振动锤管处理液化地基的装置及其处理方法 技术领域 本发明涉及一种地基处理装置及其采用此装置的地基处理方法， 特别是一种处理 液化地基的装置及采用此装置的地基处理方法。
背景技术 现有的消除或部分消除砂土粉土液化的常用方法有振动沉管碎石桩、 振冲挤密碎 石桩和强夯法。
振动沉管碎石桩施工工艺为采用大型沉管桩机， 通过振动锤的振动， 将直径 325mm、 377mm 或更大直径的桩管沉入砂土或粉土中， 通过振动锤带动桩管的振动， 挤密桩间 土的同时向桩管投料， 形成碎石桩， 施工的桩管可采用活瓣桩尖或预制桩尖。 其缺点是当砂 层或粉土层液化土层较厚时， 振动沉管无法穿越砂层， 仅能消除上面局部土层的液化， 下层 液化土层无法消除 ； 振动沉管设备多为步履式， 移动不灵活， 且施工过程中需通过料斗进行 空中投料， 施工效率低， 消除液化施工费用高。
振冲挤密碎石桩施工工艺 20 世纪 30 年代始创于德国， 迄今已为许多国家所采用， 它对提高饱和粉土砂土抗液化效果较佳。此法的主要设备是特制的振冲器， 它的前端能进 行高压喷水， 使喷口附近的砂土急剧液化。 振冲器借自重和振动力沉入砂土层， 在沉入的过 程中把浮动的砂挤向四周并予以振密。待振冲器沉到设计深度后， 关闭下喷口而打开上喷 口， 同时向孔内回填碎石料， 然后逐步提升振冲器， 将填料和四周的砂层振密。
具体施工工艺如下 ： 启动振冲器， 边冲水边将振冲器徐徐沉入土中到达设计深度 ； 每次往桩孔填料不大于 50cm， 将振冲器沉入填料中振密制桩， 当电流达到规定的密实 电流值和规定的留振时间后， 将振冲器提升 30 ～ 50cm ； 重复 2 步骤， 自下而上逐段制作桩体直到孔口。
其缺点是 ： 消耗水、 电和碎石材料量大， 不环保 ； 存在塌孔易埋振冲器问题 ； 由于 使用大量水， 场地泥泞， 为了保证施工作业面的干燥， 通常需要在作业面铺设一层 1m 左右 的碎石层 ； 施工效率低， 费用高。
强夯法亦称动力固结法。强夯法是法国首创的一种地基加固方法， 它通常以 8 ～ 30t 的重锤 ( 最大可达 200t) 和 8 ～ 20 m 的落距 ( 最大可达 40 m)， 对地基土进行夯击。通 过强夯， 使地基土中产生冲击波和动应力， 可提高土的强度， 降低土的压缩性， 改善砂土的 振动液化条件。
强夯置换施工应按下列步骤进行 ： 1. 清理并平整施工场地， 当表层土松软时可铺设一层厚度为 1.0m ～ 2.0m 的砂石施工 垫层 ； 2. 标出夯点位置， 并测量场地高程 ； 3. 起重机就位， 夯锤置于夯点位置 ； 4. 测量夯前锤顶高程 ；
5. 夯击并逐击记录夯坑深度。 当夯坑过深而发生起锤困难时停夯， 向坑内填料直至与 坑顶齐平， 记录填料数量， 如此重复直至满足规定的夯击次数及控制标准完成一个墩体的 夯击。当夯点周围软土挤出影响施工时， 可随时清理并在夯点周围铺垫碎石， 继续施工 ； 6. 按由内而外， 隔行跳打原则完成全部夯点的施工 ； 7. 推平场地， 用低能量满夯， 将场地表层松土夯实， 并测量夯后场地高程 ； 8. 铺设垫层， 并分层碾压密实。
强夯法的缺点是振动力大， 特别是液化砂层较厚时， 采用强夯法处理所需的振动 能量非常大， 它的使用对周边环境有着非常严格的要求。
