一种用于加固海底土体基础的振冲注浆设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于加固海底土体基础的振冲注浆设备，涉及海底土体基础加固技术领域，本实用新型专利技术考虑到海底高水压的环境下，土体高孔隙、较松软、易坍塌的特性，现在的振冲技术只是将松散土体置换成为填充料，再对填充料进行振冲成桩，无法起到加固松散土体的作用。本申请创造性地将振冲挤密法结合注浆工艺形成一种振冲注浆工法，利用振冲注浆设备和水泥浆制造孔内密闭环境，再利用振冲头上拔造成孔内负压，使海底松散土体垮塌，使水泥浆在振冲作用下与垮塌的土体充分混合形成复合地基，加固了桩基周围松散土体，极大地提高了海底基础的整体强度。

A kind of vibroflotation grouting equipment used to strengthen the foundation of seabed soil

【技术实现步骤摘要】
一种用于加固海底土体基础的振冲注浆设备
本技术涉及海底土体基础加固
，特别是一种用于加固海底土体基础的振冲注浆设备。
技术介绍
随着21世纪陆地资源的稀缺，我国开始加紧对海洋资源的开发与利用。在海浪的冲蚀下，海上桩基基础周围土体易受冲刷而造成结构损伤，而且海浪冲蚀还会造成岛基流失现象，因此有必要对海底土体基础进行加固处理。对于海底土体基础加密作业，若采用传统的抛石加固维护方法，仅凭自身重量稳定的石块很容易被湍急的水流冲走；若采用围堰并抽干水后在基础四周注入混凝土，则施工成本较大、时间较长；若利用下料管和振冲器向振冲作业面倾倒填充料，填充料容易被水冲走，难以填入造孔中，且无法使填充料与土体基础进行充分混合形成复合地基。申请号为201110405383.7的中国专利申请公布了一种具有底部出料装置的振冲设备及用于水下振冲的方法。该专利提供一种具有底部出料装置的振冲设备，其中的下料管为一长度可调节的伸缩式导管，其将下料管抵在水底，然后在下料管中设置填充料，再振冲造孔的步骤。该专利解决了深水中使用下料管不够长以及填充料飘走的问题，但该专利只是利用填料置换松散的土体，不能固化成桩，也不能加固周围土体，且需要使用下料管等装置，施工复杂。申请号为201310542130.3的中国专利申请公布了一种振冲粉喷碎石桩的制桩工艺及其制桩振冲设备。该专利向桩孔中放入填充料和一种可以使得填充料固为一体的粉喷料固化,振冲器在其上部振冲，使得碎石硬结具有整体性、水稳性和较高的强度。但是该专利若应用在海洋中，无法使填充料与海底土体充分混合而形成桩，并不能固化松散的海底土层。申请号为201310688550.2的中国专利申请公布了一种高频振冲扩底注浆管桩的施工方法。该专利对管桩底部进行振冲,然后在管桩底部填料注浆，形成扩大头，增加单桩承载力，并不能把松散的水下土层固化形成一根桩，更不能加固桩基周围土体。
技术实现思路
本技术的目的是对海底松散土体进行挤压密实，并通过注浆使水泥浆与松散土体形成水泥桩柱并加固周围土体，加固松软海底土体，提高土体基础的整体强度，设计了一种用于加固海底土体基础的振冲注浆设备。实现上述目的本技术的技术方案为，一种用于加固海底土体基础的振冲注浆设备，包括起吊装置，还包括振冲头，用于反复振冲海底土体，所述振冲头的底部设有喷射浆体的喷嘴；连接装置，设置于所述起吊装置的下方，用于连接所述起吊装置和振冲头，其内设有与所述喷嘴连接的注浆管，所述连接装置为可伸缩装置。进一步的，所述振冲头的底端为倒置的圆锥，所述圆锥的一侧设有环形内弧槽。进一步的，还包括单向阀，所述振冲头的喷嘴处设有单向阀。进一步的，还包括套筒，所述套筒设置在所述连接装置的外侧，所述套筒的高度为振冲头高度的1.5～2倍，所述套筒的管径是振冲头2管径的1.1～1.3倍。进一步的，所述连接装置内设有液压缸和偏心块。再进一步的，所述连接装置内设有无级调速电动机，所述无级调速电动机的功率为30～180kw，频率为750～1500r/min。本申请提供了一种用于加固海底土体基础的处理方法，包括以下步骤：A、将振冲注浆设备移动到海底施工区域，完成准备工作；B、振冲头产生高频振动，在振冲头振冲海底土体的同时，通过喷嘴喷射高压水泥浆；在振冲头的挤压下，水泥浆向四周扩散，在挤压海底土体的同时挤出海底土体内的孔隙水，海底土体内的砂土颗粒重新排列，变得更加密实；C、当振冲头下降至预设深度，完成预设深度的振冲注浆；D、在振冲头向上起拔过程中，注浆不停止，振冲头向上抽吸，形成孔内负压，孔隙周围松散的土体在负压作用下向里垮塌，水泥浆和海底土体充分混合形成水泥桩，水泥桩和原海底土体组成复合地基。进一步的，所述水泥浆中包括质量分数为0.3-1.5％的矿渣和质量分数为0.1-10％的聚丙乙烯纤维。