專利名稱：亂堆石填土地基中沉管內(nèi)沖擊錘破碎土振動擠密處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于亂堆石填土地基處理新技術(shù)一沉管內(nèi)沖擊錘破碎土振動 擠密地基處理方法。這種技術(shù)主要針對開山填溝、開山填海(湖、河)形成的亂堆石填土地 基的處理，為在此類地基上改造道橋、水利、市政管道及工業(yè)與民用建筑等工程項目時，提 供了一種地基處理的新方法。
背景技術(shù)：
在如道橋工程、水利工程、市政管線工程、工業(yè)與民用建筑工程等土木工程建設(shè) 中，根據(jù)需要常進行開山填溝、開山填海、填湖填河施工，由此形成了這類亂堆石填土地基。 這種亂堆石填土地基的特點是1、填土層由顆粒大小很不均勻的亂石組成，顆粒的大小很不均勻，大的有直徑超 過1 2m的巨石；2、填土層顆粒的排列骨架很不均勻，存在著很大的空隙及不穩(wěn)定性，在外力下易 產(chǎn)生顆粒重新排列而產(chǎn)生局部的塌陷；3、填土層的厚薄和埋深及分布很不均勻，薄淺處是基巖外露，厚處可達幾十米；4、填土層下常有軟下臥層，尤其是填湖海工程，地基在填土層作用下還處于下沉 狀態(tài)，變形遠未達穩(wěn)定。由于這類亂堆石填土地基的顆粒及分布極不均勻，現(xiàn)行的各種樁型幾乎無法穿越 成樁，而唯一的沖抓成孔樁也存在成樁困難、施工速度慢、造價高等缺點。此外處理這類填 土現(xiàn)行的強夯法和灌漿法由于其處理深度有限，而且無法解決軟下臥層的強度、變形和穩(wěn) 定問題而受限制。因此如何處理好這類亂堆石填土地基，使在這類地基上安全的建造各類 土木工程項目是目前巖土工程界的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對土木工程中常見的亂堆石填上地基，開發(fā)出一種能對其進行淺層和深 層地基處理的新技術(shù)，這種地基處理新方法是利用新開發(fā)的沉管內(nèi)帶沖擊錘破碎土振動擠 擴樁機，采用沖擊錘破碎土結(jié)合沉管頭振動擠擴和二次破碎方法，可以對亂堆石填土地基 根據(jù)工程需要進行深層和淺層擠密置換地基處理，也可穿越亂堆石填土層進入設(shè)計持力層 形成工程樁，使?jié)M足在此類地基上建造各種土木工程項目對地基基礎(chǔ)的要求。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是利用新開發(fā)的沉管內(nèi)帶沖擊錘破碎土 振動擠擴樁機，利用管頭的特殊構(gòu)造，在遇地基中大塊石等障礙無法振動沖擊沉管時，啟動 管內(nèi)自由落體沖擊錘對塊石進行沖擊破碎，同時結(jié)合沉管振動錘的振動與沖擊再次對塊石 進行破碎和擠擴；必要時在沉管中填入砼、碎石、砂、爐渣等，對填土地基的淺層和深層進行 沖擊、擠擴和擠密處理。也可根據(jù)需要在沉管過程中進行灌漿等加固處理；對要進行填土下 臥層處理的地基，可直接施工工程樁，以滿足各種工程對地基的要求。


