一种湿陷性黄土的加固方法及其加固桩机技术

一种湿陷性黄土的加固方法，通过振动锤带动振动杆振动，并通过辅助介质的作用，使振点周围黄土的结构破坏并密实重组，使黄土的湿陷性消除，形成密实桩，对密实桩及周边黄土进行加固，以满足强度要求，所述辅助介质为高压的气相介质和/或液相介质。该方法施工方便、操作简单，体现了环保、节能的理念，降低了工程造价，其优点主要有：该施工方法不用材料，低碳、环保、节能；施工效率高，工程造价低；施工后，黄土的湿陷性完全消除，强度高，可以立即进行下一道工序，无需等待龄期，节约工期；可进行智能化操作，降低人工成本，保证施工质量。

【技术实现步骤摘要】
一种湿陷性黄土的加固方法及其加固桩机
本专利技术涉及一种地基处理方法的
，特别是一种湿陷性黄土的加固方法及其加固桩机。
技术介绍
我国西北地区分布着大量黄土，具有层厚深、分布广和成因类型复杂的特征，面积达63万平方公里，约占国土面积的6.6％。黄土在形成过程中因当地气候干燥，土中所含碳酸盐、硫酸钙等在土表面析出形成胶结物与粘着水、毛细水共同形成较好的粘性，使土在自重夏形成的大孔与孔隙得不到固结，处于欠固结状态，被水浸湿后，由于水分子锲入颗粒间破坏原来联结与造成盐类溶解，降低抗剪强度，在自重或外力作用下，土骨架被破坏，土粒落入大孔或挤紧，造成湿陷。在外界载荷(如地震、工程振动等)及水的作用下容易失稳，发生滑坡、震陷和湿陷。造成黄土湿陷的原因主要有三种：①黄土的力学性质从内部改变了黄土在浸水及外部荷载因素下，使剪应力超过抗剪强度，从而发生湿陷。②土质里面受水浸润，土壤自身摩擦力降低，外力作用导致湿陷。③黄土内部结构发生崩解，使黄土颗粒间胶结强度弱化，颗粒间相对迁移，并伴随小颗粒进入大间隙。同时由于颗粒间胶结被水溶解，在外部扰动作用下强度已不堪平衡，造成土质结构损坏。在湿陷性黄土地区的工程建设中，若对地基处理不当，则会出现建筑物不均匀沉降，从而使建筑物及结构物产生较大的变形。近年来，由此引起的事故急剧增多，给生命财产带来了严重的威胁，使国家和社会承受了巨大的经济损失。黄土地基处理问题成为工程地质和岩土工程领域关注的重点和难点。常用的湿陷性黄土地基处理方法有强夯法、换土垫层发、挤密桩法和化学加固法等，目前这些加固方法在广泛的使用，通过大量的工程实践，这些加固方法普遍存在着造价高、工效低、污染环境等缺点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种效率高、工期短、强度高的湿陷性黄土的加固方法。本专利技术另一要解决的技术问题是提供了实施该方法的加固桩机。本专利技术要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种湿陷性黄土的加固方法，其特点是：通过振动锤带动振动杆振动，并通过辅助介质的作用，使振点周围黄土的结构破坏并密实重组，使黄土的湿陷性消除，形成密实桩，对密实桩及周边黄土进行加固，以满足强度要求，所述辅助介质为高压的气相介质和/或液相介质。本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，振动杆的下端设有钻头部，辅助介质的下部出口设置在所述的钻头部。本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，辅助介质的上部进口设置在振动杆的上部。本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，具体步骤为：a、桩机就位，保证振动杆垂直度，并对准施工的点位；b、开启振动锤，以一定的速度下放振动杆，使振动杆下部的钻头部入土；在自重和振动锤激振力的共同作用下逐渐入土；c、开启辅助介质输送，d、根据湿陷性黄土的结构性和含水量，调整辅助介质中液相介质含量，e、土体在振动杆振动切割和高压辅助介质冲击共同作用下被破碎，破碎的土体在振动锤的振动频率影响下，流动密实，直至设计深度，在此过程中，液相介质注入量应按土体天然含水量与最优加固含水量差值一次性均匀喷完；f、到达设计深度后，关闭液相介质输送，保持送气，并留振5-15秒；g、提升振动杆，保持振动和送气，直至振动杆全部提出土面。本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，振动杆全部提出土面后，对形成的孔洞进行回填，并振动密实。本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，辅助介质压力控制在0.5Mpa-1.0Mpa。本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，提升振动杆过程中，每提升2-3米，进行反插，其作用是将破碎重组后的土体密实。本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述辅助介质输送方法为，首先开启高压气体输送，然后再根据该地区湿陷性黄土的结构性和含水量，开启阀门，按设计流量加入液相介质。一种用于湿陷性黄土加固施工的加固桩机，包括可移动的底盘、桅杆、提升卷扬、振动锺和振动杆，振动杆的上端与振动锺相接，振动杆的下端连接有钻头部，其特点是：设有辅助介质输送系统，辅助介质输送系统包括设置在钻头部的下出口和设置在振动杆上部的上部进口，振动杆设置为辅助介质的输送通道，上部进口通过供气管路与气液供给机构相接，气液供给机构包括一个高压储气罐和为高压储气罐提供高压气体的空压机，高压储气罐通过恒压阀与供气管路相接，供气管路上设有液相介质接入口，经过计量的液相介质经液相介质接入口输入。本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，设有供液箱和高压计量泵，液相介质接入口与高压计量泵相接。本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，振动杆设有中空的芯管，芯管构辅助介质的输送通道，在芯管周边呈放射状分布有若干破土叶片。本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，破土叶片外沿设置为锯齿状，相邻破土叶片之间的区域设有若干破土横担，在破土叶片上竖向间隔的设置有碎土通孔。本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，钻头部设有与振动杆对接的芯杆，在芯杆周边呈放射状分布有若干三角形钻叶，芯杆内设有与振动杆的辅助介质输送通道相连通的介质注入腔，芯杆上设有与上述介质注人腔相通的介质喷出口。本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，芯杆的底端连接有钻尖。本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在底盘前部设有黄土回填机构，黄土回填机构包括一个螺旋输土装置，底盘前部设有安装螺旋输土装置的支架，螺旋输土装置装在一个可水平向摆动的摆架下方，摆架与上述支架铰接，摆架与支架之间设有摆架驱动机构。本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，螺旋输土装置与摆架之间设有调节螺旋输土装置切土深度的升降装置。本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述螺旋输土装置包括一个切土旋转轴，旋转轴上设有螺旋切土输送叶片，切土旋转轴上方设有盖板。本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，设有与振动杆匹配连接振动圆盘，振动圆盘与振动杆外径相匹配，振动圆盘与振动杆下端部的钻头部通过插销连接。本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在底盘前部设有用于输送振动圆盘至振动杆底部并自动对中的对中输送机构。本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，对中输送机构包括一个用于放置振动圆盘的托盘，托盘与底盘之间设有可前后移动、左右移动、上下移动实现对中调节的滑台结构。本专利技术要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，本专利技术与现有技术相比，有益效果：该方法施工方便、操作简单，体现了环保、节能的理念，降低了工程造价，其优点主要有：(1)该施工方法不用材料，低碳、环保、节能；(2)施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种湿陷性黄土的加固方法，其特征在于：通过振动锤带动振动杆振动，并通过辅助介质的作用，使振点周围黄土的结构破坏并密实重组，使黄土的湿陷性消除，形成密实桩，对密实桩及周边黄土进行加固，以满足强度要求，所述辅助介质为高压的气相介质和/或液相介质。/n

