[发明专利]深层共振密实加固杂填土地基的装置及方法

说明书

深层共振密实加固杂填土地基的装置及方法，通过将振动杆沉入土体以后，将振动锤频率调节到振动杆‑土系统的共振频率，利用共振放大原理将振动能量有效传递给深层杂填土，形成杂填土共振密实区，加上起辅助加固作用的可凝固浆液与杂填土混合区域，振动锤带动振动杆自由下落压实振孔内部松散土体形成的压实区，共同加固杂填土地基；有效解决了传统方法加固深层杂填土效果差、经济效益低、施工技术复杂等方面的不足。

技术领域

本发明属于杂填土地基处理技术领域，特别涉及深层共振密实加固杂填土地基的装置及方法。

背景技术

随着城市经济的快速发展和人口的逐渐增加，人们对土地的需求越来越大，建筑用地日趋紧张。与此同时我国城镇化的快速发展和更新使得由大量建筑垃圾，工业废料或生活垃圾等杂物组成的杂填土层分布越来越广泛，造成一些工程建设不得不在杂填土层上进行。而杂填土地基性质复杂，存在着厚度变化大、表层土体坚硬、承载力低、孔隙率大、渗透性不均匀、变形大等问题，因此在作为天然地基使用时，难以满足其上覆建筑物对于地基承载力和稳定的要求，必须对其进行相应的加固处理。而常见的换填法、碎石桩法、振冲法、强夯法和强夯置换法等杂填土地基处理方法虽然有了一些规范和工程实例，但其在深层加固杂填土地基方面都有一定的不足和局限性，无法较为广泛的应用推广。例如换填法只适用于地基浅层处理，建筑物上部荷载较小的情况，且费事费力；碎石桩法一般只适用于地下水位以上的地基处理，且它对提高地基承载力的能力比较有限；强夯法施工时产生的振动和噪音会对周边环境和建筑物造成一定的影响，且深层杂填土处理效果不佳。因此一种工艺简单、施工便捷、加固效果良好且经济效果优异的深层杂填土地基处理方法有待提出。

文献《振杆密实法处理湿陷性黄土地基试验研究》公开了利用振杆密实法技术处理湿陷性黄土地基，利用气动振杆密实法处理湿陷性黄土地基的施工工艺，并对处理效果进行了测试评价，但其采用的是高压喷气，利用边喷气边振动下沉的气动振杆密实法施工工艺，并不适用于杂填土地基的处理。

中国发明专利“振杆密实法处理湿陷性黄土地基的方法”(公开号：CN110284487A)公开了一种振杆密实法处理湿陷性黄土地基的方法，该方法包括以下步骤：1)施工准备；2)振点定位；3)振动与注液；4)振动下沉；5)孔底留振；6)振动提升；7)回填反插；8)提升结束。施工中按照预先设计的振点间距，采用三角形或者正方形布点方式，依次进行振点施工，直至加固区施工结束。所述振动中的注液为工业废液，它能与黄土中的碳酸钙等成分反应，进而加速“软化”土体，有利于振动翼的振动下沉；所述孔底留振的时间不小于10s；所述回填反插工艺的次数至少1次；所述振点间距的范围为1.0m～1.8m；该发明侧重的是对湿陷性黄土地基进行处理，无需额外填料，并没有涉及到本发明的杂填土地基的处理以及深层共振的处理方法。

中国发明专利“膨胀型高聚合物水泥浆、注浆加固装置及注浆加固方法”(公开号：CN107417182A)公开了一种膨胀型高聚合物水泥浆、注浆加固装置及注浆加固方法，要解决的技术问题是采用强夯置换法进行杂填土地基处理时，强夯夯实不均匀，局部达不到密实度的要求，建筑物出现差异沉降。本发明由以下重量份的原料制成：硅酸盐水泥为91-95份，无声破碎剂为2-4份，聚丙烯纤维为3-5份。采用上述技术方案后的本发明通过钢制注浆花管将本发明膨胀型高聚合物水泥浆均匀的注入地层中，浆液以填充、渗透、膨胀和挤密等方式，将原来的裂隙填充，使原来松散的土粒快速固结成一个整体，并在钻孔内形成一根微型桩，以改善地基土的力学性质，达到提高地基土承载力，加固地基的效果。该发明虽然涉及的是对杂填土地基的处理，但其采用的是对水泥浆的加固。