湿陷性黄土地基的无振动挤密处理方法

摘要

本发明提供一种湿陷性黄土地基的无振动挤密处理方法，该方法通过采用倒拔挤密扩孔或横向静压挤密扩孔的方式，在挤密孔周围形成挤密区，使地基黄土原有的湿陷性得以消除，并通过向挤密孔中灌注半刚性成桩材料成桩，使半刚性桩与被挤密的桩间黄土共同形成复合地基，从而提高湿陷性黄土地基的承载力和控制地基的工后沉降，满足我国工民建对地基的高稳定要求。该发明主要适用于湿陷性黄土隧道地基的加固处理及湿陷性黄土区和松软土区的房屋、道路等地基加固处理中。

权利要求

1.一种湿陷性黄土地基的无振动挤密处理方法，包括以下工艺步骤：（1）确定挤密处理层厚度及桩孔布置方式和桩间距：在地基拟处理范围内，确定无振动挤密处理时的桩孔布置方式和桩间距；

（2）无振动挤密成孔：先利用螺旋钻、地质钻小型钻机设备，在需加固处理的湿陷性黄土层中，按设计桩孔布置方式和桩间距隔孔进行排土预钻孔，预钻孔直径为150±5mm，预钻孔深度较实际处理深度大0.3～0.5m；然后采用无振动挤密成孔设备对预钻孔进行分阶段挤密扩孔；挤密扩孔后的孔径为350～400mm；

所述挤密扩孔工艺为：利用不同规格的扩孔装置，将预钻孔依次挤密扩孔成直径为

210±10mm、300±10mm、350～400mm的孔；

（3）形成半钢性挤密桩复合地基：挤密扩孔后，向孔内分层灌注半钢性成桩材料，并振捣密实，使半钢性桩与被挤密桩间黄土共同形成复合地基。

说明书

湿陷性黄土地基的无振动挤密处理方法

技术领域

[0001] 本发明属于地基加固处理技术领域，涉及一种湿陷性黄土地基的加固处理方法，尤其涉及一种湿陷性黄土地基的无振动挤密处理方法。

背景技术

[0002] 我国高速铁路设计行车速度为250～350km/h，设计标准规定隧道内线路要有高平顺性，工后沉降不大于15mm，不同结构物间的差异沉降不应大于5mm。

[0003] 针对高速铁路湿陷性黄土隧道内有限的施工空间和地基处理要求，目前主要采取换填垫层、灰土（水泥土）冲击挤密桩、树根桩、高压旋喷桩等处理方式。其主要缺陷为：①换填垫层法对隧道其它施工工序产生较大影响，且挖除换填时增加了隧道基础开挖面积，垫层的夯实同样产生较大振动；②灰土（水泥土）冲击挤密桩施工过程中的振动实测波速约为5cm/s，而振动安全要求波速为2～3cm/s，容易造成隧道开裂及掉块现象；③树根桩和高压旋喷桩对桩间土的黄土湿陷性基本没有消除作用，且注浆浆液较难控制，会造成环境污染和湿陷性黄土隧道地基的附加湿陷变形。

发明内容

[0004] 本发明的目的是针对现有技术中存在的问题和缺陷，提供一种湿陷性黄土地基的无振动挤密处理方法。

[0005] 本发明湿陷性黄土地基的无振动挤密处理方法，包括以下工艺步骤：

[0006] （1）确定挤密处理层厚度及桩孔布置方式和桩间距：在地基拟处理范围内，确定无振动挤密处理时的桩孔布置方式和桩间距；

[0007] （2）无振动挤密扩孔：先利用螺旋钻、地质钻等小型钻机设备，在需加固处理的湿陷性黄土层中，按设计桩孔布置方式和桩间距隔孔进行排土预钻孔，预钻孔直径为150±5mm，预钻孔深度较实际处理深度大0.3～0.5m；然后采用无振动挤密扩孔设备的挤密扩孔装置对预钻孔进行挤密扩孔；挤密扩孔后的孔径为350～400mm；

