[发明专利]一种基于冲孔补水的强夯处理地基的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用强夯处理地基的方法，特别涉及一种预先冲孔竖向补水调节地层含水量的强夯处理地基的方法。

技术背景

随着高速公路、高速铁路建设在中西部展开，大量的路基需要处理，由于中西部地区降雨量小、气候干旱，土质遇水软化概率远远小于南方多雨地区，一般对地基进行必要的挤密处理即可达到控制工后沉降的目的。

强夯是中西部地区处理地基的传统方法之一，它是一种利用夯锤的自由落体运动的动能转化为对地面冲击力形成的击实功将地层土体挤密，从而提高地基承载力的土质地基处理方法。广泛应用于我国中西部地区土质地基的加固处理。

根据土工击实原理，土壤含水量、最大干密度、击实功之间存在一定的关系，当土壤在最佳含水量条件下，将其击实到最大干密度所消耗的击实功最小。但往往由于土壤天然含水量偏低，要达到最大干密度的击实效果，需要耗费更多的击实功；当天然含水量过低时，即便耗费再多的击实功，也无法达到最大干密度要求，所以，只能采取根据需要人为调整含水量，再进行击实的方法。

我国中西部地区地域广阔，气候较干旱，地层中天然含水量普遍偏低，在进行强夯作业前，应根据地层的天然含水量与最佳含水量之差，进行人工补水后展开强夯作业。

目前，兰州至乌鲁木齐高速铁路，大部分地基土层中的天然含水量远远小于最佳含水量，需向地层中补水后方可地基强夯处理才能达到一定的效果。但工程地处西部极度干旱地区，施工用水非常困难，需要用火车将施工用水从新疆哈密远运至工地，成本在35元/m³以上，同时采用地面蓄水坑补水方式，即用强夯设备提前砸出蓄水坑，将水灌在蓄水坑中下渗，由于等待水分下渗过程中蓄水坑蒸发损失过大，且水分在地层中分布极不均匀，导致水资源浪费严重。此外补水还需利用砸蓄水坑的机械，由于反复移动设备，施工成本居高不下。图1所示为土层天然含水量竖向变化规律，根据实际检测数据可知，强夯影响深度范围内(0～8m)，天然含水量逐渐减少，深度在5m以下含水量基本为一个稳定值。

发明内容

鉴于蓄水坑补水方式存在的缺陷，本发明提供了一种利用冲孔装置有计划地通过成孔直接向地层中补水，以达到缩短水分渗透时间、减少水分蒸发浪费、提高补水均匀性、降低工程成本的强夯处理地基的方法。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种基于冲孔补水的强夯处理地基的方法，包括下述步骤：

第一步，测量定位，标出强夯中心点；

第二步，利用临时穿入导向管内的加长加力杆辅助对位，使与导向管连为一体的支架中心对准强夯中心点；并将支架用地锚临时固定在地面上；

第三步，按照补水量所需的冲孔孔径，选择相应直径的冲孔锥头安装在冲孔传力杆下端；

第四步，将加力杆穿入冲孔传力杆上端下部的加力孔内，将吊索悬挂在加力杆两端，利用随车吊吊臂将冲孔传力杆插入导向管内，使冲孔锥头定位在强夯中心点上；

第五步，利用连接于随车吊吊臂的冲击锤，对冲孔传力杆上端实行多次冲击，直至冲孔锥头钻入地面达到预定深度；

第六步，将加长加力杆穿入加力孔，原地旋转促使冲孔锥头松动；利用随车吊吊臂，通过吊索将冲孔传力杆及冲孔锥头拔出地面，在强夯中心点下方形成成孔；

第七步，拆除支架及导向管，移动至下一冲孔工点；

第八步，向成孔内灌水，直至将孔灌满，并将孔口覆盖；

第九步，待水渗透后，向孔内填土至地面，进行强夯作业。

上述方案中，所述的冲孔锥头包括与前端锥头过渡的中部粗圆柱及后端细圆柱，其中，后端细圆柱尺寸相同，并设有螺纹，中部粗圆柱有多种不同直径以供选择。所述冲孔传力杆下端设置有螺旋接头与冲孔锥头连接。所述冲孔锥头中部粗圆柱与后端细圆柱连接部设计有弧形肩。所述拆除支架及导向管移动至下一冲孔工点过程中，可将支架导向管与传力杆上端吊索连接，用随车吊一次移位。

与现有蓄水坑补水方式相比，本发明的优点是：

1、通过冲孔补水，简化蓄水坑工作量，降低施工成本。

2、利用连接不同直径的冲孔锥头可根据需要改变冲孔内的贮水量，一次完成补水，简化补水计量工作。

3、利用冲孔缩短水分渗透的距离，提高水分短时间内的均匀性，从而缩短补水所占用的时间，提高工效。

4、可将灌满水的成孔孔口覆盖，减小水分在大气中的暴露面积从而减少蒸发量。