【技术特征摘要】
1.一种湿陷性黄土的加固方法，其特征在于：通过振动锤带动振动杆振动，并通过辅助介质的作用，使振点周围黄土的结构破坏并密实重组，使黄土的湿陷性消除，形成密实桩，对密实桩及周边黄土进行加固，以满足强度要求，所述辅助介质为高压的气相介质和/或液相介质。


2.根据权利要求1所述的湿陷性黄土的加固方法，其特征在于：振动杆的下端设有钻头部，辅助介质的下部出口设置在所述的钻头部。


3.根据权利要求1所述的湿陷性黄土的加固方法，其特征在于：辅助介质的上部进口设置在振动杆的上部。


4.根据权利要求1所述的湿陷性黄土的加固方法，其特征在于具体施工步骤为：
桩机就位，保证振动杆垂直度，并对准施工的点位；
开启振动锤，以一定的速度下放振动杆，使振动杆下部的钻头部入土；在自重和振动锤激振力的共同作用下逐渐入土；
开启辅助介质输送，
根据湿陷性黄土的结构性和含水量，调整辅助介质中液相介质含量，
土体在振动杆振动切割和高压辅助介质冲击共同作用下被破碎，破碎的土体在振动锤的振动频率影响下，流动密实，直至设计深度，在此过程中，液相介质注入量应按土体天然含水量与最优加固含水量差值一次性均匀喷完；
到达设计深度后，关闭液相介质输送，保持送气，并留振5-15秒；
提升振动杆，保持振动和送气，直至振动杆全部提出土面。


5.根据权利要求4所述的湿陷性黄土的加固方法，其特征在于：振动杆全部提出土面后，对形成的孔洞进行回填，并振动密实。


6.根据权利要求1或4所述的湿陷性黄土的加固方法，其特征在于：辅助介质压力控制在0.5Mpa-1.0Mpa。


7.根据权利要求4所述的湿陷性黄土的加固方法，其特征在于：提升振动杆过程中，每提升2-3米，进行反插，其作用是将破碎重组后的土体密实。


8.根据权利要求4所述的湿陷性黄土的加固方法，其特征在于：所述辅助介质输送方法为，首先开启高压气体输送，然后再根据该地区湿陷性黄土的结构性和含水量，开启阀门，按设计流量加入液相介质。


9.一种用于湿陷性黄土加固施工的加固桩机，包括可移动的底盘、桅杆、提升卷扬、振动锺和振动杆，振动杆的上端与振动锺相接，振动杆的下端连接有钻头部，其特征在于：设有辅助介质输送系统，辅助介质输送系统包括设置在钻头部的下出口和设置在振动杆上部的上部进口，振动杆设置为辅助介质的输送通道，上部进口通过供气管路与气液供给机构相接，气液供给机构包括一个高压储气罐和为高压储气罐提供高压气体的空压机，高压...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘松玉，杨泳，章定文，杜广印，毛忠良，孙竹萍，徐雄，高常辉，曾彪，冯永阳，张坤，王嘉乐，
申请(专利权)人：江苏盛泰建设工程有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32