沉管激振密实法.pdf

一种沉管激振密实法，可实现快速有效地对松散与欠固地基土进行加固。它包括以下步骤：①点位测放；②沉管与激振；③持振；④拔管移位；⑤表层土体加固；⑥场地整平。本发明有益效果是：它可对松散与欠固地基土进行有效加固，可实现消除地基土的湿陷性、液化性与自重固结沉降、提高地基稳定性、提高地基承载力、减少(不均匀)沉降变形等目的，施工便捷、快速、有效、造价低，不需要任何建筑材料，施工过程中不产生污染物，绿色环保。

1.  一种沉管激振密实法，其特征在于，它通过沉入地基中的管体在土层中产生振动波：
管体作为土层中的激振源，通过管体振动在土层中产生振动波；
振动波的形式包括纵波、横波与面波。

2.  根据权利1要求所述的沉管激振密实法，其特征在于，它通过振动波对土体进行加固和密实：
振动波在传递过程中，对地基土体产生挤压和剪切作用，使土体颗粒重新排列，土体中的水和气体排出，土体变得密实，从而达到加固深层地基土的目的；
振动波一部分向管体外部传播，在传播过程中使管体外部一定范围内的土体得到加固与密实；
振动波一部分在管体内部传播，受管体约束产生叠加、反射，强度没有衰减，使管体内的土体得到有效地加固与密实。

3.  根据权利2要求所述的沉管激振密实法，其特征在于，它通过调整激振频率、纵横波强度比参数实现对不同土体进行最有效地加固：
激振频率是土体自振频率的函数；
纵横波强度比主要与土体结构强度相关；
激振频率、纵横波强度比参数在施工过程中不断调整。

4.  根据权利3要求所述的沉管激振密实法，其特征在于，它包括以下施工步骤：
①测放点位；
②沉管与激振；
③持振；
④拔管移位；
⑤表层土体加固；
⑥场地整平。