附圖1 沉管振動錘與沖擊錘及擠擴頭的構(gòu)造簡圖；附圖2 沉管破碎土擠擴擠密地基處理原理示意；附圖3 亂堆石填土層淺層和深層的柔性樁處理示意圖；附圖4 亂堆石填土層淺層和深層的剛性樁處理示意圖；附圖5 亂堆石填土層淺層和深層的高壓注漿處理示意圖；附圖6 穿過亂堆石填土層的剛性樁基礎(chǔ)；附圖7 穿過亂堆石填土層對軟下臥層進行高壓注漿或旋噴樁加固形成的復(fù)合地基。圖中1——樁沉管；2——沉管擠擴頭；3——管內(nèi)沖擊錘；4——沉管振動錘； 5——擠擴頭側(cè)向破碎合金凸出刀頭；6——沖擊錘頭合金破碎刀頭；7——沉管頭破碎合金 刀頭。
具體實施例方式根據(jù)亂堆石填土層的厚度，填土下臥層的土性，以及建造在這類地基上土木工程 項目對地基的要求，對此類亂堆石填土地基的處理可分為對填土層本身的處理和填土層下 軟下臥層的處理兩個部分。根據(jù)建造的工程對這類亂堆石填土地基的要求，本發(fā)明方法對 此類填土層的處理可有如下實施方式1、按樁位網(wǎng)格狀平面布置，采用管內(nèi)錘沖擊振動沉管的擠擴擠密作用，使亂堆塊 石堆疊結(jié)構(gòu)進行錯位擠密。其中管內(nèi)錘的沖擊起到破碎大塊石使管下沉和對地基的夯擊擠 密作用，振動錘帶動沉管的振動與沖擊起到對塊石二次破碎擠擴和擠密作用，如此相結(jié)合 可對此類填土層進行淺層和深層的擠密處理；2、在上述“1”沉管擠密作用的同時，在沉管中投入碎石、砂或爐渣等，利用管內(nèi) 錘的夯擊對填土層進行擠填作用，振動拔管后形成碎石樁、砂樁或爐渣樁等柔性樁復(fù)合地 基；3、在上述“1”沉管擠密作用的同時，在沉管內(nèi)先投入干硬性砼，同樣利用管內(nèi)錘的 夯擊對填土層進行擠填。沉管到設(shè)計標(biāo)高后灌入砼(必要時可放入鋼筋籠)振動上拔形成 剛性樁復(fù)合地基；4、在上述“1”沉管擠密作用的同時，在管內(nèi)灌砂沖水，對亂堆石空隙進行擠填，并 可根據(jù)需要進行灌水泥漿作業(yè)，對亂填石地基進行注漿加固處理。上述對亂堆石填土層的加固深度和加固程度可根據(jù)工程項目對地基的要求綜合 考慮采用。對填土層以下存在軟下臥層的狀態(tài)，根據(jù)工程項目對地基的要求，可采用如下處 理方法1、采用管內(nèi)錘沖擊破碎土振動擠擴沉管穿過填土層后，直接振動沉管進入持力 層，放入鋼筋籠，灌入砼，振動上拔后形成工程樁，作為建造工程項目的樁基礎(chǔ)。在穿過填土 層后也可在管內(nèi)灌入干硬性砼，利用管內(nèi)錘夯擊帶動沉管進入持力層，并夯擊擴樁頭，然后 放鋼筋籠，灌砼后拔管形成帶擴頭的樁基礎(chǔ)，使樁承載力大幅提高；2、可按設(shè)計要求部分沉管穿過填土層，按上述“1”要求成樁，使這些樁起到控制沉降作用，與已處理過的填土層形成剛性長樁控制沉降的復(fù)合地基，滿足工程項目對地基的 要求；3、沉管穿過填土層后，可對軟下臥層進行高壓注漿和旋噴樁加固，以滿足工程項 目對地基的要求，然后灌入碎石、砂、爐渣或砼、或灌砂注水泥漿拔管形成復(fù)合地基；也可在 樁管內(nèi)放入旋噴管后灌入砂石，在軟臥層旋噴加固處理后，邊拔沉管邊旋噴至地面，形成全 程旋噴樁的加固復(fù)合地基。除上述實施方式之外，本發(fā)明還可以有其它的實施方式，凡采用等同替換或等效 形式的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求保護范圍。
權(quán)利要求
