改造土体物理力学性能达人为可控的工艺方法及设备

摘要

一种改造土体物理力学性能达人为可控的工艺方法及设备,其工艺步骤为:布点后边界加固,使改土施工机械就位,进行投料,把填料推入改土点软土层,用击锤冲击力进行改造土体;使用内击法的贯入度和静压法的沉降监测装置控制参数,通过压力仪表的显示监视改土过程,监测各改造点沉降参数是否基本一致。该方法既能在地表改土,又能在地表以下作自造持力层改土,消除地基不均匀沉降和次固结沉降,广泛应用于各种岩土工程。

说明书

本发明涉及一种地基土处理改造工艺及装置。

现有的地基土改造处理工艺，改土容易，但改土达到人为可控却不容易。特别是利用机械能这个最经济的方法，现有技术仅限于在地表土上进行改土，缺乏一种既能在地表改土，又能在地表二十多米以下，做厚达七米以上的改土施工。现有地基土的改造通常要依据动力打桩公式，其计算结果与实际施工数据的差别很大。施工完毕后，谁也没办法回答实际已获得的承载力是多少，不容易消除不均匀沉降。实践需要一种可以监测、显示、控制施工过程，使改造土体物理力学性能达人为可控。

本发明的目的是提供一种改造土体物理力学性能达人为可控的工艺方法及设备，既能在地表改土，又能在地表以下作自造持力层改土，还使得在地基处理过程中能控制被改造土体的物理力学性能，消除地基不均匀沉降和次固结沉降。

本发明的改造土体物理力学性能达人为可控的工艺方法，其工艺步骤为：

(1)、首先根据施工设计方案明示的地下水的补给和流向，作好排水井点和排水渠道，并先施工有利于截止地下水补给的布点；

(2)、当场地边界上有旧建筑物时，必须先施工旧建筑旁边的改土布点，并按地质情况所决定的施工方案设计措施，增加边界距离，降低改土压力，或先作旋喷桩挡住改土时压力和水向旧建筑物一方扩散；

(3)、当为桩基自造持力层改土时，原有土层为砂层时，必须增加填料中的粘土成份；当为地基土改造时，约须增加改土土层厚度，若土层属砂层，则应增加填料中的粘土成份；

(4)、投料，把填料推入改土点软土层，用改土施工机械击锤冲击力进行改造土体，改土一段，填料一段再改土，直至到水平界面为止；

(5)、使用内击法的贯入度和静压法的沉降监测装置控制参数，通过压力仪表的显示监视改土过程，开动大行程秒表和大行程千分表，监测各改造点沉降参数是否基本一致，达到基本消除不均匀沉降和次固结沉降的目标。

上述步骤(4)中，改土施工机械是内击扩底桩机或静压扩底桩机。

上述内击扩底桩机装有内击改土冲头或内击扩底桩管。

上述静压扩底桩机装有圆柱形静压改土冲头。

上述步骤(4)中，填料可以是粘土、灰土、水泥土、砾砂、卵石、碎石或建筑垃圾。

本发明改造土体物理力学性能达人为可控的工艺方法的设备，包括行走装置、机架和击锤，其特征在于：击锤是圆柱形内击改土冲头，沿导轨纵向运动，在内击改土冲头上装有显示改土过程的压力表，周围有加料斗。

本发明改造土体物理力学性能达人为可控的工艺方法的设备，包括行走装置、机架和击锤，其特征在于：击锤是圆柱形液压静压改土冲头，由液压油缸联动活塞杆，推动击锤上下运动，在静压改土冲头上装有显示改土过程的压力表和沉降监测装置，周围有加料斗。

本发明的优点：该方法既能在地表改土，又能在地表以下作自造持力层改土，通过压力仪表可显示监视改土过程，监测各改造点沉降参数是否基本一致，消除地基不均匀沉降和次固结沉降，改土后，具有50Kpa承载力的软土可获得500Kpa至1000Kpa的地基承载力；而液性指数≤0.75的软可塑土，改土后可获得2000Kpa至5000Kpa的人工持力层，并保证全面积范围内各点承载力均匀一致，误差率不超过5％。经济效益可观，一般是工程造价的50％至80％。改土后全面范围内的被改造土层厚度可在七米以上，若需增加厚度，可将改土冲头沉入一定深度，广泛应用于各种岩土工程。

以下结合附图及实施例对本发明作详细描述：

图1是本发明改造土体物理力学性能达人为可控设备的内击改土冲头改土示意图，1-击锤导轨，2-加料斗，3-击锤。

图2是本发明改造土体物理力学性能达人为可控设备的静压改土冲头改土示意图，4-活塞杆，2-加料斗，5-液压油缸。

施工工艺实施例：首先根据施工设计方案明示的地下水的补给和流向，作好排水井点和排水渠道，并先施工有利于截止地下水补给的布点；当场地边界上有旧建筑物时，必须先施工旧建筑旁边的改土布点，并按地质情况进行边界加固，降低改土压力，或先作旋喷桩挡住改土时压力和水向旧建筑物一方扩散；当为桩基自造持力层改土时，面对原有土层含水率高或软弱的土，例如砂层时，必须增加填料中的粘土成份；当为地基土改造时，约须增加改土土层厚度，若土层属软弱土层，则应增加填料中的粘土成份，使软土具有50Kpa承载力，使改土施工机械就位，不会陷车。改土施工机械可选择地基土改造机、内击扩底桩机或静压扩底桩机。投料，把填料推入改土点软土层，用击锤冲击力进行改造土体，改土一段，填料一段再改土，直至到水平界面为止。填料可以是粘土、灰土、水泥土、砾砂、卵石、碎石或建筑垃圾。

静压扩底桩机装有静压改土冲头，可适用于地基土改造和深层自造持力层的改土。用静压法改土时，每次投料量以压料斗容量冲盈系数为90％为准，当液压系统的表示压力达控制参数的80％后，应开始把冲头的圆锥部分逐渐沉入压料斗以下的排料口等压扩散段内，才开始静压控制参数测试。

内击扩底桩机装有内击改土冲头，仅适用于地基土改造，在深层改土中可直接使用内击扩底桩的桩管进行，否则会产生有害振动。开始时，每次投料一斗车，第三车以后，逐渐减小投料量。用击锤冲击力推填料入土层，必须在桩管底以内留有三十公分料层，以防止地下水拥入管内。当填料量已达3/4或落锤高度十米，每锤沉降不超过五公分，应每次投料量减小到一灰斗，每一击投料一次，并开始控制击锤底降至管底以下20公分的位置，才开始贯入度测试。

使用内击法的贯入度和静压法的沉降监测装置控制参数，通过压力仪表的显示监视改土过程，开动大行程秒表和大行程千分表，监测各改造点沉降参数是否基本一致，否则应作相应措施的补救，以达到基本消除不均匀沉降和次固结沉降的目标。按控制参数，各改土点承载力检验合格才停止投料，人为可控地将软弱土层改造成强度较高、厚度十米、二十米的自造持力层板块。