[发明专利]深层共振密实加固杂填土地基的装置及方法

权利要求书

1.深层共振密实加固杂填土地基的装置，其特征在于：包括移动装置及与移动装置控制连接的振动装置，移动装置上设有高压水泵和高压泥浆泵，振动装置包括振动锤及设于振动锤下方的振动杆，且振动锤的振动频率由移动装置的控制系统控制；

振动杆上还设有水平布设的注射口以及与注射口连通的沿轴向贯穿布设的通孔，且注射口通过配设的管道与高压水泵和高压泥浆泵连通，高压水泵和高压泥浆泵在控制系统的控制下通过振动杆的通孔向杂填土地基注水和可凝固浆液；

振动装置与移动装置之间还设有竖向布置的导向架，且导向架与移动装置支撑连接，而振动装置在移动装置的控制系统作用下驱使振动锤和振动杆沿导向架竖向滑动；

该装置的施工方法，包括以下步骤：

1)施工准备，场地平整：施工设备进场，场地平整，清除较为突出障碍物；

2)放线、确定振点位置：根据设计图纸在平整好的施工场地放出点位，并用竹签或木桩标定；

3)振动杆就位：移动装置携带移动装置控制连接的振动装置移动到指定点位并对中，调整移动装置的平整度，保证振动杆的垂直度；

4)振动下沉：打开高压水泵，并启动振动锤，移动装置内控制系统控制振动锤下沉速度，使振动锤在高频振动和其自重作用下将振动杆沉入土层中，直到设计深度，关闭高压水泵；

5)底部留振：待振动杆下沉至设计处理深度时调整振动锤的振动频率至振动杆-土系统的共振频率，进行留振，形成杂填土共振密实区；

共振频率利用以下公式进行计算：

其中，振动锤总重量M₁、激振器重量M₂、除激振器以外的振动锤参振重量M₁-M₂、振动杆重量M₃、导向架刚度K₁、振动锤刚度K₂、地层刚度K₃；

6)振动提升：留振结束后，打开高压泥浆泵，调节振动锤频率使振动杆按照设计速度以高频率逐渐提升至地面，形成起辅助加固作用的可凝固浆液与杂填土混合区域；

7)下落密实：关闭振动锤，振动锤和振动杆通过导向架提升并脱离地面，然后使振动锤和振动杆沿着导向架自由下落，以压实振孔内部松散土体，并形成密实沉降区；

8)依次振点施工：移动装置携带移动装置控制连接的振动装置依次对现场标注振点进行振动密实，直至所有振点处理完毕，施工过程中会在相邻振点形成共振密实叠加区；

9)场地平整，施工结束：对密实加固后的场地，用振动压路机对现场表层土进行压实整平，对部分地面凹陷严重，可就近取原状土进行振动碾压密实至与地面平行。

2.根据权利要求1所述的深层共振密实加固杂填土地基的装置，其特征在于：所述移动装置的后端还设有用于供料的浆桶。

3.根据权利要求1所述的深层共振密实加固杂填土地基的装置，其特征在于：所述导向架与移动装置之间还设有倾斜布设的支撑杆。

4.根据权利要求1所述的深层共振密实加固杂填土地基的装置，其特征在于：所述高压水泵的注水压力范围为0.5MPa～0.9MPa。

5.根据权利要求1所述的深层共振密实加固杂填土地基的装置，其特征在于：所述高压泥浆泵的注浆压力范围为0.4MPa～0.6MPa。

6.根据权利要求1所述的深层共振密实加固杂填土地基的装置方法，其特征在于：步骤4)所述高频振动的频率范围为30Hz～50Hz。

7.根据权利要求1所述的深层共振密实加固杂填土地基的装置方法，其特征在于：步骤5)中留振时间不少于1min。

8.根据权利要求1所述的深层共振密实加固杂填土地基的装置方法，其特征在于：步骤6)中高压泥浆泵中可凝固浆液的水灰比范围为0.8:1～1:1。