一種管內(nèi)沖擊錘破碎土振動擠擴沉管地基處理方法，其特征是在新研發(fā)的振動沉管樁機上裝備振動錘和可以穿越振動錘進入管內(nèi)的沖擊錘。沖擊錘為變直徑臺階圓柱體，沉管頭的內(nèi)部有錘擊管壁帶動管下沉的凸加厚邊緣，沉管頭外有外凸曲線狀的沉管沖擊及振動擠擴頭(附圖1)。在加固地基時，利用管內(nèi)沖擊錘的沖擊破碎和沖擊錘帶動沉管下沉的擠擴擠密作用，同時根據(jù)需要開動振動錘使沉管向下沖擊與振動(附圖2)，達到對亂堆石填土層淺層和深層的加固目的。
2.一種管內(nèi)沖擊錘破碎土振動擠擴沉管地基處理方法，其特征是在權(quán)利1要求設(shè)施 的沉管過程中，在沉管內(nèi)灌入碎石、砂、爐渣等材料，利用管內(nèi)錘的夯擊作用對土層進行擠 密充填，振動拔管后形成碎石樁、砂樁、爐渣樁等柔性樁復(fù)合地基(附圖3)。
3.一種管內(nèi)沖擊錘破碎土振動擠擴沉管地基處理方法，其特征是在權(quán)利1要求設(shè)施 的沉管過程中，在沉管內(nèi)灌入干硬性砼，利用管內(nèi)錘的夯擊作用對土層進行擠密充填，沉管 到設(shè)計標(biāo)高后，灌入砼(必要時放入鋼筋籠)，振動拔管后形成剛性樁復(fù)合地基(附圖4)。
4.一種管內(nèi)沖擊錘破碎土振動擠擴沉管地基處理方法，其特征是在權(quán)利1要求設(shè)施 的沉管過程中，在管內(nèi)灌砂沖水，對亂堆石填土層的空隙進行擠填，并可根據(jù)需要進行灌水 泥漿作業(yè)，對亂堆石填土層進行淺層和深層的注漿加固處理(附圖5)。
5.一種管內(nèi)沖擊錘破碎土振動擠擴沉管地基處理方法，其特征是在權(quán)利1要求設(shè)施 的沉管過程中穿越填土層，進入設(shè)計要求的持力層，放入鋼筋籠，灌入砼，振動拔管形成工 程樁，作為建造在這類填土地基上工程項目的樁基礎(chǔ)；也可沉管內(nèi)灌入干硬性砼，利用管內(nèi) 錘的夯擊沉管進入持力層并進行擴樁頭，然后放入鋼筋籠和灌入砼后上拔成為帶擴頭的剛 性樁(附圖6)。
6.一種管內(nèi)沖擊錘破碎土振動擠擴沉管地基處理方法，其特征是在權(quán)利1要求設(shè)施 的沉管穿越亂堆石填土層后，對填土層下的軟下臥層進行壓力注漿和旋噴樁加固，然后按 權(quán)利要求2、3、4的方法拔管形成復(fù)合地基；也可在樁管內(nèi)放入旋噴管后灌入砂石，在軟臥 層旋噴加固處理后，邊拔沉管邊旋噴至地面，形成全程旋噴樁的加固復(fù)合地基(附圖7)。
全文摘要
本發(fā)明是一種針對土木工程中常見的亂堆石填土地基進行淺層和深層地基處理的新方法。該方法是利用新開發(fā)的沉管內(nèi)帶沖擊錘破碎土振動擠擴樁機，利用管頭的特殊構(gòu)造，在遇地基中大塊石等碎石等無法振動沖擊沉管時，啟動管內(nèi)自由落體沖擊錘對塊石進行沖擊破碎，同時結(jié)合沉管振動錘的振動與沖擊再次對塊石進行破碎和擠擴；必要時在沉管中填入砼、碎石、砂、爐渣等，對填土地基的淺層和深層進行沖擊、擠擴和擠密處理。也可根據(jù)需要在沉管過程中進行灌漿等加固處理；對要進行填土下臥層處理的地基，可直接施工工程樁，也可采用高壓注漿或旋噴樁對軟下臥層進行加固，以滿足各種工程對地基的要求。
文檔編號E02D3/054GK101899827SQ20091009916
公開日2010年12月1日 申請日期2009年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月1日
發(fā)明者嚴平 申請人:嚴平