针对上述液化地基处理工艺存在的缺陷， 寻求一种既能有较好的液化处理结果， 同时噪音振动小和环保， 施工不影响周边正常工作和生活的施工装置及利用该装置的地基 处理方法， 成为地基处理施工人员的一个目标。 发明内容 本发明的目的是提供一种振动锤管处理液化地基的装置及其处理方法， 选用穿透 能力强、 无泥水污染的设备和施工方法， 消除可液化地基液化、 提高地基承载力。该方法克 服振动沉管碎石桩穿透土层能力弱、 振冲碎石桩场地泥水污染、 强夯法振动能量大影响周 边环境的技术难题。
为实现上述目的， 本发明采用如下技术方案 ： 一种振动锤管处理液化地基的装置， 包括振动锤和至少一个芯管， 所述芯管设置在振 动锤下面， 并与振动锤采用法兰或焊接连接。
所述振动锤电机功率在 10KW ～ 80KW, 所述振动锤电机功率在 10KW ～ 80KW, 所述芯管为截面为圆形或多边形的无缝钢管， 圆形截面的直径或多边形内接圆的直径为 100mm ～ 300mm， 其自由端为开口或封闭。
所述芯管的外表面均环箍有一道固定或位置可调的加压板， 所述加压板为圆形或 方形。
所述加压板和芯管之间设置有自芯管轴线呈放射状分布的加强肋。
所述芯管沿其轴线方向上设置有 1 ～ 3 道加强翼组， 每组加强翼有 2 ～ 8 片， 每片 加强翼与芯管外表面焊接连接。
所述加强翼为钢板， 其高度为 400mm 至与芯管等长， 宽度为 0 ～ 800mm。
所述加强翼为梯形加强翼、 三角形加强翼或长方形加强翼。
一种采用上述的振动锤管处理液化地基的装置的地基处理方法， 液化处理步骤如 下： 步骤一， 在拟处理地基上布置处理点位 ； 步骤二， 用吊车或专有设备吊起振动锤管处理液化地基的装置， 并将芯管端头垂直对 准拟处理点位 ； 步骤三， 启动振动锤将芯管垂直振入拟处理点位的可液化土中 ； 步骤四， 芯管底面达到设计深度时， 通过加压板对地表土施加竖向压力， 土体表面不断 下沉， 待下沉量不明显增大时开始缓缓拔出芯管 ； 根据需要在同一点位进行返插， 直至此点 位液化完全或部分消除 ；
步骤五， 用吊车或专有设备吊起振动锤管处理液化地基的装置将其移至下一个点位， 然后重复步骤二至四， 直至拟处理地基所有的点位液化完全或部分消除。
所述步骤四， 芯管在下沉过程和拨出过程均可中根据需要进行分段留振。
所述步骤四， 在芯管周边填堆用于填封芯管拔出后留下的孔洞的砂石料。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果 ： 本发明是通过振动锤的振动力传到芯管， 带动芯管和加强翼振动， 并通过加压板保障 振密土体过程中地表土具有一定的竖向压力， 使拟处理的可液化土在给定竖向压力作用下 振密， 提高可液化土的标贯击数， 有效的达到消除地基液化的目的。
本发明相对于传统的地基处理装置具有噪音振动小、 造价低、 效率高、 环保等优 点， 特别是当液化土层较厚时， 不会出现穿不透及孔壁塌孔问题， 保证了施工的质量和安 全。
本发明所述振动锤管处理液化地基的装置结构简单， 移动方便， 适用性强， 同时便 于多孔点同时施工， 提高施工效率。
本发明可广泛应用于液化地基的处理， 尤其是液化砂层较厚的地基。 附图说明 下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图 1 是单芯管振动锤管加压板固定连接结构示意图。
图 2 是双芯管振动锤管加压板固定连接结构示意图。
图 3 是单芯管振动锤管芯管上设置梯形加强翼和可拆卸加压板的结构示意图。
图 4 是图 3A-A 剖视图。
图 5 是单芯管振动锤管芯管上设置三角形加强翼和可拆卸加压板的结构示意图。
