[發明專利]振沖碎石樁機振沖成樁的方法

在審

• 申請號: 202110921367.7
• 申請日: 2021-08-11
• 公開（公告）號: CN115704220A
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 湯勇軍;趙軍;韓偉;石峰;孫亮;曹杰;肖恩尚;徐方才;張家俊;丁海龍;劉保柱;牟毓;周建華;薛正偉;謝添;張尚坤;王業俊;金穎來;張麗萍
• 申請（專利權）人: 中國水電基礎局有限公司
• 主分類號: E02D3/08
• 分類號: E02D3/08;E02D15/10;E21B7/24;E21B44/02;E21B15/00
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所(普通合伙) 11308
• 代理人: 侯妮娜

本發明公開一種振沖碎石樁機振沖成樁的方法，包括：根據待施工樁點和振沖碎石樁機的經緯度信息，自動引導振沖碎石樁機并使其振沖器系統對準待施工樁點；振沖器系統自動對準待施工樁點后，調節振沖器系統的垂直度和造孔速度，使振沖器系統按照預定的垂直度要求和造孔速度對施工樁點的地層向下振沖，形成垂直的樁孔；在形成垂直的樁孔后，通過裝載機向樁孔內自動上料形成由下至上的各段樁體，并通過各段樁體構成均勻連續且垂直的振沖碎石樁；在形成振沖碎石樁的過程中，將每段樁體的樁徑與預設樁徑進行比較，并根據比較結果對振沖器系統的振沖參數進行調節，以得到符合預設樁徑要求的樁體。本發明的方法，振沖碎石樁機可自動精準定位到待施工樁點處，施工的樁孔垂直度和造孔速度符合要求，實現自動上料并動態實時計量石料重量，能形成樁徑均勻且連續的振沖碎石樁。

技術領域

本發明涉及樁機施工技術領域，尤其涉及一種振沖碎石樁機振沖成樁的方法。

背景技術

振沖法是一種地基處理的方法，在振沖碎石樁機振沖器水平振動和高壓水或輔以高壓空氣的共同作用下，使松散地基土層振密；或在地基土層中成孔后，回填性能穩定的硬質粗顆粒材料，經振密形成的增強體(振沖樁)和周圍地基土形成復合地基的地基處理方法。

利用振沖法施工的過程中，不同地質條件的地層采用施工方法不同，如公告號為CN104372788A的發明專利對適用于50m以上深厚覆蓋層地層的振沖碎石樁機及施工方法進行了詳細說明，但是該施工方法中，振沖碎石樁機采用現有技術方式進行樁機就位、樁孔施工以及孔內填料成樁等施工，需大量人力、物力，無法實現自動化施工管理。

如，現有技術樁機就位時，需操作員與施工人員相互配合才能實現，且受施工人員目力限制，存在人為視覺誤差，尤其是夜間施工或照明不足會使得視覺受限，對位效率低，對位誤差大，且存在不安全隱患。

再如，現有技術樁孔施工時，采用多節伸縮導桿連接振沖器方法進行振沖施工。但是，在遇到硬層特別是較大礫石時，采用上述結構的振沖器還是不可避免地發生“側滑”現象，導致樁孔偏斜。偏斜輕時，若不對傾斜樁孔進行修整，將使振沖碎石樁樁徑的均勻性和密實性的保證系數受到影響，使得后續形成的振沖碎石樁安全性差；若對傾斜樁孔進行修整，需要振沖器停止振沖施工、及時修孔，勢必導致施工工期延長，增加施工成本。而若偏斜重，則只能整樁廢棄，嚴重影響施工進度與成本。

又如，現有技術孔內填料時，以裝載機加料方式最為機動，適用場景多。但裝載機加料為一一對應的方式進行加料，存在一個巨大漏洞，即無法判斷裝載機鏟料后，是否將碎石真正加入了孔中。通常的監督方法為施工現場增加監控攝像頭，但這樣的監督方式存在人為因素的影響。為避免這種情況，在傳統施工中主要有兩種辦法進行料石稱量：一是在振沖孔前對裝載機斗數進行人工計數，二是制作專用的計量稱重平臺。前者過于粗略，后者須將計量稱重平臺放在樁孔的旁邊，由于樁孔旁邊大型設備扎堆，操作不便，更不利于安全。

另外，向樁孔內上料后樁徑的實時測定是振沖工藝自動化的關鍵難題之一。從常識上看，振沖碎石樁的樁徑與地層情況密切相關，但這就不可避免地存在一個問題，那就是樁徑極不均勻。在中粗砂層等地層中，振沖造孔過程中同時也產生了擠密作用，這樣就很容易導致碎石填料很難擴散而造成樁徑過小；反之，如果是湖相沉積淤泥質等地層，則因周邊約束太小而造成填料大量填入，很難擠密，表觀上則表現為加密電流太小，此時往往采取兩種措施處理，一是降低加密電流標準，二是加大填料。前者的問題是沒有客觀依據，人為因素太重，后者的問題在于樁徑過大，甚至串樁。直至目前，都沒有很好的處理措施，工程實踐中通常做法就是一次性填入大量碎石，盡量拉長孔內填料高度差，形成平均效果，但這種處理方法實際上是不客觀的。對于常規工程而言，這樣的模糊化處理沒有問題，但是，對于一些強震高發帶而言就埋下了很大的隱患。如果發生特大強震，需要將地層中的超靜孔隙水壓力降低至安全范圍時，樁體本身的連續性就變成了關鍵問題，而中粗砂層中因振沖造孔過程中的預加密效應造成的樁徑過小就成為了最為薄弱的環節，一旦強震狀態下將其錯斷或錯開，則振沖碎石樁下部的超靜孔隙水豎直向上排水效應就會急劇下降，液化的可能性隨之上升，振沖的工程作用隨之嚴重下降，對工程整體運行造成威脅。