强夯锤的打捞工法

摘要

本发明提供了一种强夯锤的打捞工法，包括以下步骤：步骤S1：探明夯锤位置；步骤S2：探明夯锤姿态；步骤S3：在夯锤上部软土中设置一级沉箱，在所述一级沉箱内开挖软弱土；步骤S4：挖至夯锤锤柄露出，将夯锤起吊至安全区域。本发明提供的强夯锤的打捞工法可以在开挖过程中防止软弱土从挖坑侧向涌入，减少夯锤的位置、姿态变化，可以减小打捞过程的工程量、提高打捞效率从而保证工程进度。

权利要求

1.一种强夯锤的打捞工法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：探明夯锤位置；

步骤S2：探明夯锤姿态；

步骤S3：在夯锤上部软土中设置一级沉箱，在所述一级沉箱内开挖软弱土；

步骤S4：挖至夯锤锤柄露出，将夯锤起吊至安全区域;所述步骤S2通过超声波感应扫描仪探明夯锤姿态，具体步骤如下：步骤A1，通过以下公式构建多张强夯锤在土壤中不同姿态的像素值矩阵：；

其中， 代表第一张强夯锤的像素值矩阵， 代表第 张强夯锤的像素值矩阵， 代表横纵坐标为1的点的像素值， 代表不同相机拍出的像素值矩阵大小，图片尺寸是不同的；

步骤A2，通过如下公式计算每一张强夯锤像素值矩阵中边缘像素值与其它像素值的阈值：

；

其中， 代表邻域内每一张强夯锤像素值矩阵的均值， 代表每一张强夯锤像素值矩阵的标准方差，是代表每一张强夯锤像素值矩阵标准方差的动态范围，代表定义的一个修正参数，的取值为 ， 是像素值对应的坐标点，代表每一张强夯锤像素值矩阵中边缘像素值与其它像素值的阈值；

步骤A3，通过超声波感应扫描仪扫描土壤中强夯锤，对扫描后的强夯锤成像的像素值传至内部计算模型中，通过计算得到的每一张强夯锤像素值矩阵中边缘像素值与其它像素值的阈值，对其它像素值进行抑制为0，对边缘像素值进行提取，最终返回强夯锤在土壤中边缘像素值轮廓的成像，根据强夯锤在土壤中边缘像素值轮廓的成像可以判断出其姿态。

2.如权利要求1所述的一种强夯锤的打捞工法，其特征在于，所述步骤S1中通过金属探测仪探明夯锤位置。

3.如权利要求1所述的一种强夯锤的打捞工法，其特征在于，所述步骤S3之后还包括步骤S3.5；

所述步骤S3.5为：在所述一级沉箱中设置二级沉箱，所述夯锤位于所述二级沉箱内，在所述二级沉箱内继续开挖软弱土。

4.如权利要求3所述的一种强夯锤的打捞工法，其特征在于，所述一级沉箱、所述二级沉箱为上下开口、周向封闭的侧壁，所述一级沉箱、所述二级沉箱由钢板焊接而成。

5.如权利要求1所述的一种强夯锤的打捞工法，其特征在于，所述一级沉箱为多节设置，随着开挖深度，各节所述一级沉箱逐节下沉，各节所述一级沉箱通过焊接连接。

6.如权利要求3所述的一种强夯锤的打捞工法，其特征在于，在所述步骤S3、步骤S3.5过程中，不断重复步骤S1、步骤S2，来不断确定夯锤的位置与姿态。

7.如权利要求1所述的一种强夯锤的打捞工法，其特征在于，所述S4步骤中，在所述锤柄上焊接起吊板，所述起吊板上设置有通孔，通过起重机吊钩与所述通孔相连，来将夯锤起吊至安全区域。

说明书

强夯锤的打捞工法

技术领域

[0001] 本发明涉及土木工程领域，特别涉及一种强夯锤的打捞工法。

背景技术

[0002] 随着社会经济发展，土地资源日益紧张，围海造地工程、开山造地工程（沟谷底部淤积软土上回填土加固处理工程）等缓解了土地资源紧张局面；随着填海造地工程、开山造
地工程日益增多，回填土地基处理技术发展迅速，强夯法因其经济、快捷、高效的优势在我
国沿海沿江地区、中西部山区及一带一路地区推广迅猛；

