超强地震带超深覆盖层下透水振冲碎石桩形成方法与流程

本发明涉及桩机施工，尤其涉及一种超强地震带超深覆盖层下形成超深振冲碎石桩的垂直度控制方法。

背景技术：

1、振冲法是一种地基处理的方法，在振冲器水平振动和高压水或辅以高压空气的共同作用下，使松散地基土层振密；或在地基土层中成孔后，回填性能稳定的硬质粗颗粒材料，经振密形成的增强体(振冲桩)和周围地基土形成复合地基的地基处理方法。

2、利用振冲法施工的过程中，不同地质条件的地层采用施工方法不同，如果遇到结构复杂的特殊地层，在振冲器水平振动和高压水的共同作用下仍不能保证施工效果时，可以使用高压空气作为辅助，通过高压水和高压气共同作用对地层进行冲孔预破坏，有利于提高振冲器的穿透和造孔能力。

3、但《水电水利工程振冲法地基处理技术规范》(dl/t524-2016)中关于供水压力、供水量的规定只是根据工程实践(国内振冲碎石填料桩现有施工水平35m以内，且均是地层相对单一的浅孔振冲)的经验进行了归纳性总结，仅给出了水泵的供水压力和供水量的一个大致范围，对于何种地层应采取多大水压没有具体规定，对于供气没有具体规定。对于覆盖层厚度大多为100m以上的超深覆盖层而言，由于存在软弱夹层(如湖相沉积淤泥质黏土)和相对密实的硬层(如砂层或砂层夹砾石)，使得这两种地层在造孔中所遇到的问题完全不同，尤其是当该地层又处于超强地震带时，上述规定已完全不能适用。

4、此外，常规方法进行振冲施工的方法在覆盖层厚度大，强震频发尤其是易发生特大地震条件下的地层不适用，因为，常规振冲方法无法确保形成碎石填料桩的透水性及桩径，无法保证特大地震条件下桩体不断裂。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种超强地震带超深覆盖层下透水振冲碎石桩形成方法，确保碎石桩孔内透水性符合预设要求，以便保证在超强地震带超深覆盖层下形成的超深振冲碎石填料桩透水性良好，桩径符合要求。

2、为实现本发明的上述目的，本发明提供一种超强地震带超深覆盖层下透水振冲碎石桩形成方法，包括：

3、通过对具有振冲器和伸缩导杆的振冲碎石桩机进行下水和下气的控制，快速振冲造孔施工形成碎石桩孔；

4、对快速振冲造孔施工形成的碎石桩孔进行清孔处理，且在清孔处理过程中，获取对应于碎石桩孔内泥浆密度的实时超声信号；

5、根据获取的对应于碎石桩孔内泥浆密度的实时超声信号，对供应下水的下水流量和供压下气的下气压力进行控制，以便碎石桩孔内泥浆密度符合要求；

6、以符合要求的泥浆密度完成清孔处理，然后，将碎石填料投放到碎石桩孔内，利用振冲器对碎石桩孔内碎石填料进行振冲加密施工；

7、利用振冲器对碎石桩孔内碎石填料进行振冲加密施工期间，根据对应于振冲器振幅的实时电信号，对振冲器的振冲加密进行控制，以形成具有有效桩径的振冲碎石桩。

8、其中，根据对应于振冲器振幅的实时电信号，对振冲器的振冲加密进行控制包括：

9、在振冲器对碎石桩孔内碎石填料进行振冲加密施工期间，设置在振冲器内的流速传感器生成对应于振冲器振幅的实时电信号；

10、根据设置在振冲器内的流速传感器生成的所述实时电信号，对所述振冲器的振冲加密进行控制，使填入碎石桩孔中的填料形成碎石桩的桩径等于有效桩径。

11、优选的，设置在振冲器内的流速传感器包括：

12、其一端安装到振冲器电机壳体上的支撑杆；

13、安装在所述支撑杆另一端的装有液体的缸体；

14、安装在振冲器壳体内侧并伸入到所述缸体内的包括活塞杆和活塞头的活塞，所述活塞头将所述缸体内腔分割成第一空腔和第二空腔；

15、连接所述第一空腔和所述第二空腔的管路；

16、安装在所述管路上的流速检测器；

17、其中，在所述活塞随着振冲器壳体振动而在缸体内移动期间，缸体内的液体经由所述管路流过所述流速检测器，使所述流速检测器生成对应于所述振冲器壳体振动幅度的电信号。

18、优选的，设置在振冲器内的流速传感器包括：

19、安装在振冲器壳体内侧的其内装有液体的缸体；

20、其一端安装到振冲器电机壳体上的支撑杆；

21、安装在所述支撑杆另一端的包括活塞杆和活塞头的活塞，所述活塞头伸入到所述缸体内，将缸体内腔分割成第一空腔和第二空腔；

22、连接所述第一空腔和所述第二空腔的管路；

23、安装在所述管路上的流速检测器；

24、其中，在所述缸体随着振冲器壳体振动而相对所述活塞移动期间，缸体内的液体经由所述管路流过所述流速检测器，使所述流速检测器生成对应于所述振冲器壳体振动幅度的电信号。