沉管激振密实法
技术领域
本发明涉及地基处理技术领域，是一种沉管激振密实法，是对松散、欠固结地基土进行加固的地基处理技术。
背景技术
强夯法地基处理技术是利用大型履带式起重机将一定质量的重锤从一定高度自由落下，对土进行强力夯实。夯锤冲击地基土产生的振动波在深层土体传递过程中，挤压软弱土，使土体颗粒重新排列，土体中的水和气体排出，土体变得密实，从而达到加固深层地基土的目的。强夯法的振动源位于地表，振动波向深层传递过程中振动强度迅速衰减，因此其有效加固深度有限。
振冲法分为振冲置换法和真冲密实法。振冲置换法是利用振冲器，在软弱粘性土地基中成孔，再在孔内分批填入碎石或卵石等材料制成桩体，桩体和原来的粘性土构成复合地基。振冲密实法是利用振冲器，产生重复的水平振动和侧向挤压作用，使土体的结构逐步破坏，土体颗粒重新排列，土体中的水和气体排出，土体变得密实。振冲器在土体深层产生水平振动，振动波向周围土体传递过程中使土体密实。振冲器产生的振动波由一点向四周传播，传播过程中振动强度迅速衰减，因此其有效加固范围有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种沉管激振密实法，它用于解决强夯法与振冲法存在的技术问题，实现快速有效地对松散与欠固地基土进行加固的地基处理技术。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种沉管激振密实法，其特征在于，它通过沉入地基中的管体在土层中产生振动波：
管体作为土层中的激振源，通过管体振动在土层中产生振动波；
振动波的形式包括纵波、横波与面波。
它通过振动波对土体进行加固和密实：
振动波在传递过程中，对地基土体产生挤压和剪切作用，使土体颗粒重新排列，土体中的水和气体排出，使得土体固结与密实，从而达到加固地基土的目的；
振动波一部分向管体外部传播，在传播过程中使管体外部一定范围内的土体得到加固与密实；
振动波一部分在管体内部传播，受管体约束产生叠加、反射，强度没有衰减，使管体内的土体得到有效地加固与密实。
它通过调整激振频率、纵横波强度比参数实现对不同土体进行最有效地加固：
激振频率是土体自振频率的函数；
纵横波强度比主要与土体结构强度相关；
激振频率、纵横波强度比参数在施工过程中不断调整。
它包括以下施工步骤：
①测放点位；
②沉管与激振；
③持振；
④拔管移位；
⑤表层土体加固；
⑥场地整平。
沉管激振密实法以管体作为振动源，通过沉入地基中的管体振动在土层中产生振动波；振动波在传递过程中，对土体产生挤压和剪切作用，使土体颗粒重新排列，土体中的水和气体排出，使土体固结与密实；振动波一部分向管体外部传播，使管体外部一定范围内的土体得到固结与密实；振动波一部分在管体内部传播，使管体内的土体得到固结与密实；通过调整激振频率、纵横波强度比等参数实现对不同土体进行最有效地加固。本地基处理方法可快速有效地对松散与欠固结地基土进行加固，可实现消除地基土的湿陷性、液化性、自重固结沉降、提高地基稳定性、提高地基承载力、减少(不均匀) 沉降变形等目的。
本发明的技术特点是：
(1)通过沉入地基中的管体在土层中产生振动波；
(2)振动波对土体进行加固和密实；
(3)振动波一部分向管体外部传播，使管体外部一定范围内的土体得到固结与密实；
(4)振动波一部分在管体内部传播，使管体内的土体得到固结与密实；
(5)通过调整激振频率、纵横波强度比等参数实现对不同土体进行最有效地加固；
(6)不需要任何建筑材料；
(7)施工过程中不产生污染物，绿色环保；
(8)施工便捷、快速、有效、造价低。
本发明的适用范围是：
适用于处理松散与欠固结的地基土，不适用于淤泥、淤泥质土与高饱和度粘性土。
本发明的技术原理是：
以管体作为激振源，通过沉入地基中的管体振动在土层中产生振动波；振动波在传递过程中，对土体产生挤压和剪切作用，使土体颗粒重新排列，土体中的水和气体排出，使土体固结与密实；振动波一部分向管体外部传播，使管体外部一定范围内的土体得到固结与密实；振动波一部分在管体内部传播，使管体内的土体得到固结与密实；通过调整激振频率、纵横波强度比等参数实现对不同土体进行最有效地加固。
本地基处理技术用于解决强夯法与振冲法存在的技术问题，可实现快速有效地对松散与欠固地基土进行加固。
本发明的有益效果是：该方法可对松散与欠固地基土进行有效加固，可实现消除地基土的湿陷性、液化性与自重固结沉降、提高地基稳定性、提高地基承载力、减少(不均匀)沉降变形等目的，施工便捷、快速、有效、造价低，不需要任何建筑材料，施工过程中不产生污染物，绿色环保。
附图说明
图1沉管激振密实法地基加固原理示意图。
图2有效加固范围确定方法示意图。(说明：图中有效加固范围S范围内的振动沉降量均不小于筒体中心振动沉降量的1/2。)
图3停振时间确定方法示意图。(说明：停振时间Tf的确定原则是，时间点Tf之后随时间的增加h不在有明显变化。)
图4沉管激振密实法施工工艺流程框图。
具体实施方式
参见图1、图2、图3、图4所示：
一种沉管激振密实法，它通过沉入地基中的管体在土层中产生振动波：
管体作为土层中的激振源，通过管体振动在土层中产生振动波；
振动波的形式包括纵波、横波与面波。
它通过振动波对土体进行加固和密实：
振动波在传递过程中，对地基土体产生挤压和剪切作用，使土体颗粒重新排列，土体中的水和气体排出，使得土体固结与密实，从而达到加固地基土的目的；
振动波一部分向管体外部传播，在传播过程中使管体外部一定范围内的土体得到加固与密实；
振动波一部分在管体内部传播，受管体约束产生叠加、反射，强度没有衰减，使管体内的土体得到有效地加固与密实。
它包括以下施工步骤：
①测放点位；
②沉管与激振；
③持振；
④拔管移位；
⑤表层土体加固；
⑥场地整平。
1.施工机具
(1)沉管设备与振动设备的型号应根据筒体直径、沉管深度、土层性质进行选择；
(2)沉管设备应提供足够的下沉力保证沉管顺利达到设计深度；
(3)振动设备应提供足够的振动力保证能够在地基土中持续产生加密地基土所需振动强度；
(4)沉管的壁厚应满足施工过程中对管体刚度的要求。
2.施工参数
(1)沉管激振密实法的施工参数主要包括：沉入深度、点距、持振时间、施工顺序、各遍间歇时间、处理范围；
(2)沉入深度指管体沉入地基土中的深度，一般宜与设计有效地基处理深度相同；
(3)点距指施工点位之间的距离，施工点位一般呈正方形或正三角形布置；当正方形布点时，点距S＝0.886de；当正三角形布点时，点距S＝0.952de；其中de为有效处理范围的直径；
(4)有效处理范围根据单点试验确定，确定原则为：有效处理范围内的振动沉降量均不小于筒体中心振动沉降量的1/2；
(5)持振时间是指管体沉至预定深度后开始施振至停振所需的时间，停振时间通过绘制筒体中心振动沉降量与振动时间的关系曲线确定，确定原则为停振时间点之后随时间的增加筒体中心振动沉降量不再有明显变化；
(6)沉管激振密实法施工一般分2～4遍进行，各遍之间应有一定的间歇时间，以便土体中的超孔隙水压力消散；间隔时间根据孔隙水压力监测结果确定；
(7)处理范围应超出基础外边线不小有效处理深度的1/2～2/3，且不小于3.0m。
3.施工工艺流程
场地平整→点位测放→机械设备就位→沉管与激振→持振→拔管移位→表层土体加固→场地整平。
4.质量检测
(1)质量检测的内容包括：密实度、固结度、地基承载力、压缩模量、 有效处理深度等指标。
(2)施工完成后，应间隔一定时间后方可进行质量检验，间隔时间根据土体性质确定。
(3)检测方法可采用平板标准贯入、动力触探、面波测试、载荷试验等原位测试与室内土工试验等方法。
(4)检测点的数量应符合现行有关规范与标准的规定。
5.质量控制
施工过程中应对沉入深度、点距、持振时间、施工顺序、各遍间歇时间、处理范围等施工参数进行严格的检查与控制，保证满足设计要求与现行有关规范与标准的规定；
质量的主要控制项目包括地基承载力与地基强度；
质量的一般控制项目包括沉入深度、点距、持振时间、施工顺序、各遍间歇时间、处理范围等。
以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。