[0003] 强夯法施工中，由于场地吹填、回填厚度不均匀、地质条件复杂软土厚度不均等原因，容易造成夯锤穿透地表覆盖层沉入软弱土层中，造成工程施工被迫中止，延误工程工
期，造成重大经济损失。为能挽回经济损失，保证工程按时完工，必须快速打捞起软弱土中
的夯锤。

发明内容

[0004] 为了克服上述问题，本发明提供了一种强夯锤的打捞工法，具体包括以下步骤：

[0005] 步骤S1：探明夯锤位置；

[0006] 步骤S2：探明夯锤姿态；

[0007] 步骤S3：在夯锤上部软土中设置一级沉箱，在所述一级沉箱内开挖软弱土；

[0008] 步骤S4：挖至夯锤锤柄露出，将夯锤起吊至安全区域。

[0009] 进一步的，所述步骤S1中通过金属探测仪探明夯锤位置。

[0010] 进一步的，所述步骤S2通过直条钢筋探明夯锤姿态。

[0011] 进一步的，所述步骤S2通过超声波感应扫描仪探明夯锤姿态，具体步骤如下：

[0012] 步骤A1，通过以下公式构建多张强夯锤在土壤中不同姿态的像素值矩阵：

[0013] ；

[0014] 其中， 代表第一张强夯锤的像素值矩阵， 代表第 张强夯锤的像素值矩阵，代表横纵坐标为1的点的像素值， 代表不同相机拍出的像素值矩阵大小，图片尺寸
是不同的；

[0015] 步骤A2，通过如下公式计算每一张强夯锤像素值矩阵中边缘像素值与其它像素值的阈值：

[0016] ；

[0017] 其中， 代表邻域内每一张强夯锤像素值矩阵的均值， 代表每一张强夯锤像素值矩阵的标准方差，是代表每一张强夯锤像素值矩阵标准方差的动态范围，代
表定义的一个修正参数，的取值为 ， 是像素值对应的坐标点，代表每一
张强夯锤像素值矩阵中边缘像素值与其它像素值的阈值；

[0018] 步骤A3，通过超声波感应扫描仪扫描土壤中强夯锤，对扫描后的强夯锤成像的像素值传至内部计算模型中，通过计算得到的每一张强夯锤像素值矩阵中边缘像素值与其它
像素值的阈值，对其它像素值进行抑制为0，对边缘像素值进行提取，最终返回强夯锤在土
壤中边缘像素值轮廓的成像，根据强夯锤在土壤中边缘像素值轮廓的成像可以判断出其姿
态。

[0019] 进一步的，所述步骤S3之后还包括步骤S3.5；

[0020] 所述步骤S3.5为：在所述一级沉箱中设置二级沉箱，所述夯锤位于所述二级沉箱内，在所述二级沉箱内继续开挖软弱土。

[0021] 进一步的，所述一级沉箱、所述二级沉箱为上下开口、周向封闭的侧壁，所述一级沉箱、所述二级沉箱由钢板焊接而成。

[0022] 进一步的，所述一级沉箱为多节设置，随着开挖深度，各节所述一级沉箱逐节下沉，各节所述一级沉箱通过焊接连接。

[0023] 进一步的，在所述步骤S3、步骤S3.5过程中，不断重复步骤S1、步骤S2，来不断确定夯锤的位置与姿态。

[0024] 进一步的，所述S4步骤中，在所述锤柄上焊接起吊板，所述起吊板上设置有通孔，通过起重机吊钩与所述通孔相连，来将夯锤起吊至安全区域。

[0025] 本发明提供的强夯锤的打捞工法可以在开挖过程中防止软弱土从挖坑侧向涌入，减少夯锤的位置、姿态变化，可以减小打捞过程的工程量、提高打捞效率从而保证工程进
度。

[0026] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明
书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