进一步的，在振冲头下降过程中，连接装置控制振冲头以0.5～5m/min速度下降；当振冲头下沉到目标设计加固深度以上30～50cm时，减小喷嘴喷射高压水泥浆的流量，其后继续使振冲头下沉至设计加固深度以下50cm处，并在这一深度上留振30～60s。进一步的，在振冲头向上起拔过程中，振冲头每上拔30～50cm就留振30～60s，连接装置内密实电流超过空振电流25～30A，然后继续上拔振冲头，直至振冲头脱离海底土体。本申请对海底松散土体进行挤压注浆。海底土体与陆地土体的不同之处在于，海底土体长期受到高水压的作用，使海底土体具有高孔隙、较松软、易坍塌的特性，在振冲头以及高压水泥浆的挤压下，海底土体孔隙内的水被挤出，并且砂土颗粒重新排列，使土体固结和固化，形成孔内密闭环境。当振冲头向上起拔时，注浆不停，其底部向上抽吸，形成孔内负压，孔隙周围松散的砂土在负压作用下向里垮塌，水泥浆和土体在振冲作用下混合而形成桩身，极大地提高了海底土体基础的整体强度。本技术的有益效果是：(1)利用振冲注浆法振冲挤密海底松散土体，改变了砂土颗粒的排列方式，提高了海底基础的密实度，同时使水泥浆与土体充分混合，形成水泥桩，桩身与土体组成复合地基，极大地提高了海底土体基础的整体强度。(2)海底土体基础相比陆地基础具有高孔隙、较松软、易坍塌的特性，易于实施振冲注浆技术，且不需要填充料，施工方便，易于控制，整桩质量较高，同时密实效果更好。附图说明图1为本技术振冲注浆设备就位状态图；图2为本技术振冲头下沉注浆状态图；图3为本技术振冲头下沉至预设深度状态图；图4为本技术振冲头上拔注浆状态图；图5为本技术形成桩柱状态图；图6为本技术图1中A的局部放大图。以上各图中，1、起吊装置；2、振冲头；21、喷嘴；3、连接装置；4、套筒；6、原海床；7、现海床。具体实施方式为更进一步阐述本技术为达成预定技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本技术的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：本技术考虑到海底高水压的环境下，土体高孔隙、较松软、易坍塌的特性，现在的振冲技术只是将松散土体置换成为填充料，再对填充料进行振冲成桩，无法起到加固松散土体的作用。本申请创造性地将振冲挤密法结合注浆工艺形成一种振冲注浆工法，利用振冲注浆设备和水泥浆制造孔内密闭环境，再利用振冲头上拔造成孔内负压，使海底松散土体垮塌，使水泥浆在振冲作用下与垮塌的土体充分混合形成复合地基，加固了桩基周围松散土体，极大地提高了海底基础的整体强度。一种用于加固海底土体基础的振冲注浆设备，如图1至图5所示，包括起吊装置1、振冲头2和连接装置3，其中，该起吊装置1用于安装和定位用。振冲头2用于反复振冲海底土体，在振冲头2的底部设有喷射浆体的喷嘴21，该喷嘴21设置在底端的一侧，避免振冲头2在振冲的过程中，将喷嘴堵死。本实施例中，如图6所示，振冲头2的底端为倒置的圆锥，圆锥的一侧设有环形内弧槽，该圆锥状的设计，能够便于将振冲头打入海底土层。在振冲头2打入海底土层时，环形内弧槽的设计，使得圆锥头在不停的进入海底土层中时，能够降低其外侧海底土层的挤压力，使得圆锥头更易进入更深的土层，当圆锥头刚提起来的时候，该环形内弧槽能够将部分土体带出，当其上升的一定的高度后，置于环形内弧槽内的土体能够掉落下来。另外，在振冲头2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于加固海底土体基础的振冲注浆设备，包括起吊装置(1)，其特征在于，还包括：振冲头(2)，用于反复振冲海底土体，所述振冲头(2)的底部设有喷射浆体的喷嘴(21)；连接装置(3)，设置于所述起吊装置(1)的下方，用于连接所述起吊装置(1)和振冲头(2)，其内设有与所述喷嘴(21)连接的注浆管，所述连接装置(3)为可伸缩装置。

【技术特征摘要】
1.一种用于加固海底土体基础的振冲注浆设备，包括起吊装置(1)，其特征在于，还包括：振冲头(2)，用于反复振冲海底土体，所述振冲头(2)的底部设有喷射浆体的喷嘴(21)；连接装置(3)，设置于所述起吊装置(1)的下方，用于连接所述起吊装置(1)和振冲头(2)，其内设有与所述喷嘴(21)连接的注浆管，所述连接装置(3)为可伸缩装置。2.根据权利要求1所述的一种用于加固海底土体基础的振冲注浆设备，其特征在于，所述振冲头(2)的底端为倒置的圆锥，所述圆锥的一侧设有环形内弧槽。3.根据权利要求1所述的一种用于加固海底土体基础的振冲注浆设备，其特征在于，还包括单向阀，所述振冲头(2)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈旭光，万勇，牛小东，邱振华，徐齐宇，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：新型
国别省市：山东,37