[發明專利]擠密砂樁樁套管內空氣壓強的控制方法

有效

• 申請號: 201310509052.7
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN104563090A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 曹根祥;劉璐;馬振江;李靖;董念慈;熊文峰;黎亞舟
• 申請（專利權）人: 中交第三航務工程局有限公司;中交三航局工程船舶有限公司;中交上海三航科學研究院有限公司
• 主分類號: E02D3/08
• 分類號: E02D3/08
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 葉琦玲

技術領域

本發明涉及水下擠密砂樁地基加固技術領域，特別是涉及一種擠密砂樁樁套管內空氣壓強的控制方法。

背景技術

水下擠密砂樁地基加固技術，是在專用的砂樁船上通過振動沉管設備和管腔加壓裝置把砂強制壓入水下軟弱地基中，經過振動拔管、回打、擠密擴徑，形成擠密砂樁。通過擠密砂樁的置換、擠密、排水作用，增加地基強度和剛度，加快地基固結，減少結構物沉降，提高地基的抗液化能力。

擠密砂樁的施工包括以下幾個階段：

1、樁套管貫入水層階段：這一階段要求將樁套管內的水柱全部排出，此時要求管內空氣壓強足以向外排出管內水柱，同時還要防止破壞水層下面的泥層，故管內空氣壓強應保持在略大于樁套管底部位置的外部水壓強，距離泥面一定高度時停止下樁和繼續加壓，防止管內壓縮空氣從端部沖出而破壞地基。

2、樁套管在泥層中自重下沉階段：這一階段要求管內空氣壓強要防止泥面沖入到樁套管的內部，同時還要防止空氣壓強過大導致壓縮空氣由樁套管內沖出破壞地基。

3、樁套管在泥層中的振動下沉階段：隨著樁套管在泥層中的不斷深入，樁套管將無法利用自重繼續下沉，此時，打開振動錘下樁，這一階段要求管內空氣壓強應控制管內泥柱具有一定的高度。

4、樁套管端部處理階段：將樁套管下樁的特定的位置，開始對樁套管進行端部處理，向上緩慢拔管，通過管內的空氣壓強將管內的泥柱排出。端部處理過程中，管內空氣壓強控制在一定的值，以能夠有效率地排出樁套管中的泥柱為原則。

5、成樁階段（參見圖1）：

A、振動套管至預定標高：下樁至預定標高后，將砂加入樁套管1，通過安裝于樁套管1最上部的樁錘的振動，使樁套管1內的砂密實，根據安裝于樁套管1的砂面計和安裝于拉動樁套管的滑輪組機構的下方設置的噸位計的計量，確定樁套管1內是否全為砂柱，如果有部分泥柱或水柱存在，在預定標高附近再次進行端部處理，保證樁套管內全部是砂柱，然后再打至預定標高。

B、拔管：樁套管1沉至預定標高后，增大樁套管1內空氣壓強，使樁套管1內砂柱排出，以一定速度向上拔管，樁套管1內砂柱長度均勻減小，在樁套管下方形成以拔管高度為高度、滿足設計要求的直徑的砂柱。每次上拔的高度根據樁套管直徑、砂樁直徑和每一循環成樁高度確定。該階段樁套管1內空氣壓強以樁套管1內砂柱能夠隨著套管的上拔排出套管而調節。

C、回打：拔管結束后，進行回打。在回打過程中，要保持樁套管1內空氣壓強，確保回打過程中管內砂柱長度不變。既要防止由于空氣壓強過大使砂柱大量從樁套管1內涌出，又要防止空氣壓強過小管外物涌入管內。

重復拔管、回打過程，即形成擠密砂樁。在此不斷形成擴徑擠密砂樁的過程中，隨著樁管的不斷向上，管內的空氣壓強要隨之逐漸減小。

現有技術對樁套管1內空氣壓強的控制是根據擠密砂樁的具體施工首先進行理論計算，得出各不同施工階段的空氣壓強值，然后在每一施工階段，手工設定出相應的空氣壓強值，來完成每一階段的施工。現有技術對樁套管內空氣壓強的控制是具體通過以下方法來實現的：在樁套管1內設置空氣壓強傳感器，在樁套管1與空壓機、儲氣罐形成的氣路上設置控制樁套管內空氣壓強的氣動加壓閥和氣動減壓閥，在每一施工階段，首先相應地調節氣動加壓閥或氣動減壓閥，手工設定樁套管內空氣壓強為理論計算出來的設定值，然后再進行施工。這樣的樁套管內空氣壓強控制方法自動化程度低，浪費人工，且施工精度低，空氣壓強值往往不是偏大就是偏小，從而造成各種弊端。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明要解決的技術問題在于提供一種自動化程度高、節省人力、施工精度高的擠密砂樁樁套管內空氣壓強的控制方法，以克服現有技術的上述缺陷。

為了解決上述技術問題，本發明提供的一種擠密砂樁樁套管內空氣壓強的控制方法，包括如下內容：

一、測量出施工位置的水深，通過設計砂樁的入土底標高獲得樁套管進入土層的最大深度，確定好預定標高；二、利用樁套管內外壓力平衡的原理，得出樁套管內空氣壓強調整的目標值與樁套管底部相對于水的位置、泥層的位置、樁套管內砂柱的長度之間的換算關系：

取樁套管內空氣壓強調整的目標值為P1，樁套管底部低于水面的距離為x，樁套管底部低于泥面的距離為y，砂柱的長度為z，水深為H₄，樁套管進入土層的最大深度為H₂，γ為砂柱容重，γ₁為水容重，γ₂為土浮容重，砂柱的安全控制折減系數為ξ，則