[0027] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

[0028] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

[0029] 图1：强夯锤的打捞工法示意图；

[0030] 图2：一级沉箱结构示意图，其中图（a）为一节一级沉箱的俯视图，图（b）为一节一级沉箱的侧视图；

[0031] 图3：二级沉箱结构示意图，其中图（a）为二级沉箱俯视图，图（b）为二级沉箱侧视图；

[0032] 图4：通过直条钢筋探明夯锤姿态示意图；

[0033] 图5：起吊板结构示意图，其中图（a）为起吊板正视图，图（a）为起吊板侧视图，图（a）为起吊板俯视图。

[0034] 附图标记说明：1、夯锤；2、软弱土；3、一级沉箱；4、直条钢筋；5、二级沉箱；6、起吊板；7、通孔；8、起重机；9、地表覆盖层。

具体实施方式

[0035] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

[0036] 本实施例提供了一种强夯锤的打捞工法，如图1所示，包括以下步骤：

[0037] 步骤S1：探明夯锤1位置；

[0038] 步骤S2：探明夯锤1姿态；

[0039] 步骤S3：在夯锤1上部软弱土2中下沉一级沉箱3，在所述一级沉箱3内开挖软弱土2；

[0040] 步骤S4：挖至夯锤1锤柄露出，将夯锤1起吊至安全区域。

[0041] 所述步骤S2通过超声波感应扫描仪探明夯锤姿态，具体步骤如下：

[0042] 步骤A1，通过以下公式构建多张强夯锤在土壤中不同姿态的像素值矩阵：

[0043] ；

[0044] 其中， 代表第一张强夯锤的像素值矩阵， 代表第 张强夯锤的像素值矩阵，代表横纵坐标为1的点的像素值， 代表不同相机拍出的像素值矩阵大小，图片尺寸
是不同的；

[0045] 步骤A2，通过如下公式计算每一张强夯锤像素值矩阵中边缘像素值与其它像素值的阈值：

[0046] ；

[0047] 其中， 代表邻域内每一张强夯锤像素值矩阵的均值， 代表每一张强夯锤像素值矩阵的标准方差，是代表每一张强夯锤像素值矩阵标准方差的动态范围，代
表定义的一个修正参数，的取值为 ， 是像素值对应的坐标点，代表每一
张强夯锤像素值矩阵中边缘像素值与其它像素值的阈值；

[0048] 步骤A3，通过超声波感应扫描仪扫描土壤中强夯锤，对扫描后的强夯锤成像的像素值传至内部计算模型中，通过计算得到的每一张强夯锤像素值矩阵中边缘像素值与其它
像素值的阈值，对其它像素值进行抑制为0，对边缘像素值进行提取，最终返回强夯锤在土
壤中边缘像素值轮廓的成像，根据强夯锤在土壤中边缘像素值轮廓的成像可以判断出其姿
态。

[0049] 有益效果：以上算法是基于传统图像算法实现的，该算法融合图像成像的原理对其强夯锤轮廓的提取展现出当前的成像，通过其成像判断其姿态，使我们可以实际化的准
确无误的了解当前强夯锤所处于什么状态，以至于更好的执行下一步操作，此算法还提供
了实时效果，通过超声波感应扫描仪扫描土壤中强夯锤，就可以立刻呈现出强夯锤在其土
壤中边缘像素值轮廓的成像，具有强大的算力支持。

[0050] 上述技术方案的工作原理为：

[0051] 软弱土2指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土、淤积土及其他高压缩性土。由于软弱土2本身的天然孔隙比大、抗剪强度低等特质，夯锤1沉入软弱土2中的深度少则几米，
多则几十米，夯锤1在下沉过程中，位置也会发生变化。

[0052] 因此，如果直接开挖软弱土2，则不能精确找到夯锤1位置，在开挖的过程中，挖坑四周的软弱土2也会不断向挖坑内涌入，且由于软弱土2的运动，夯锤1的位置、姿态也会不
断变化，因此工程量大、难度高、耗时、效率低、耽误工程进度。

[0053] 而本实施例中，首先探明了夯锤1的位置，然后根据夯锤1的位置进一步确定了夯锤的姿态，通过设置一级沉箱3，并在一级沉箱3内开挖软弱土2，则一级沉箱3防止可以软弱
土2从挖坑的侧方涌入，而软弱土2从一级沉箱3底部涌入的速度较慢，所以保证开挖速度大
于软弱土2从一级沉箱3底部涌入的速度，即可以一边下沉一级沉箱3，一边在一级沉箱3内
开挖软弱土2。同时，在挖掘到夯锤1附近时，一级沉箱3会将所述夯锤1周围的软弱土2围住，
从而使该部分软弱土2持续对夯锤1起到支撑作用，从而极大程度地减少夯锤1的位置、姿态
变化，便于后续打捞工作。当夯锤1的锤柄部分露出时，即可以通过锤柄部分将整个夯锤1吊
出至安全区域。