[0008] 为了减小挤密扩孔时的反力和克服较小孔径内挤密扩孔装置有限行程的影响，挤密扩孔时，利用不同规格的挤密扩孔装置，将预钻孔依次挤密扩孔成直径为210±10mm、300±10mm、350～400mm的孔。

[0009] （3）形成半钢性挤密桩复合地基：挤密扩孔后，向孔内分层灌注半钢性成桩材料，并振捣密实，使半钢性桩与被挤密桩间黄土共同形成复合地基。

[0010] 本发明相对于现有技术具有以下优点：

[0011] 1、通过将拟加固处理地基的湿陷性黄土进行挤密加固，使地基处理范围内的原有黄土的湿陷性消除，并通过在倒拔或横向挤密孔中灌注半钢性成桩材料成桩，使半钢性桩与被挤密的桩间黄土共同形成复合地基，从而提高湿陷性黄土隧道地基的承载力和控制地基的工后沉降，满足我国高速铁路高平顺性和高稳定性的要求。

[0012] 2、避免现有隧道地基处理时换填垫层法大面积开挖或灰土（水泥土）冲击挤密桩法产生的较大振动，克服了现有技术中树根桩和高压旋喷桩对桩间土的黄土湿陷性基本没有消除作用和对环境造成的污染或对湿陷性黄土地基产生的附加湿陷变形的缺陷。

[0013] 3、实用性强：不仅适用于湿陷性黄土隧道地基的加固处理中，还可以用于湿陷性黄土区和松软土区的房屋、道路等地基加固处理中。

附图说明

[0014] 图1为本发明无振动挤密扩孔设备的结构示意图

[0015] 图2为本发明无振动挤密扩孔设备伞状扩孔装置的结构示意图

[0016] 图3为图2的 I—I截面图。

具体实施方式

[0017] 一、无振动挤密扩孔设备

[0018] 参见图1，在机架1上设置有液压装置2，在机架顶部设置有液压绞盘3，机架1的底部设置有液压支腿6；液压绞盘3通过钢丝绳9连接有挤密扩孔装置4；该挤密扩孔装置4通过高压油管10与液压装置2连接。

[0019] 机架1是安装各部件的平台，由钢结构焊接而成。

[0020] 液压装置2通过螺栓安装在机架1的下部，主要由液压油箱、液压泵、电动机、控制阀组成，用以驱动液压支腿6、液压绞盘3和挤密扩孔装置4正常工作。

[0021] 液压绞盘3通过高强螺栓安装在机架1的顶部，其在液压装置2的驱动下，通过钢丝绳9将挤密扩孔装置4置于预土排孔中；挤密扩孔装置4完成扩孔后，在液压装置2的控制下，将挤密扩孔装置4起拔。

[0022] 液压支腿6连接在机架1的底部的四角，由液压装置2驱动，为该设备的调平及起拔起到反力支撑作用。

[0023] 在机架1的底部的四角通过高强螺栓安装有四个万向轮5，以便于搬运、移动；同时在机架1上设置移动把手8。

[0024] 在机架1的底部还设置有封土钢板及导轨21，其可铺设在拟挤密孔两侧并与地面直接接触，其作用是将静拔反力均匀地分布在地面上，同时起到保护孔口土体不被破坏的功能；在挤密扩孔完成后，还可作为行走轮的运动轨道。

[0025] 在机架1上设置有操作控制台，用于驱动、控制液压支腿6的伸缩；驱动控制液压绞盘3的正反转及速度；驱动控制挤密扩孔装置4挤土叶片的开合。在操作控制台7上可设置有各部件液压压力表和起拔重力及钢丝绳升降长度的显示装置。

[0026] 在机架1上设置有扩孔装置放置支架22，用于放置备用的挤密扩孔装置。 [0027] 上述挤密扩孔装置4的结构如下（参见图2、3），包括圆柱状骨架16，在圆柱状骨架16内的上部设置有液压缸17，下部设置有锥头18，且锥头18与液压缸17的活塞杆13通过螺栓连接。在圆柱状骨架16外均匀设有六块挤土叶片12和封土叶片11。其中挤土叶片
12呈长方形，并均匀铰接在柱状骨架16的上部；所述挤土叶片12呈长方形，并均匀设置在柱状骨架16外；所述封土叶片11呈扇形，其小头朝上均匀设置在挤土叶片11外的间隙处；
挤土叶片12上设置有滑杆19，且该滑杆19穿过柱状骨架16与锥头18点接触。封土叶片
11的下端通过回位弹簧15与挤土叶片12连接，以便于作业完成后挤土叶片12的回位；同理，在锥头18的端头设置有回位弹簧20。为了便于操作，在柱状骨架16的顶端设置有在吊环14。

