型：

圖1所示為一種高頻振動設備，其結構包括吊機10，從吊機10向外伸出的吊機臂20，前端設有振動頭40的導桿30，導桿30上端所設的高頻振動器50，以及后端纏繞于吊機10上、前端繞過吊機臂20的前端連接于高頻振動器50的鋼索60；其中：

所述高頻振動器50內部設有電機以及豎向的偏心塊(圖中未示出)，用于產生豎向的激振力。

圖2所示為一種振沖器，其結構包括吊機110，從吊機110向外伸出的吊機臂120，前端設有振沖頭140的導桿130，導桿130前端所設的振沖器150，以及后端纏繞于吊機110上、前端繞過吊機臂120的前端連接于導桿130的鋼索160；其中：如現有已知的那樣，所述振沖器150內部設有電機以及橫向的偏心塊(圖中未示出)，用于產生橫向的激振力。

圖3所示為一種振動振沖器，其結構包括吊機210，從吊機210向外伸出的吊機臂220，吊機臂220前端下方所設的振動振沖器，以及后端纏繞于吊機210上、前端繞過吊機臂220的前端連接于振動振沖器的鋼索260；其中：

其中，所述振動振沖器包括導桿230、導桿230頂端設置的振動器240、以及導桿下端設置的振沖器250，所述振動器240包括電機以及主要產生豎向力的偏心塊，所述振沖器250包括電機以及主要產生橫向力的偏心塊。

實施例1

某工地，為回填砂石地基，面積約52000平方米。施工前將其劃分為10個施工小區，每個小區約5200平方米。然后對每個小區進行施工前的勘察，厚度最大區域8m,固體體積率需要從0.75提高到0.82，計算獲得施工控制沉降量為0.68m。

勘察發現，因回填砂石地基存在硬層，采用普通振沖器無法穿透硬層，因此采用適功率的圖1所示的高頻振動設備，對各小區依次進行振動擠密施工，通過高頻振動使導桿30及其前端的振動頭40依靠豎向激振力穿透硬層，導桿30插入成孔擠密砂石；然后拔出導桿30，孔內灌入砂石。

根據本發明，施工控制沉降量、即密實后固體體積率應滿足：

$m_2\≥\frac{{\mathrm{Hm}}_1}{H-S}.$

施工完成后經驗收，工后沉降量符合設計要求。

實施例2

某工地，為回填砂石地基，面積約120000平方米。施工前將其劃分為20個施工小區，每個小區約6000平方米。厚度最大區域13m,固體體積率需要從0.77提高到0.85，計算獲得施工控制沉降量為1.22m。

首先采用圖1所示的高頻振動設備，對各小區依次進行振動擠密施工，通過高頻振動使導桿30及其前端的振動頭40依靠豎向激振力穿透硬層，導桿30插入成孔擠密砂石；

然后采用圖2所示的振沖器進行分段留振，即：孔內分批少量灌入砂石，每次灌入砂石后用振沖器在孔內留振一定時間，然后重復灌入少量砂石以及振沖器留振的步驟，直至達到工后沉降量的控制指標。

根據本發明，施工控制沉降量、即密實后固體體積率應滿足：

$m_2\≥\frac{{\mathrm{Hm}}_1}{H-S}.$

施工完成后經驗收，工后沉降量符合設計要求。

實施例3

某工地，為回填砂石地基，面積約220000平方米。施工前將其劃分為40個施工小區，每個小區約5500平方米。厚度最大區域19m,固體體積率需要從0.78提高到0.85，計算獲得施工控制沉降量為1.56m。

原計劃先按實施例1的方法成孔后，采用實施例2的方法分段留振，即采用圖2所示的振沖器對各小區依次進行振動擠密施工。然而施工過程中發現，孔內砂石易塌孔，造成導桿的上下移動困難，為此改用圖3所示的振動振沖器處理。即每一次分段留振的過程中，利用振動器的豎向激振力，有效解決了導桿上下移動困難的問題。

這樣，經過分段留振，即重復灌入少量砂石以及振沖器留振的步驟，直至達到工后沉降量的控制指標。

根據本發明，施工控制沉降量、即密實后固體體積率應滿足：

$m_2\≥\frac{{\mathrm{Hm}}_1}{H-S}.$

施工完成后經驗收，工后沉降量符合設計要求。