[发明专利]用于振冲碎石的水压动平衡方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及基础工程建设技术领域，特别涉及一种用于振冲碎石的水压动平衡方法及系统。

背景技术

在软土地基基础加固处理工程中，振冲碎石桩工艺以施工质量效果突出、施工工艺简单、施工成本低、填筑材料来源广泛等优势而获得广泛应用。尤其在地震常发区，振冲碎石桩加固工艺以抗液化及形成的复合地基具有突出的抗震性能而成为设计师首选的工艺。

从本质上看，振冲法是在砂、碎石、土层中使用较高压水的水，有时还要加入卵石或碎石进行置换，因此，孔内一直处于一种泥浆状态。在20米以内浅层振冲条件下，使用单根导杆(吊管)即可达到工程目的；对于30-40米级较深振冲而言，使用大型设备，单根加长导杆也可以达到工程目的，只是工程成本大为增加；当孔深50米以上时，如果继续使用单根导杆，不仅工程成本难以承受，而且安全隐患急剧增加，振冲技术已经无法继续下去了。为此，本申请人开发了一种伸缩式导杆，以便在超过40米深的地层进行振冲碎石操作。

但是，由于伸缩式导杆是由多节导杆构成，并且在碎石、砂、泥浆混合的环境中及下部连接大型振动设备状态下工作，因此，一旦泥浆及其中的砂石进入内外导杆的间隙之中，使伸缩式导杆受卡，则振冲器就会埋入孔内，使振冲碎石桩施工失败，并造成巨大损失。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种用于振冲碎石的水压动平衡方法及系统，其结构简单，使用方便，使得振冲碎石桩机可以加固深度更深的地基，并避免伸缩式导杆受卡而导致的振冲器埋入孔内的事故发生。

根据本发明的第一方面，本申请提供了一种用于振冲碎石桩机的水压动平衡方法，其中所述振冲碎石桩机包括：起重机系统、自动进给系统、钻杆系统及振冲器系统；所述自动进给系统的电缆卷扬装置、水管卷扬装置、气管卷扬装置和钢丝绳卷扬装置为同步进给；所述钻杆系统的导杆为伸缩式导杆；所述方法包括：

在所述振冲碎石桩机进行振冲器超深施工时，随着振冲深度增加或减小，逐渐在桩孔中伸展或收缩伸缩式导杆，以便使位于伸缩式导杆下方的所述振冲器向下振冲造孔或者向上加密制桩；

在所述伸缩式导杆逐渐伸展或收缩期间，通过持续向所述伸缩式导杆内注水，在伸缩式导杆内充满压力水；

通过使所述伸缩式导杆内水压始终大于桩孔的水压，迫使所述伸缩式导杆内的压力水从伸缩式导杆的套管间隙流向桩孔中泥浆，实现水压动平衡，以防止泥浆中的砂石进入并卡在所述套管间隙中。

优选地，所述伸缩式导杆包括：由内向外依次套接的多层套管，包括一个顶层套管、一个或多个中间套管和一个底层套管。

优选地，所述的持续向所述伸缩式导杆内注水包括：将专用于向管内注水的注水管的出口安装到所述伸缩式导杆的底层套管的下端，以便引入用来阻止管外含有泥浆碎石的混合水经由套管间隙流入管内的清水；将外部的清水经由所述注水管持续泵入到所述底层套管的下端，以便所述清水从底层套管的下端向顶层套管流动。

优选地，所述的使所述伸缩式导杆内水压始终大于桩孔的水压包括：在所述顶层套管的上方安装连通所述顶层套管空腔并具有出水口的集水槽；通过控制泵入到所述底层套管的清水流量，使管内清水在从套管间隙流向管外的同时，上升到所述集水槽，并从集水槽出水口排出；在施工过程中通过将所述集水槽位于地面之上，形成伸缩式导杆内压力水与桩孔中混合水的水位差，从而迫使伸缩式导杆内的水压始终大于桩孔的水压。

优选地，顶层套管和与其相邻的中间套管设有用来滑动连接的第一滑动副，以及用来在伸展后将两者卡接在一起的第一卡接副；以及底层套管和与其相邻的中间套管设有用来滑动连接的第二滑动副，以及用来在伸展后将两者卡接在一起的第二卡接副。

优选地，所述第一滑动副包括：设置在所述顶层套管内壁的至少一个第一键槽；设置在所述中间套管外壁的至少一个第一平键；其中，所述第一平键与所述第一键槽配合；

优选地，所述第一键槽与所述第一平键分别沿所述顶层套管和中间套管的轴向延伸。

优选地，所述第一卡接副包括：环设在所述顶层套管内壁底端且沿其径向朝中心方向凸出的第一承托耳；环设在所述中间套管外壁顶端且沿其径向朝外凸出的第一卡接台；其中，所述第一卡接台搭接在所述第一承托耳上。

优选地，所述伸缩式导杆连接一个用于将伸展的多个套管收拢的托盘。

优选地，所述托盘包括：用于连接所述导杆中的底层套管的圆筒；设置在圆筒外壁且沿其径向朝外伸出的承托装置；其中，在所述承托装置上设有沿其径向依次排布的多个阶梯台，其每个阶梯台用于承托所述导杆中一个相应的套管。