[0028] 工作时，通过液压绞盘3和钢丝绳9将挤密扩孔装置放入先阶段预成孔孔底，液压缸17在液压装置2的驱动下，液压缸内的活塞向下滑动，锥头18随活塞向下滑动时将滑杆19沿水平方向推出，挤土叶片12和封土叶片11在滑杆19的推动下同步张开，随后通过液压绞盘3和钢丝绳9将挤密扩孔装置一次性拔出扩孔，对地基土实施挤压加密。作业完成后，液压缸17中的液压油卸除，在回位弹簧20的驱动下，滑杆19随锥头18的竖向回位而进行同步的水平回位，同时挤土叶片12和封土叶片11在滑杆19及回位弹簧15的驱动下同步回位。如此往复循环，直至分阶段挤密扩孔至设计孔径。

[0029] 二、湿陷性黄土地基无振动挤密处理方法

[0030] 1、确定挤密处理层厚度及桩孔布置方式和桩间距

[0031] 在地基拟处理范围内根据《岩土工程勘察规范》的具体要求查明地基土层的地质情况，查明湿陷性黄土层的厚度和确定地基土无振动挤密处理厚度；并取原状样，按《土工试验规程》的具体要求进行各土层的含水率、密度、土粒比重、孔隙比、湿陷系数等基本参数的相关室内土工试验；按《湿陷性黄土地区建筑规范》、《建筑地基处理技术规范》等相关规范标准确定无振动挤密处理时的桩孔布置方式和桩间距。以兰州阳洼沟湿陷性黄土地基挤密处理试验场地为例，确定其处理层厚度为8±0.3m，桩孔布置方式为正三角形呈梅花形式，桩间距为700±5mm，排土预钻孔孔径为150±5mm，挤密扩孔最终孔径为350～400mm。

[0032] 2、无振动挤密成孔

[0033] （1）排土预钻孔

[0034] 在对拟处理地基的湿陷性黄土进行无振动挤密扩孔前，须利用螺旋钻、地质钻等小型钻机设备，在需加固处理的湿陷性黄土层中，按设计桩孔布置方式和桩间距隔孔进行排土预钻孔，预钻孔直径为150±5mm，预钻孔深度较实际处理深度大0.3~0.5m以上。

[0035] （2）无振动挤密扩孔

[0036] 排土预钻孔完成后，将无振动挤密扩孔设备的挤密扩孔装置4置于排土预钻孔的孔底，然后利用液压系统2控制液压油管10将挤密扩孔装置4的挤土叶片张开，然后利用液压绞盘3和钢丝绳9连续性拔出，实现对排土预钻孔的扩孔。每个挤密孔分以下三阶段完成：

[0037] a：当直径为150±5mm 的排土预钻孔完成后，先采用较小规格的挤密扩孔装置将排土预钻孔挤密扩成直径为210±10mm的孔。

[0038] b：当第一阶段直径为210±10mm 的挤密孔完成后，再采用较大规格的挤密扩孔装置继续挤密扩孔至直径为300±10mm。

[0039] c：当第二阶段直径为300±10mm的挤密孔完成后，采用更大规格的挤密扩孔装置挤密扩孔至直径为350～400mm的最终孔。

[0040] （3）形成半钢性挤密桩复合地基

[0041] 在按设计桩孔布置方式和桩间距隔孔完成无振动挤密成孔后，向无振动挤密成孔内分层灌注半钢性成桩材料，并振捣密实。待半钢性成桩材料初凝后，可按照步骤（2）的操作顺序进行其它相邻的挤密成孔并进行灌注粉煤灰混凝成桩作业，最终形成半钢性挤密桩复合地基。