图 6 是单芯管振动锤管芯管上设置长方形加强翼和可拆卸加压板的结构示意图。
图 7 是双芯管振动锤管芯管上设置梯形加强翼和可拆卸加压板的结构示意图。
图 8 是双芯管振动锤管芯管上设置三角形加强翼和可拆卸加压板的结构示意图。
图 9 是双芯管振动锤管芯管上设置长方形加强翼和可拆卸加压板的结构示意图。
图 10 是本发明施工方法流程图。
附图标记 ： 1 －振动锤、 2 －芯管、 3 －加压板、 4 －加强肋、 5- 梯形加强翼、 6- 三角 形加强翼、 7- 长方形加强翼。
具体实施方式
实施例一参见图 1 所示， 一种振动锤管处理液化地基的装置， 包括振动锤 1 和一个 芯管 2， 所述芯管 2 设置在振动锤 1 下面， 并与振动锤 1 采用法兰或焊接连接。所述振动锤 电机功率在 10KW ～ 80KW, 所述振动锤电机功率在 10KW ～ 80KW, 所述芯管为截面为圆形 或多边形的无缝钢管， 圆形截面的直径或多边形内接圆的直径为 100mm ～ 300mm， 其自由端 为开口或封闭。所述芯管的外表面环箍有一道固定的加压板 3， 所述加压板 3 为圆形或方 形。所述加压板 3 和芯管 2 之间设置有自芯管轴线呈放射状分布的加强肋 4。
实施例二参见图 2， 与实施例一不同的是， 所述芯管为双管。
实施例三参见图 3 和图 4， 与实施例一不同的是， 所述加压板 3 通过螺栓与芯管可拆卸连接， 可沿芯管轴线方向调节加压板位置， 所述加压板位置根据拟处理可液化土厚度 和芯管长度确定， 采用与芯管连接的加压板一般靠近振动锤部位。所述芯管沿其轴线方向 上设置有 1 道加强翼组， 每组加强翼有 4 片， 每片加强翼与芯管外表面焊接连接。所述加强 翼为钢板， 其高度为 400mm 至与芯管等长， 宽度为 0 ～ 800mm。所述加强翼为梯形加强翼 5。
实施例四参见图 5， 与实施例三不同的是， 所述加强翼为三角形加强翼 6。
实施例五参见图 6， 与实施例三不同的是， 所述加强翼为长方形加强翼 7。
实施例六参加图 7， 与实施例三不同的是， 所述芯管为两根， 每根芯管外表面均设 置有梯形加强翼 5。
实施例七参加图 8， 与实施例六不同的是， 每根芯管外表面均设置有三角形加强翼 6。
实施例八参加图 9， 与实施例六不同的是， 每根芯管外表面均设置有长方形加强翼 7。
上述实施例中， 所述加强翼不限于所列举的形状， 可根据实施土质情况灵活选择。
一种所述的振动锤管处理液化地基的装置的地基处理方法， 液化处理步骤如下 ： 参见图 10， 步骤一， 在拟处理地基上布置处理点位 ； 步骤二， 用吊车或专有设备吊起振动锤管处理液化地基的装置， 并将芯管 2 端头垂直 对准拟处理点位 ； 步骤三， 启动振动锤 1 将芯管 2 垂直振入拟处理点位的可液化土中 ； 步骤四， 芯管 2 底面达到设计深度时， 通过加压板 3 对地表土施加竖向压力， 土体表面 不断下沉， 待下沉量不明显增大时开始缓缓拔出芯管 2 ； 根据需要在同一点位进行返插， 直 至此点位液化完全或部分消除 ； 芯管 2 在下沉过程和拨出过程均可中根据需要进行分段留 振。在芯管周边填堆用于填封芯管拔出后留下的孔洞的砂石料。 步骤五， 用吊车或专有设备吊起振动锤管处理液化地基的装置将其移至下一个点 位， 然后重复步骤二至四， 直至拟处理地基所有的点位液化完全或部分消除。
在液化处理施工后， 应将基底标高下松散层挖除或夯压密实， 亦可铺设砂石垫层 后压实。
本施工方法可多个孔点同时或先后施工。