[0054] 上述技术方案的有益效果为：开挖过程中防止软弱土2从挖坑侧向涌入，减少夯锤的位置、姿态变化，可以减小打捞过程的工程量、提高打捞效率从而保证工程进度。

[0055] 在一个实施例中，所述步骤S1中通过金属探测仪探明夯锤1位置。

[0056] 本实施例给出了一种探明夯锤1位置的方法。

[0057] 在一个实施例中，如图4所示，步骤S2通过直条钢筋4探明夯锤1姿态。

[0058] 本实施例给出了一种探明夯锤1位置的方法，在探明夯锤1位置后，通过从夯锤1上部的软弱土2中向下插入直条钢筋4，直至直条钢筋4抵达夯锤1，通过如此多次探查，根据直
条钢筋4伸入软弱土2中的深度，来反应夯锤1不同部位在所述软弱土2中的深度，从而反应
出夯锤1的姿态。

[0059] 在一个实施例中，如图1所示，所述步骤S3之后还包括步骤S3.5；

[0060] 所述步骤S3.5为：在所述一级沉箱3中设置二级沉箱5，所述夯锤1位于所述二级沉箱5内，在所述二级沉箱5内继续开挖软弱土2。

[0061] 上述技术方案的工作原理为：在第一个实施例中，设置了一级沉箱3，但是在打捞的过程中，所述夯锤1的位置、姿态依然存在一定的变化。所以，在打捞之初，一级沉箱3内部
的空间需要设计有一定的富余，从而保证在打捞过程中，夯锤1始终位于一级沉箱3所在范
围内。但是，正是由于该富余的空间，会导致在打捞到夯锤1附近时，由于一级沉箱内壁与夯
锤有一定的距离，所以，该部分的软弱土2受到重达数吨的夯锤1的压力而产生运动，从而导
致软弱土2对夯锤1的支撑不足，导致夯锤1的运动而发生位置、姿态的变化，不利于打捞。同
时，富余空间内的软弱土2较多，也增加了工作量。

[0062] 而本实施例中，挖掘一段距离后，在一级沉箱3内设置二级沉箱5，从而减少了二级沉箱内壁5与夯锤1间的软弱土2总量。从而可以保证对夯锤1更好的支撑作用而保证夯锤1
位置和姿态的同时，可以减少挖掘的土方量，从而减少打捞工作量与难度，提高打捞效率。

[0063] 上述技术方案的有益效果为：进一步保证夯锤1位置和姿态，减少打捞工作量与难度，提高打捞效率。

[0064] 在一个实施例中，如图2、图3所示，所述一级沉箱3、所述二级沉箱5为上下开口、周向封闭的侧壁，所述一级沉箱3、所述二级沉箱5由钢板焊接而成，具体的，本实施例中所述
一级沉箱3、所述二级沉箱5截面为矩形。

[0065] 本实施例给出了具体的一级沉箱3、所述二级沉箱5的结构。

[0066] 在一个实施例中，如图1、图2所示，所述一级沉箱3为多节设置，随着开挖深度，各节所述一级沉箱3逐节下沉，各节所述一级沉箱3通过焊接连接。

[0067] 本实施例给出了具体的一级沉箱3的设置方式。夯锤1沉入软弱土中的深度少则几米，多则几十米，因此，一级沉箱需要很高的高度。

[0068] 本实施例中将所述一级沉箱3设置为多节，则随着开挖的进度，将一级沉箱3逐节下沉，各节通过焊接连接，不仅减少了一级沉箱3的加工难度，也方便了现场施工。

[0069] 在一个实施例中，在所述步骤S3、步骤S3.5过程中，不断重复步骤S1、步骤S2，来不断确定夯锤1的位置与姿态。

[0070] 在第一个实施例中，提到了由于软弱土2本身的特质，夯锤1的位置、姿态会不断变化，因此，通过本实施例的技术方案，可以使施工者一直掌握夯锤1的位置与姿态，从而更准
确地进行施工，从而提高打捞效率。

[0071] 在一个实施例中，如图1、图5所示，所述S4步骤中，在所述锤柄1上焊接起吊板6，所述起吊板6上设置有通孔7，通过起重机8吊钩与所述通孔7相连，来将夯锤1起吊至安全区
域。

[0072] 本实施例给出了具体的起吊夯锤的方案。

[0073] 另外，在起吊夯锤1过程中中采取消除淤泥吸力措施，可以方便起吊，并保证起吊工程中的施工安全。起吊夯锤1完毕后，起拔一级沉箱3、二级沉箱5至安全区域即可。

[0074] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围
之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。