25、优选的，获取对应于碎石桩孔内泥浆密度的实时超声信号是通过超声波装置实现，所述超声波装置包括：

26、安装在地面上的超声波主机；

27、从所述主机延伸到碎石桩孔内的超声波探头；

28、其中，所述超声波探头向碎石桩孔内的泥浆发射超声波并接收泥浆反射的超声波，所述主机根据泥浆反射的超声波以及预设的超声波与泥浆密度的对应关系，获得碎石桩孔内泥浆密度信息。

29、优选的，根据碎石桩孔内泥浆密度信息，对供应下水的下水流量和供压下气的下气流量进行控制包括：

30、获得碎石桩孔内泥浆密度信息后，比较当前泥浆密度值与预设泥浆密度阈值；

31、根据当前泥浆密度值与预设泥浆密度阈值的比较结果，控制供应下水的下水流量和供压下气的下气流量。

32、优选的，根据当前泥浆密度值与预设泥浆密度阈值的比较结果，控制供应下水的下水流量和供压下气的下气流量包括：

33、比较结果为当前泥浆密度值在预设泥浆密度阈值内时，控制在当前下水流量、当前下气流量下进行清孔处理；

34、比较结果为当前泥浆密度值超出预设泥浆密度阈值时，控制供应下水的下水流量和供压下气的下气流量，以便泥浆密度值在预设泥浆密度阈值内。

35、优选的，在比较结果为当前泥浆密度值超出预设泥浆密度阈值时，控制供应下水的下水流量和供压下气的下气流量的过程中，若出现塌孔现象，则对碎石桩孔进行化学泥浆护壁处理。

36、其中，通过对具有振冲器和伸缩导杆的振冲碎石桩机进行下水和下气的控制，快速振冲造孔施工形成碎石桩孔包括：

37、在振冲造孔施工过程中获取当前地层密实度；

38、根据当前地层密实度，控制供应下水的下水流量以及控制供应下气的下气压力，以便振冲器和下水、下气共同作用完成振冲造孔施工。

39、优选的，在振冲造孔施工过程中获取当前地层密实度；根据当前地层密实度，控制供应下水的下水流量以及控制供应下气的下气压力，以便振冲器和下水、下气共同作用完成振冲造孔施工包括：

40、将用于供应下水的管道穿过伸缩导杆和振冲器后从振冲器的底端伸出，以便下水从振冲器底端喷出对地层进行水冲预破坏；

41、将用于供应下气的管道穿过伸缩导杆后从伸缩导杆的底部套管侧壁伸出，以便下气从伸缩导杆底部喷出对地层进行气冲预破坏；

42、在振冲造孔施工过程中获取当前地层密实度；

43、获取供应下气的下气压力；

44、根据预置的下气压力与地层密实度的对应关系，查找与当前地层密实度相对应的目标下气压力；

45、根据获取的当前地层密实度控制供应下气的下气压力，使供应下气的下气压力达到目标下气压力；

46、根据振冲造孔施工过程中获取的当前地层密实度控制供应下水的下水流量，以便振冲器在下水、下气的协同作用下快速完成振冲造孔施工。

47、优选的，所述根据获取的当前地层密实度控制供应下气的下气压力，使供应下气的下气压力达到目标下气压力包括：

48、比较获取的下气压力和目标下气压力，得到获取的下气压力和目标下气压力的差值；

49、根据获取的下气压力和目标下气压力的差值，控制供应下气的下气压力，使获取的下气压力位于目标下气压力范围内。

50、与现有技术相比，本发明超强地震带超深覆盖层下透水振冲碎石桩形成方法具有如下优点：

51、1、本发明超强地震带超深覆盖层下透水振冲碎石桩形成方法，对振冲施工形成的碎石桩孔进行清孔过程中的泥浆密度进行实时检测，确保碎石桩孔内透水性符合预设要求，从而为确保后续对投向碎石桩孔内的碎石填料进行振冲加密所形成的碎石桩的透水性符合要求提供前提条件，保证碎石桩在特大地震条件下(如8.5-9级地震条件下)仍能将地层深部的超静孔隙水压力沿碎石桩垂直上传，避免碎石桩在强震条件下发生挫断事故，提高碎石桩形成的复合地基的稳定性与安全性。

52、2、本发明方法，对于深厚覆盖的复杂地层，根据不同地层密实度精确控制下水压力的供给量，以便振冲器在合适下水压力的配合作用下，顺利完成复杂地层的深孔振冲施工，从而解决了50m以上深厚覆盖层地层振冲施工的难题；

53、3、本发明方法，对于深厚覆盖的复杂地层，在只供应下水效果不明显时，本发明根据不同地层密实度分别精确控制下水压力和下气压力的供给量，以便振冲器在合适下水压力、下气压力的协同作用下，顺利完成复杂地层的深孔振冲施工，从而解决了50m以上深厚覆盖层地层振冲施工的难题；

54、4、本发明方法，对具有脉动压力的瞬时下水压力进行平均处理，得到的平均下水压力更接近下水压力供给的真实值，从而实现对下水压力的精确控制。

55、下面结合附图对本发明进行详细说明。